扫描成像系统及方法

技术领域

本申请涉及生命科学仪器技术领域，特别是涉及一种扫描成像系统及方法。

背景技术

为了进行生命科学研究，一般采用小动物扫描成像设备对小动物进行扫描成像检测。并且，通常采用人工搬运的方式将待扫描的小动物移动至小动物扫描成像设备，而人工搬运的效率较低，无法实现自动化的工作流程，特别是针对射线扫描成像，还存在一定的辐射危害。

发明内容

基于此，有必要提供一种扫描成像系统及方法，解决现有的小动物诊断成像设备无法实现自动化的工作流程导致工作效率较低的问题。

本申请提供的扫描成像系统，包括：扫描舱管理装置、扫描成像装置和转运装置。扫描舱管理装置设有多个舱位，多个舱位用于对应放置多个扫描舱，扫描舱用于放置待扫描的对象。扫描成像装置用于对扫描舱内的待扫描对象进行扫描成像。转运装置设于扫描舱管理装置和扫描成像装置之间，转运装置能够将扫描舱从扫描舱管理装置转移至扫描成像装置。

在其中一个实施例中，扫描舱管理装置包括生理监测单元，生理监测单元用于监测放置于扫描舱内的待扫描对象的生理参数。可以理解的是，如此设置，有利于监测待扫描对象的生理参数。

在其中一个实施例中，扫描舱管理装置包括安装座和旋转基板，旋转基板可转动地安装于安装座，舱位设于旋转基板。可以理解的是，如此设置，有利于方便转运装置移动不同位置处的扫描舱。

在其中一个实施例中，扫描舱管理装置还包括转接头，扫描接头安装于扫描成像装置，转运装置能够将从扫描舱管理装置转移至扫描成像装置的扫描舱通过转接头可转动地安装于旋转基板。可以理解的是，如此设置，有利于提高扫描舱和旋转基板的装配效率。

在其中一个实施例中，扫描舱管理装置还包括显示屏，显示屏用于显示待扫描对象的多个生理参数，且多个舱位沿着环绕显示屏的周向分布于旋转基板。可以理解的是，如此设置，有利于更清楚地显示出待扫描对象的多个生理参数。

在其中一个实施例中，扫描成像系统还包括扫描接头，扫描舱通过扫描接头安装于扫描成像装置。在其中一个实施例中，转运装置包括位移单元和机械臂单元，位移单元能够带动机械臂单元进行整体平移，机械臂单元一端连接位移单元，另一端用于夹取扫描舱。可以理解的是，如此设置，有利于提高转运装置的转运效率。

在其中一个实施例中，机械臂单元包括夹取组件和转动臂组件，转动臂组件一端连接夹取组件，另一端可转动地连接位移单元。可以理解的是，如此设置，有利于提高机械臂单元的移动灵活性。

在其中一个实施例中，转动臂组件包括连接臂和第一旋转电机，第一旋转电机安装于位移单元，连接臂连接第一旋转电机和夹取组件，第一旋转电机能够驱动连接臂旋转。夹取组件包括驱动部和一对相对设置的夹爪，驱动部连接夹爪和转动臂组件，驱动部能够带动夹爪相对转动臂组件转动，且驱动部能够驱动相对设置的夹爪夹紧或者张开。可以理解的是，如此设置，有利于提高夹爪组件的夹取能力。

在其中一个实施例中，扫描成像装置包括SPECT设备、PET设备、CT设备和MRI设备中的一种或者多种设备的组合。

本申请还提供一种扫描成像方法，该扫描成像方法包括以下步骤：将放置有待扫描对象的多个扫描舱安装于扫描舱管理装置对应的舱位，并利用生理监测单元监测放置于扫描舱内的待扫描对象的生理参数，利用转运装置将至少一个扫描舱从扫描舱管理装置转移至扫描成像装置，利用扫描成像装置对转移至扫描成像装置的扫描舱内的待扫描对象进行扫描成像。

与现有技术相比，本申请提供的扫描成像系统及方法，通过将待扫描对象放置于扫描舱内，再将多个扫描舱对应放置于扫描舱管理装置的多个舱位上，可保证待扫描对象处于待扫描状态，便于转运装置将放置有待扫描对象的扫描舱从扫描舱管理装置及时转运至扫描成像装置，从而大大缩短了待扫描对象的扫描准备时间，进而提高了扫描成像系统的工作效率。并且，相对于人工搬运的操作方式，利用转运装置转移放置有待扫描对象的扫描舱，也在一定程度上缩短了扫描舱的转移时间，进而也有效提高了扫描成像系统的工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请提供的一实施例的扫描成像系统的结构示意图；

