采用闪烁扫描法的组合无辐射自动化三维患者体型成像的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开一般涉及放射引导干预的领域。更具体来说，本发明涉及术中肿瘤成像以及提供用于前哨淋巴结活检的手术引导以及使用放射性示踪剂来定位隐匿性癌病变的部件和方法。
【背景技术】
[0002]采用解剖配准的靶病变的术中可视化能够减少外科手术过程的时间和侵袭性，从而引起节省成本以及手术并发症的降低。当前可用的伽马射线手术引导工具包括伽马射线敏感的非成像“探头”。这些非成像伽马射线探头在外观上与典型盖革计数器相似。大多数现代非成像伽马射线探头具有增强的指向性响应(与盖革计数器不同)以使得外科医生能够指向感兴趣结构，并且具有用户界面的特征，该用户界面生成专业化音频音代替滴答声。
[0003]伽马射线探头在外科手术过程中利用，其中在外科手术过程中在手术之前对患者注射放射性物质(放射性示踪剂)。放射性示踪剂能够全身注入，如同在肿瘤-寻找放射性示踪剂的情况中一样，其中外科医生的目标是检测和去除癌细胞的隐匿性巢，以增加治愈的机会。对若干肿瘤类型已尝试了伽马射线手术引导。例如，甚至当肿瘤最初在磁共振图像(“MRI”)和计算机断层扫描(“CT”)上未检到时，也已经采用非成像探头在术中检测神经内分泌肿瘤。结肠癌沉积也已采用术中非成像探头来检测。
[0004]放射性示踪剂也能够局部注入，以便如同在前哨淋巴结活检过程中一样描绘淋巴引流(dr a i nage )。一旦识别了原发癌的部位，其淋巴引流图能够用来对患者的疾病分期。在这个应用中，放射性示踪剂在已知原发癌的部位附近来注入，使得能够确定至局部淋巴结的引流。按照“前哨淋巴结”理论，单个结位于至更远部位的入口通道。通过确定前哨淋巴结是否包含肿瘤细胞，内科医生能够预测肿瘤是否可能已扩散到远位置。由于结去除之后并发症的降低水平，前哨结的取样优于去除整个结块的传统外科实践。
[0005]在淋巴结手术之前，核医学图像常常在核医学科的手术室外执行。这个图像为外科医生提供如下信心:局部注入的放射性示踪剂已经引流到淋巴系统中，并且通常示出淋巴结中的放射性示踪剂的浓度。在核医学成像中，放射性示踪剂的分布使用伽马照相装置来成像，其中伽马照相装置仅对伽马射线是敏感的，并且因而仅对放射性示踪剂的摄取进行成像。如果如同在执行前哨淋巴结手术的情况中一样要求解剖配准，则为外科医生提供解剖参考以供定位被成像结是合意的。解剖参考能够是外体表或轮廓(体型)。
[0006]为了提供这个解剖配准，患者可在与核(SPECT)成像系统连结的CT系统中成像。但是，除了执行CT扫描的增加费用之外，当仅要求体型来提供充分解剖配准时，患者还必须承受CT(其能够产生内部解剖信息)所需的额外辐射剂量。
[0007]在平面淋巴闪烁扫描法的情况下，57-Co泛源在图像获取期间通常放置在患者背后，使得所产生平面图像包含患者体内的放射性示踪剂分布以及患者身体轮廓的“阴影图”，以提供解剖参考供外科医生以后使用。通常，获取三个平面视图以帮助前哨结定位。这种方法具有如下缺点:1)淋巴闪烁扫描图-阴影图仅在患者在成像期间为手术来安置的情况下才是准确的，这因手术访问要求是不常见的，2)伽马照相装置检测器的视场必须足够大以重叠身体轮廓，这可能妨碍它最佳并且紧密地安置到患者，3)来自泛源的背景辐射可能降低放射性示踪剂分布的对比度，从而使微弱结在淋巴闪烁扫描图中更难以检测。
