专利名称：多重成像系统的制作方法在医学影像学技术领域，根据成像原理，主要可分为放射学显像——即X射线透射计算机体层摄影(X-ray Transmission Computed Tomography，XCT)、磁共振显像(MagneticResonance Imaging，MRI)、超声显像(Ultrasonography，USG)和放射性核素显像——包括γ相机、单光子发射体层摄影术(Single Photon Emission Computed Tomography，SPECT)、正电子发射体层成像(Positron Emission Tomography，PET)。其中放射学显像是借助人体组织和器官对X线的吸收差异，通过探测穿透人体后的剩余射线将模拟信息变为光电数字信号，通过计算机处理让人体组织和器官变成可以观察的影像；磁共振显像是利用人体组织和器官所含氢质子密度的不同经外磁场磁化，产生的磁矢量和磁矩的大小不同，用射频脉冲激发后磁矢量发生偏转发射的相应电磁波在接收线圈内产生随时间波动的感应电压，这个感应电压(即磁共振信号)输入给计算机系统而成像；超声显像是利用一种机械振动的弹性波——声波，当它穿过人体到达体内，由于不同的组织和器官对声波的折射率不同而发生反射，然后接收反射波由计算机合成成像；放射性核素显像是向人体注射放射性核素示踪剂，示踪剂内的放射性同位素产生射线，同位素对不同的组织其浓聚程度不同，因此放射出的射线的强度就不同，通过测量射线强度可以得到放射性同位素在人体器官中的分布图像。放射学显像基于其成像机理，所提供的信息主要是病变的部位、大小和性质，而且能清晰地显示病灶与周围组织的位置关系，为诊断和治疗提供重要的信息。由于放射学显像直接与组织的密度有关，不能得到组织器官内的功能性(代谢、血流和受体)变化的信息，只有当病变部位的组织结构变化达到一定程度导致解剖结构发生变化时，在XCT显像上才能反映出来。放射学显像即XCT成像由于只能显示解剖结构的变化，因此属于解剖性显像。磁共振显像基于其成像机理，所提供的信息也主要是病变的部位、大小和性质，而且能清晰地显示病灶与周围组织的位置关系，由于只能显示解剖结构的变化，因此也属于解剖性显像。它与XCT成像技术在某些方面有其相似之处，但两者所依据的物理过程、接收和分析信息的方法及所获得的信息的内容却完全不同。X射线和放射性核素成像原理都是利用光子流作为射线源，射线穿透人体或从人体中发射出来形成影像；而磁共振成像则利用人体内原子核固有的自旋特性，在外界射频场的作用下产生磁共振。由于所用的射线源为射频场，所以又称为射频成像，这种成像对人体是无损伤、无放射性的。MRI技术具有不少独特的优点，如可获得多成像参数和多方向切层成像；有比XCT更高的软组织分辨能力；不需用造影剂即可显示血管结构；无骨性伪影等。最新的MRI技术还可获得少量的功能性信息。放射性核素显像则属于功能性显像。它与XCT都是利用射线成像的技术，但与XCT不同的是，放射性核素显像是把放射源(放射性核素示踪剂)引入体内，用探头在体外探查核素在靶器官内的动态和/或静态分布状况。这些示踪剂具有一定的生理生化特征，借以可了解人体器官的功能和生理生化方面的变化。绝大多数疾病在病程的早期仅有功能(包括血流、代谢和受体)上的改变，有的疾病经治疗后结构上的变化恢复正常，但功能上的损伤仍然存在，此时XCT和MRI常阴性，而功能性显像可以为疾病的诊断，特别是早期诊断提供重要的信息。然而，功能显像显著的缺点是分辨率很低(相对于XCT、MRI)，很难定位和定性。人体器官的组织功能和解剖结构是相互依存的。人体器官的功能活动是以其解剖结构为基础，而解剖结构的存在又必须依赖其正常的功能活动，解剖结构的变化必然伴有功能的变化，而持久的功能活动异常也终将导致解剖结构的损伤，这就决定了功能性显像和解剖性显像两者之间的关系只能是相辅相成，互为补充互为一体。对于绝大多数疾病(比如肿瘤、心脑疾病)，在病程的早期仅有功能(包括血流、代谢和受体)上的改变，结构上没有明显的形变；有的疾病经治疗后结构上的变化恢复正常，但功能上的损伤仍然存在。这就使得对于绝大多数疾病，往往既要做解剖性显像，同时又要做功能性显像。