图2为本申请提供的一实施例的转接头和扫描舱的装配图；

图3为本申请提供的一实施例的扫描舱的结构示意图；

图4为本申请提供的一实施例的转接头的结构示意图；

图5为本申请提供的一实施例的转运装置的结构示意图。

附图标记：100、扫描舱；110、对接头；111、第一流体传输通道；112、连通凹槽；113、第一电连接线路；114、导通凹槽；120、电动锁紧结构；200、扫描成像装置；210、射线源；220、探测器；230、扫描基座；231、扫描腔；232、底板；233、支架；234、连接板；235、支撑板；240、扫描移动单元；241、扫描接头；300、扫描舱管理装置；310、舱位；320、安装座；321、装配腔；322、取样口；330、旋转基板；340、转接头；341、对接孔；342、第二流体传输通道；343、连通凸起；344、第二电连接线路；345、导通凸起；350、显示屏；360、把手；400、转运装置；410、位移单元；411、直线驱动器；412、安装滑块；420、机械臂单元；421、夹取组件；4211、驱动部；4212、第二旋转电机；4213、夹爪；422、转动臂组件；4221、连接臂；4222、第一旋转电机。

具体实施方式

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，本申请一实施例提供一种扫描成像系统，该扫描成像系统包括：扫描舱管理装置300、扫描成像装置200和转运装置400。扫描舱管理装置300设有多个舱位310，多个舱位310可对应放置多个扫描舱100，扫描舱100用于放置待扫描的对象。扫描成像装置200用于对扫描舱100内的待扫描对象进行扫描成像。转运装置400设于扫描舱管理装置300和扫描成像装置200之间，转运装置400能够将扫描舱100从扫描舱管理装置300转移至扫描成像装置200。

需要说明的是，扫描成像装置200包括SPECT设备、PET设备、CT设备、MRI设备中的一种或者多种设备的组合(例如PET-CT设备、SPECT-CT设备等)。

其中，SPECT设备全称单电子发射断层扫描设备，具体地，SPECT技术是一种利用放射性同位素作为示踪剂，并将该示踪剂注入待扫描对象内，以使该示踪剂聚集在待扫描对象的被测脏器上，从而使待扫描对象的被测脏器成为γ射线源210，并在体外用探测器220记录待扫描对象的被测脏器组织中放射性示踪剂的分布，其中，探测器220旋转一个角度可得到一组数据，探测器220旋转一周可得到若干组数据，根据这些数据可以建立一系列断层平面图像，之后，计算机以横截面的方式重建成像的技术。

PET(Positron Emision Tomograph)设备全称正电子发射计算机扫描设备，具体地，PET成像技术是一种采用一系列成对的探头，在体外探测示踪剂所产生之湮没辐射的光子，并将采集的信息通过计算机处理，显示出靶器官的断层图象并给出定量生理参数的技术。

CT(Computed Tomography)设备全称电脑断层扫描设备，具体地，CT技术是一种用X射线照射待扫描对象，并利用待扫描对象体内不同的组织或器官由于具有不同的密度与厚度而会对X射线产生不同程度的衰减作用的特性，在计算机上形成不同组织或器官的灰阶影像对比分布图，进而以病灶的相对位置、形状和大小等改变来判断病情的技术。

MRI(Magnetic Resonance Imaging)设备全称磁共振造影设备，具体地，MRI技术是一种利用均匀的强磁场和可改变区域磁场强度的特定频率的射频脉冲，经由各种脉冲程序的控制，使得氢原子核产生磁矩的回旋动力的变化，然后依据法拉第电磁感应定律，将上述变化转换成电流信号并记录下来，最后由计算机处理而形成不同物质、组织或器官的灰阶影像对比分布图的技术。

通过将待扫描对象(包括但不限于小动物)放置于扫描舱100内，再将多个扫描舱100对应放置于扫描舱管理装置300的多个舱位310上，可保证待扫描对象处于待扫描状态，便于转运装置400将放置有待扫描对象的扫描舱100从扫描舱管理装置300及时转运至扫描成像装置200，从而大大缩短了待扫描对象的扫描准备时间，进而提高了扫描成像系统的工作效率。并且，相对于人工搬运的操作方式，利用转运装置400转移放置有待扫描对象的扫描舱100，也在一定程度上缩短了扫描舱100的转移时间，进而也有效提高了扫描成像系统的工作效率。进一步地，利用转运装置400转移放置有待扫描对象的扫描舱100实现了扫描成像系统自动化的工作流程。更进一步地，相对于人工搬运的操作方式，利用转运装置400转移放置有待扫描对象的扫描舱100，有效消除了辐射对工作人员的危害。