[0008]最后，在解决使用在手术室外所获取的核医学图像以供手术引导的问题的一部分的努力中，一些调查人员在手术室中已使用小伽马照相装置。为了使图像获取时间为最少，这些图像是典型的平面图像。由于对手术室中的附加辐射源的担心，放置在患者背后以产生阴影图的57-Co泛源可能不是可接受的。
[0009]授予David的美国专利N0.7826889针对一种配备有位置跟踪系统的放射性发射检测器及其随医疗系统以及在医疗过程中的利用。该’ 889专利公开一种系统，其计算放射性发射源在坐标系中的位置以及放射性发射检测器(其由位置跟踪系统跟踪)在坐标系中的位置。这个系统依靠物理空间坐标系，其与被跟踪体型或器官无关。因此，该’889专利的系统不合意地为附加自由度(其可能促成复杂度和跟踪误差)所拖累。
[0010]因此，在没有使用电离辐射的情况下绘制患者体型图，并且同时跟踪辐射成像检测器相对患者体型图的位置，使得患者的放射性示踪剂分布能够与患者体型图融合，并且从而提供患者体内的放射性示踪剂分布的解剖参考，可能是合意的。为此，可采用能够通过报告作为位置的函数的深度来对3维表面进行成像的深度照相装置(例如MicrosoftKinect、Xiton pro、PMDnano)。福射成像检测器直接相对患者体型图的位置的同时绘图和跟踪可能是理想的，因为没有使用具有附加自由度(其可能促成复杂度和跟踪误差)的独立空间坐标系。
[0011]本领域的技术人员应当理解，伽马照相装置通常作为接近成像器进行操作，其可放置在皮肤附近，以检测从患者所发射的微弱伽马辐射。一些伽马照相装置可能花费数十至数百秒来获取图像。同时，三维深度照相装置是实时成像器，其通常放置在离患者的某个距离，以捕获整个三维解剖。因此，提供组合和配准来自伽马照相装置和三维深度照相装置的、以不同方式获取的图像的设备和方法可能是合意的。
【发明内容】
[0012]在一个实施例中，本公开考虑一种成像系统，该成像系统包括:活动检测器，其能够收集从三维结构所发射的伽马辐射的分布的图像；深度照相装置，其能够渲染所述三维结构的表面；用于确定检测器相对于深度照相装置的位置和角度的部件；以及计算装置，其使用所述三维结构的所述表面渲染作为基准来将由伽马检测器所收集的、从三维结构所发射的伽马辐射的分布的图像配准到所述表面；以及提供显示配准图像的部件。
[0013]在一优选实施例中，检测器相对于深度照相装置的位置和角度能够被固定。
[0014]在另一个实施例中，所述三维结构是人体，以及所述表面渲染是体型上的感兴趣区域。本发明的优点在于，它在没有使用电离辐射的情况下产生解剖参考图像，使得对患者的辐射剂量没有增加，并且伽马照相装置的前哨结或癌病变检测能力也没有降低。
【附图说明】
[0015]相关领域的普通技术人员在阅读以下详细描述和附图之后更易于清楚知道本发明的有益效果和优点，在附图中: 图1示出发明成像系统的示意图。
[0016]图2示出发明系统如何能够与台架相组合以促进移动。
[0017]图3示出操作员使用发明系统的方法。
[0018]图4A和图4B示出由发明系统产生的示范图像。
[0019]图5A和图5B示出由发明系统产生的示范图像。
[0020]图6是用于实现本公开的原理的一般系统的示意图示。
【具体实施方式】
[0021]现在参照图1，可以看到在发明成像系统的一实施例中，提供一种活动检测器101，其对感兴趣三维结构104内的源105所发射的辐射106是敏感的。检测器101能够配置成检测例如伽马福射、光学焚光发射和/或可见光反射。
[0022]在一优选实施例中，检测器101能够是伽马照相装置，其提供经过孔径107进入照相装置并且到达底板108上的材料的辐射的二维图像，该材料对来自入射伽马射线的能量的沉积是敏感的。
[0023]刚性地固定