但是，单独进行功能性显像不能精确地显示病变位置，单独解剖性显像又检测不出组织功能早期病变，因此，需要在一幅图像上既能判断出组织功能早期病变又能对病变组织精确地定位，这就需要一种多重成像设备，对被检测者的一次检查过程就可完成解剖性显像和功能性显像，并且能对得到的解剖性图像和功能性图像进行很好地图像融合。绝大多数成像设备需要使用一个检查床支承扫描过程中的被诊断者。对于多重成像设备而言，通常被诊断者躺在可沿直线移动的床体上，在理想情况下床体的刚性足够，不会发生形变，两个成像系统在对被诊断者扫描前已经调整到轴线相同的位置，这样在对被诊断者做扫描后，被怀疑病变部位的空间坐标在两成像系统中是完全相同的，这样对病变部位的精确定位给手术或其它治疗提供了必要的关键信息。但是由于材料刚度、加工精度、装配精度等不利因素的限制，对于系统的配准可能会存在以下情况一是床板材料的限制使得床板在承载被诊断者时产生形变，零件在加工和装配过程存在误差，要使多重成像系统配准到轴线相同的位置是很困难的；(床板材料的限制主要考虑采用对射线衰减低的复合材料。)二是多重成像系统已配准到轴线相同的位置上，但由于床板、床体材料的刚性是有限的，这就使得它们在多重成像系统的各成像子系统中承载被诊断者进行检查时的形变量不相等，从而导致同一病变部位在各成像子系统的空间坐标发生变化，使病变组织的定位出现误差。上述两种情况中的任何一种或是两种的组合都会导致多重成像系统的配准不准，使得图像融合的效果不佳，甚至可能失去图像融合进行诊断的意义。
解决上述问题的途径主要有二种一是选择合适的材料和加工工艺，提高零件的加工精度和整机的装配精度，使得材料的形变和零件的加工和装配的误差尽可能地减小，但这种方案带来的形变和误差对多重成像系统而言仍然不能忽略，因此不能很好地从根本上解决问题，反而大大提高了制造成本；二是通过一种校准装置，对多重成像系统进行一些精确的微动调整来进行配准，最终使多重成像系统调整到同轴位置。但这种调整操作较复杂，比较费时费力。而且，当对多重成像系统进行维护，维护完成后使各成像子系统恢复到初始位置时，就不能保证各成像子系统还处于维护前的位置上，这时又要对其进行重新配准。由于各成像子系统日常维护的必要性，因此会带来一系列费时费力的繁琐工作。
针对多重成像系统的上述关键技术问题的解决办法，在现有技术中，存在以下专利文献，其中专利号为US 6,895,105和US 6,754,519的专利文献，公开了一种多重成像系统及其维护方法至少一个成像系统安装在至少一条导轨上，并在多自由度方向上对成像系统位置进行相互调整，以此达到成像系统位置的相互配准，在此基础上，维护后位置的相互配准不必再进行重复的调整。
专利号为US 6,754,520的专利文献，公开了一种多重成像系统应用了固定式的辅助支承结构，和其对应的是一种辅助的高度调整和位置校准装置，这种辅助装置在成像子系统之间，以此来保证扫描过程中被诊断者和成像子系统的正确位置关系，从而保证了床板在各个成像系统中的变形量相同。
专利号US 6,885,165的专利文献，公开了一种多重成像系统床体采用单支点支承悬臂式结构，成像系统扫描过程中，床板不动，床体整体运动，以此来解决人体在各个成像系统中扫描对位精度不一致和床板变形量不等的问题。
综上所述，在多重成像系统中，成像时的配准是一关键且十分难解决的问题，特别是由于机械形变使得配准更加困难。同时，维护也给系统重新配准带来一些问题。上述几个专利文献中所描述的方式都能较好的解决床变形和成像系统的配准问题，但相应带来一些其它方面的不足，归纳如下一是失去了原有成像子系统的部分功能；如专利号为US 6,895,105，US 6,754,519，US 6,885,165的专利文献，由于在多重成像系统扫描工作时，它们的子系统之间是靠紧的，这样受空间的限制，子系统无法作倾斜运动，也就无法作倾斜扫描。而对于CT成像来说，在颈椎，脊椎成像时，通常要进行倾斜扫描。
二是各成像子系统是由同一生产商提供，不同生产厂商的成像子系统很难组合成为多重成像系统；上述的专利文献所描述的系统不可避免的都存在这一问题。
三是维护起来比较复杂。如专利号为US 6,895,105等的专利文献，由于多重成像系统工作时，它们的子系统是处于靠紧的空间状态，而维护时，则需要各子系统之间有一定的空间。这样维护时就不得不进行子系统的移动，维护完后要重新配准使各子系统恢复到工作状态等一系列复杂，费时费力的操作。