在一实施例中，扫描成像装置200为CT设备。CT设备可以为micro CT(微型CT)设备，micro CT可以用于小动物成像或者其它生物组织样品成像，并且，micro CT的体积较小，因此，micro CT所占的空间较小。如图1所示，扫描成像装置200包括扫描基座230、射线源210和探测器220，扫描基座230设有扫描腔231，射线源210和探测器220装设于扫描腔231的不同侧，扫描舱100在扫描过程中能够部分伸入扫描腔231内。需要注意的是，射线源210用于发射扫描射线，探测器220用于接收扫描射线，射线源210和探测器220相互配合实现待扫描对象的扫描检测。进一步地，需要注意的是，扫描成像装置200通常设有环形壳体(图未示)，壳体中心形成扫描腔231，扫描舱100可伸入扫描腔231内，扫描成像装置200对扫描舱内的待扫描对象进行扫描成像，射线源210和探测器220均设于壳体内。

具体地，扫描基座230包括底板232、支架233以及连接底板232和支架233的连接板234，扫描基座230通过底板232安置于水平面上，射线源210和探测器220均安装于支架233上，扫描腔231设于支架233的中部，且扫描腔231设于支架233距离水平面的预设高度位置处。需要注意的是，支架233可带动射线源210和探测器220围绕支架233的轴线转动，以使射线源210和探测器220能够从不同角度扫描待扫描对象。

进一步地，扫描基座230还包括支撑板235，支撑板235一端连接底板232和连接板234，另一端朝向远离水平面的方向延伸以用于支撑转运装置400。

更进一步地，为了驱动扫描舱100沿着预设方向移动，在一实施例中，如图1所示，扫描成像装置200还包括扫描移动单元240，扫描移动单元240能够驱动扫描舱100沿着预设方向移动，以便于射线源210和探测器220能够扫描到扫描舱100的不同部位。并且，扫描移动单元240安装于支撑板235的上方。

在一实施例中，如图1所示，扫描成像系统还包括扫描接头241，扫描接头241安装于扫描成像装置200，转运装置400能够将从扫描舱管理装置300转移至扫描成像装置200的扫描舱100通过扫描接头241安装于扫描成像装置200。具体地，扫描接头241可拆卸安装于扫描移动单元240，扫描移动单元240可通过扫描接头241带动扫描舱100沿着预设方向移动。进一步地，需要说明的是，扫描舱100可通过扫描接头241电连接扫描成像装置200，以使扫描成像装置200通过扫描接头241获取扫描舱100内待扫描对象的生理参数信息。在一些实施例中，扫描接头241还具有管路(图未示)和电路(图未示)，扫描舱100通过扫描接头241的电路电连接扫描成像装置200，且待扫描对象的生理参数信息(呼吸信号、血氧信号和体温信号等)可通过电路向扫描成像装置200传输。并且，扫描舱100通过扫描接头241的管路连通扫描成像装置200，扫描成像装置200可通过扫描接头241的管路向扫描舱100内通入麻醉气体或者温控介质。

在一实施例中，如图1所示，扫描舱管理装置300包括安装座320和旋转基板330，旋转基板330可转动地安装于安装座320，舱位310设于旋转基板330。如此，当其中一个扫描舱100需要被转运装置400转移至扫描成像装置200时，可通过旋转基板330将对应的扫描舱100旋转移动至扫描舱管理装置300靠近转运装置400的一侧，再通过转运装置400直接移动扫描舱100。如此，大大提高了转运装置400的移动便捷性。

进一步地，在一实施例中，如图1所示，安装座320内设有装配腔321，旋转基板330安装于装配腔321的一侧侧壁上，旋转基板上设置有多个通孔，通孔对应形成多个舱位310，具体地，每一个通孔对应形成一个舱位310。扫描舱100通过旋转基板外侧放入舱位310内，扫描舱100完全进入装配腔321内。安装座320靠近转运装置400的一侧具有取样口322，转运装置400通过取样口322夹取装配腔321内的扫描舱100。