针对现有多重成像系统的不足之处，本实用新型提供一种多重成像系统。
本实用新型的多重成像系统，包括第一成像系统2、第二成像系统3、床体底座7、导轨II 8、床体9、床板1，该多重成像系统还包括配准机构，配准机构包括导轨I 4、可调节的底座5、辅助支承6、位移传感器10，第一成像系统2固定于地面上，床体9安装在导轨II 8上，导轨II 8固定在床体底座7上，床体底座7固定在地面上，第二成像系统2安装在导轨I 4上，导轨I 4固定在可调节的底座5上，可调节的底座5放置在地面上，辅助支承6与第二成像系统3固定在一起，位移传感器10固定在床体底座7上。
本实用新型所述的多重成像系统，是指包含至少两个具备不同成像特点的成像子系统，为清晰地表述本实用新型的内容，以两个具备不同成像特点的成像子系统来说明，即包含第一成像系统和第二成像系统。在本实用新型中，第一成像系统指定为解剖性成像系统，第二成像系统指定为功能性成像系统。
本实用新型提供这样一种装置将第一成像系统固定于水平地面上，将检查床床体安装在至少一条能沿直线运动的导轨上，且可停留在导轨的任意位置。将第二成像系统也安装在至少一条能沿直线运动的导轨上，且第二成像系统可停留在导轨的任意位置，承载第二成像系统的导轨安装在一个可沿各个方向进行精确调整的底座上，可调的辅助支承与第二成像系统固定在一起，支承检查床的床板。这样做的好处在于，只要首次安装时对床体和各成像子系统进行配准，以后对各成像子系统维护不需要重新校准和定位，因为两成像子系统本身就是分离的，维护不会使两成像子系统和床体失去原有的配准位置。
在对被诊断者扫描的过程中，随着床板移动距离的增大，床板的变形量也增大。针对这个问题，在本实用新型中采用了一个辅助支承，该辅助支承随第二成像系统一起运动，辅助支承的驱动、执行元件由第二成像系统的控制系统来控制，第二成像系统的控制系统通过位移传感器的反馈值得知床的高度，控制辅助支承的高度与床的高度保持一致，这样根据“等距支承，形变相同”的机械形变原理，就能保证床板的变形量在两个成像子系统中是一致的，即被诊断者病变部位在两成像系统中的空间位置是相同的。
本实用新型中各成像子系统采取各自独立的控制系统，即第一成像系统与第二成像系统分别采用各自的控制系统，保证第一成像系统与第二成像系统可以独立进行工作。因此，第一成像系统和第二成像系统可由不同生产商提供。
本实用新型的装置运行方法如下第一步由第一成像系统的控制系统控制床板的移动，同时完成第一成像系统对被诊断者的扫描，第二成像系统处于待机状态，如图2所示。
第二步第一成像系统扫描结束后，将床板移动到伸出能够达到的最大距离，第一成像系统的控制结束，将控制权交给第二成像系统，第一成像系统处于待机状态，如图3所示。
第三步由第二成像系统控制床体移动到扫描所需的位置，之后由第二成像系统控制自身或者控制床体的移动进行对被诊断者的扫描，如图4所示。
第四步第二成像系统扫描结束后(如图5所示)，由第二成像系统控制床体和自身分别回到各自的初始位置，之后由第一成像系统控制床板回到初始位置，至此所有扫描结束。
本实用新型在提供对被诊断者病变部位的精确定位的基础上，还具备以下优点1、在原有单成像系统的基础上扩展成多重成像系统(如把原有CT升级为PET-CT)。具体而言，本实用新型可以针对用户现有的第一成像系统(此系统可能是任意一家生产商提供的产品)，增加可移动床体底座和床板的延长板(需要时增加延长板)，加上第二成像系统组成多重成像系统。这样，就可充分在用户现有设备的基础上进行扩展，实现“1+1＞2”的应用效果，既缩短了检查时间，又大大节省了用户重新购买一整套新的多重成像系统的费用。
2、由于第一成像系统与第二成像系统之间有一定的空间并可调，第一成像系统不受空间的限制，可做倾斜运动，不会失去第一成像系统独立使用时的倾斜扫描功能；并可以实现在对被诊断者进行检查时，医生方便地对其做一些介入治疗，如提取病体样本等；同时可避免被诊断者在进行检查时处于一个狭长的隧道空间，大大减轻被诊断者的恐惧感、压抑感。
3、由于第一成像系统和第二成像系统本身是分离的，维护时不需要再把它们分离，因此，提高了维护的简便性。


图1为本实用新型的多重成像系统结构示意图。
图2为第一成像系统对被诊断者开始扫描时系统工作状态示意图。
图3为第一成像系统扫描结束，并使床板移动到伸出能够达到的最大距离的系统工作状态示意图。
图4为第二成像系统扫描开始时系统工作状态示意图。
图5为第二成像系统扫描结束时系统工作状态示意图。
图6为第一成像系统与可调节的底座距离X的示意图。
图7为可调节的底座示意图。
图8为安装在可调节的底座四角上的一种可调支承部件示意图。
图9、图10、图11为床板伸长量与变形量示意图。
图12、图13为床高与辅助支承高度示意图。
图14为辅助支承结构示意图。
图1中1-床板，2-第一成像系统，3-第二成像系统，4-导轨I，5-可调节的底座，6-辅助支承，7-床体底座，8-导轨II，9-床体，10-位移传感器。
图7中20-可调支承部件，51-底座板。
图8中11-支承座，12-高度调节螺杆，13-压紧盖，14-支承螺母。
图14中61-底座，62-滑块，63-压板，64-压紧螺栓，65-锁紧螺母，66-驱动元件，67-执行元件，68-托轮支架，69-托轮支架锁紧螺栓，610-托轮轴，611-托轮。

如图1所示，本实用新型的多重成像系统包括第一成像系统2、第二成像系统3、床体底座7、导轨II 8、床体9、床板1，还包括配准机构，配准机构包括导轨I 4、可调节的底座5、辅助支承6、位移传感器10，第一成像系统2固定于水平地面上，床体9安装在导轨II 8上，床体9可沿导轨II 8滑动或滚动，且可停留在导轨的任意位置。导轨II 8以螺栓固定在床体底座7上，床体底座7固定在地面上，第二成像系统2安装在导轨I 4上，第二成像系统可沿导轨I 4滑动或滚动，且可停留在导轨的任意位置。导轨I 4以螺栓固定在可调节的底座5上，可调节的底座5放置在地面上；导轨I和导轨II采用滑动导轨或者滚动导轨，其传动机构采用丝杠传动、带传动或者齿轮齿条传动；辅助支承6采用自动调整机构，辅助支承6与第二成像系统3固定在一起，位移传感器10固定在床体底座7上。其中第一成像系统可以是XCT或是MRI，第二成像系统可以是PET或是SPECT。
在多重成像系统中，各成像子系统的配准至关重要，即各成像子系统能否调整到同轴的位置是得到高质量图像和对病变部位进行精确定位的重要保障。以下第一成像系统以XCT为例，第二成像系统以PET为例。
在进行初期配准时，安装PET的可调节底座被安装在距离XCT为X(X即代表PET的可调节底座与XCT之间的距离)的位置上，如图7所示，X值的大小可根据具体的情况进行调整，XCT被固定于水平地面，PET安装在可沿多个方向进行调整的可调节的底座上，即以XCT为基准，对PET进行调节。
如图7所示，可调节的底座5由可调支承部件20和底座板51构成，可调支承部件20安装在底座板51的四角。四个可调支承部件是完全相同的，每个可调支承部件包括支承座11、高度调节螺杆12、压紧盖13、支承螺母14。调节方式可采取手动或自动的方式，对可调节的底座四角可调支承部件不同高度的调整可实现可调节的底座5沿Z轴的平动，绕X轴的转动，绕Y轴的转动。
图8表示的是安装在可调节的底座四角上高度可调节的一种实施装置，在图中支承座11与高度调节螺杆12的配合设计成两个球面，且高度调节螺杆12被压紧盖13压紧在支承座11中，这样就能保证高度调节螺杆12在支承座11中沿不同方向转动时始终保持面接触，减小了接触应力，高度调节螺杆12在支承座11中转动始终保持高度调节螺杆12垂直平面，高度调节螺杆12的外螺纹与支承螺母14的内螺纹配合，其中支承螺母14被螺栓固定于底座板51上，通过旋转高度调节螺杆12，可实现可调节的底座5如上所述的调整，达到配准的目的。
在多重成像装置中，除能够使各成像子系统精确配准外，床板的变形也是一个至关重要的问题，不管采用什么材料，在载荷的作用下都会发生变形。如果床板的变形量在各成像子系统中不等，那么将会失去对被诊断者病变部位进行定位的作用，在这一实施例中，床板可以等效为悬臂梁，如图9所示。