为了提高扫描舱100和旋转基板330的装配效率，在一实施例中，如图2-图4所示，扫描舱管理装置300还包括转接头340，扫描舱100通过转接头340可转动地安装于旋转基板330。具体地，扫描舱100设有对接头110，转接头340设有与对接头110相适配的对接孔341。

在一实施例中，如图2-图4所示，对接头110上设有连通扫描舱100内部的第一流体传输通道111，且转接头340设有能够连通第一流体传输通道111的第二流体传输通道342。外部的控温介质和麻醉气体可依次通过第二流体传输通道342和第一流体传输通道111进入扫描舱内部。

具体地，如图2-图4所示，对接头110靠近对接孔341底壁的一侧端面上设有连通第一流体传输通道111的连通凹槽112，对应地，对接孔341的底壁上设有与连通凹槽112相适配的连通凸起343，第二流体传输通道342的一端开口设于连通凸起343上，当连通凸起343插置于连通凹槽112内时，第二流体传输通道342能够通过连通凸起343和连通凹槽112连通第一流体传输通道111。更进一步地，对接头110靠近对接孔341底壁的一侧端面上设有多个连通凹槽112，对接孔341的底壁上设有与连通凹槽112相适配的多个连通凸起343，可以理解的是，多个第一流体传输通道111和第二流体传输通道342可以形成麻醉气体管路、温控气体管路等。

在一实施例中，如图2-图4所示，扫描舱100内设有用于获取待扫描对象的呼吸信号、血氧信号和体温信号等多个生理参数信息的感应组件(图未示)。对接头110上设有电连接扫描舱100内部感应组件的第一电连接线路113，且转接头340设有能够导通第一电连接线路113的第二电连接线路344。待扫描对象的生理参数信息可依次通过第一电连接线路113和第二电连接线路344向外传输。

具体地，如图2-图4所示，对接头110靠近对接孔341底壁的一侧端面上设有导通第一电连接线路113的导通凹槽114，对应地，对接孔341的底壁上设有与导通凹槽114相适配的导通凸起345，第二电连接线路344的一端电连接导通凸起345，当导通凸起345插置于导通凹槽114内时，第二电连接线路344能够通过导通凸起345和导通凹槽114电连接第一电连接线路113。更进一步地，对接头110靠近对接孔341底壁的一侧端面上设有多个导通凹槽114，对接孔341的底壁上设有与导通凹槽114相适配的多个导通凸起345，可以理解的是，通过多个导通凹槽114和多个导通凸起345的对应配合，可同时对呼吸信号、血氧信号和体温信号等多个生理参数信号进行传输。

扫描舱100的装配过程如下，首先，将待扫描对象装入扫描舱100内，之后，通过对接头110和对接孔341的配合，将放置有待扫描对象的扫描舱100安装于转接头340。需要注意的是，为了方便工作人员拿取装配有转接头340的扫描舱100，转接头340背离扫描舱100的一侧固设有把手360。再之后，工作人员可通过把手360将装配有转接头340的扫描舱100从扫描舱管理装置300的侧面推入舱位310内。并且，转运装置400可通过取样口322夹取装配腔321内的扫描舱100，并将扫描舱100放置于扫描成像装置200的扫描接头241上。

进一步地，为了方便扫描舱100和转接头340的连接，在一实施例中，如图3所示，扫描舱100通过电动锁紧结构120可拆卸连接于转接头340。具体地，电动锁紧结构120可以是电动磁吸结构，还可以是电动卡接结构。

在一实施例中，扫描舱管理装置300包括生理监测单元(图未示)，生理监测单元用于监测放置于扫描舱100内的待扫描对象的生理参数。需要说明的是，生理监测单元可用于监测待扫描对象的呼吸信号、血氧信号和体温信号等多个生理参数信息。

具体地，生理监测单元包括多个感应组件(图未示)和分别电连接不同感应组件的信号处理组件(图未示)，感应组件用于获取待扫描对象的呼吸信号、血氧信号和体温信号等多个生理参数信息，且感应组件能够将获取的多个生理参数信息传输至信号处理组件。