在图11中，床板的伸出量很少，几乎没有变形，或者说床板的变形在允许的范围内，但随着床板的伸长，床的变形量也在增加，即床板的伸出量不等，那么床板的变形量也不等，如图10、图11所示，为了减小床板的变形量并使床板在两成像系统中的变形量相等，所以采用了辅助支承的结构，保证了支承床板1的支点到床板1前端的距离在各成像子系统中相等，即保证了床在各成像子系统中的悬臂长度相等，如图12、图13所示。
在图12、图13中，如果保证了X1(床板前端的支承到第一成像系统扫描初始位置的距离)和X3(辅助支承到第二成像系统扫描初始位置的距离)相等，那么就能保证了X2(进行第一成像系统扫描时，床板的悬臂长度)与X4(进行第二成像系统扫描时，床板的悬臂长度)相等，并且该辅助支承设计成可调的，在图13、图14中，X5＝X6+L，其中X6(辅助支承顶端与底端的距离)可根据X5(床板与可调节的底座的距离)的大小进行自动调节，L(辅助支承底端与可调节的底座的距离)是定值，X3(辅助支承到第二成像系统扫描初始位置的距离)也根据X1(床板前端的支承到第一成像系统扫描初始位置的距离)的大小进行手动或自动调节，使之达到床板的变形量在各成像子系统中相等的目的，从而保证了对被诊断者病变部位的精确定位。
如图14所示，本实用新型的辅助支承包括61底座、62滑块、63压板、64压紧螺栓、65锁紧螺母、66驱动元件、67执行元件、68托轮支架、69托轮支架锁紧螺栓、610托轮轴、611托轮。
图中底座61与第二成像系统3钢性连接，在一套多重成像系统中X1(床板前端的支承到第一成像系统扫描初始位置的距离)是一个定值，而在此辅助支承的设计中，滑块62安装在底座61上，可在底座61的槽内滑动，其滑动方向如图中的箭头所示，所以可调整X3(辅助支承到第二成像系统扫描初始位置的距离)的大小使X1＝X3；驱动元件66通过压板63、压紧螺栓64、锁紧螺母65固定在滑块62上，也可以直接焊接在滑块62上。考虑到床的高度与辅助支承的高度是一个联动的过程，即同时升高或同时降低，在系统中加入了位移传感器10，PET的控制系统通过读入位移传感器10的反馈值，(此值可以是电压或电流信号，其值代表床板的高度)，PET的控制系统控制辅助支承的驱动元件66去驱动执行元件67上升或下降，从而使X5＝X6+L；托轮611安装在托轮轴610上，托轮轴610安装在托轮支架68上，托轮支架68以托轮支架锁紧螺栓69固定在执行元件67上，床板1安装在托轮611上，托轮611的凹面与床板1的凸面相配合，使床板1在托轮611上的滚动具有平稳性和导向性。其中驱动元件66可为直线推杆或液压缸。
该多重成像装置运行方法如下①由第一成像系统的控制系统控制床板的移动，同时完成第一成像系统对被诊断者的扫描，第二成像系统处于待机状态；②第一成像系统扫描结束后，由第一成像系统的控制系统控制床板移动到伸出能够达到的最大距离，第一成像系统处于待机状态；③由第二成像系统控制配准并控制第二成像系统成像，即由第二成像系统控制床体移动到扫描所需的位置，并控制第二成像系统自身移动到合适的位置，使X1和X3相等，第二成像系统的控制系统通过读入位移传感器10的值，控制驱动元件66去驱动执行元件67上升或下降，使X5＝X6+L；完成配准后，第二成像系统对被诊断者进行扫描；其中X1为床板前端的支承到第一成像系统扫描初始位置的距离，X3为辅助支承到第二成像系统扫描初始位置的距离，X5为床板与可调节的底座的距离，X6为辅助支承顶端与底端的距离，L为辅助支承底端与可调节的底座的距离。
④第二成像系统扫描结束后，由第二成像系统控制床体和自身分别回到各自的初始位置，之后由第一成像系统控制床板回到初始位置，至此所有扫描结束。
本实用新型还可以有以下工作方式1、单独作为PET的工作方式第一步由XCT的控制系统控制床板的移动，将床板移动到伸出能够达到的最大距离，CT的控制过程结束，将控制权交给PET，XCT处于待机状态，如图3所示。
第二步由PET控制床体移动到扫描所需的位置，之后由PET控制自身或者控制床体的移动进行对被诊断者的扫描，如图4所示。
第三步PET扫描结束后，由PET控制床体和自身分别回到各自的初始位置，之后由XCT控制床板回到初始位置，至此所有扫描结束，如图5所示。
2、单独作为XCT的工作方式由XCT的控制系统控制床板的移动，同时完成XCT对被诊断者的扫描，如图2所示。