为了更清楚地显示出待扫描对象的多个生理参数，在一实施例中，如图1所示，扫描舱管理装置300还包括显示屏350，显示屏350用于显示待扫描对象的多个生理参数，显示屏350装设于安装座320中心。旋转基板330呈环形，显示屏350位于旋转基板330中心，且多个舱位310沿着环绕显示屏350的周向分布于旋转基板330。进一步地，显示屏350电连接电信号处理组件，电信号处理组件能够将获取的电信号转化成图文信号显示于显示屏350上，如此，大大方便了工作人员通过显示屏350直观地获取待扫描对象的实时状态。在一些实施例中，扫描舱管理装置300还具有交互装置(图未示)，交互装置具有交互功能，扫描舱管理装置300能通过交互装置对扫描舱100进行控制和管理。交互装置可以包括设置于显示屏350的虚拟按键，交互装置也可以包括实体按键和语音交互装置等。

在一实施例中，如图5所示，转运装置400包括位移单元410和机械臂单元420，位移单元410能够带动机械臂单元420进行整体平移，机械臂单元420一端连接位移单元410，另一端用于夹取扫描舱100。通过位移单元410和机械臂单元420的配合，有效提升了转运装置400的转运效率。进一步地，位移单元410能够带动机械臂单元420沿着预设方向平移，其中，预设方向为扫描舱100的长度方向，也即，预设方向为扫描腔231的轴向，如此，位移单元410可通过机械臂组件带动扫描舱100沿着扫描腔231的轴向插在扫描接头241上。

在一实施例中，如图5所示，机械臂单元420包括夹取组件421和转动臂组件422，转动臂组件422一端连接夹取组件421，另一端可转动地连接位移单元410。如此，转动臂组件422可驱动夹取组件421移动至预设位置，以便于夹取组件421夹取扫描舱100。

在一实施例中，如图5所示，转动臂组件422包括连接臂4221和第一旋转电机4222，第一旋转电机4222安装于位移单元410，连接臂4221连接第一旋转电机4222和夹取组件421，第一旋转电机4222能够通过连接臂4221带动夹取组件421旋转。如此，第一旋转电机4222可通过带动连接臂4221沿着第一旋转电机4222的输出轴大范围转动，进而实现夹取组件421沿着第一旋转电机4222的输出轴大范围转动。

在一实施例中，如图5所示，夹取组件421包括驱动部4211和一对相对设置的夹爪4213，驱动部4211连接夹爪4213和转动臂组件422，驱动部4211能够带动夹爪4213相对转动臂组件422转动，且驱动部4211能够驱动相对设置的夹爪4213夹紧或者张开。具体地，在一实施例中，驱动部4211包括驱动电机(图未示)、蜗杆(图未示)和一对蜗轮(图未示)，蜗杆连接驱动电机的输出轴，一对相对设置的涡轮分别啮合连接于蜗杆的两侧，设于蜗杆两侧的涡轮分别与相对设置的夹爪4213固定连接。在一实施例中，如图5所示，驱动部4211还包括第二旋转电机4212，第二旋转电机4212能够带动夹爪4213、驱动电机、蜗杆和蜗轮相对转动臂组件422同步转动。或者，在其他实施例中，夹爪4213还可以依靠自身的弹性形变实现夹爪4213的开合。

在一实施例中，如图5所示，位移单元410包括滑动连接的直线驱动器411和安装滑块412，机械臂单元420的一端安装于安装滑块412，直线驱动器411能够驱动安装滑块412带动机械臂单元420沿着扫描舱100的长度方向移动。

本申请一实施例还提供一种扫描成像方法，该扫描成像方法包括以下步骤：将放置有待扫描对象的多个扫描舱100安装于扫描舱管理装置300对应的舱位310，并利用生理监测单元监测放置于扫描舱100内的待扫描对象的生理参数，利用转运装置400将至少一个扫描舱100从扫描舱管理装置300转移至扫描成像装置200，利用扫描成像装置200对转移至扫描成像装置200的扫描舱100内的待扫描对象进行扫描成像。

需要注意的是，扫描成像系统还包括控制装置(图未示)，控制装置分别电连接扫描舱管理装置300、扫描成像装置200和转运装置400，控制装置能够分别控制扫描舱管理装置300、扫描成像装置200和转运装置400的运行。进一步地，控制装置包括计算机(图未示)和控制器(图未示)，计算机电连接控制器，以通过设于计算机内的软件向控制器发出控制指令。需要注意的是，扫描舱管理装置300、扫描成像装置200和转运装置400可以分别对应设置一个控制器，扫描舱管理装置300、扫描成像装置200和转运装置400还可以全部对应一个控制器。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的专利保护范围应以所附权利要求为准。