[发明专利]使用增添方法的准直器的三维打印的系统和方法

说明书

一种用于在三维打印机（510）上制造准直器（134）的方法，包括：获得准直器的设计规范（536），设计规范包括通道周界图案和整体准直器厚度；基于通道周界图案来确定第一数量的沉积物层排列类型；针对沉积物层排列中的每个相应的沉积物层排列来确定相应第二数量的排列层元素（310、320、330）；针对沉积物层排列中的每个相应的沉积物层排列来生成相应的序列集合，集合的数目等于针对对应沉积物层排列的相应第二数量；将相应的序列集合组装成三维打印文件（538）；将所述三维文件提供给三维打印机；以及基于所述三维文件的内容通过沉积材料的增添层来制造准直器。还公开了一种用于实现所述方法的系统以及一种非暂时性计算机可读介质。

背景技术

单光子发射计算机断层扫描（SPECT）成像系统包括在研究下的对象（object-under-stuay）以及检测器（例如，光电倍增管等等）发射的放射性同位素的路径上的准直器。准直器设计的选择可能对SPECT系统的灵敏度和分辨率具有影响。

准直器充当伽玛（gamma）相机的前端，并且对所捕获图像的信噪比具有大的影响。准直器起作用以便在空间上控制到达检测器的伽玛射线的传播方向（即，视场）——类似于在可见光子波长中使用的透镜。SPECT准直器通常由吸收辐射的材料形成，其中未被吸收的光子可以到达检测器。

图1是常规SPECT扫描仪成像系统100的示图。SPECT扫描仪系统100包括台架（gantry）120，两个或更多个伽马相机130a、130b附接到该台架，尽管可以使用其他数目的伽马相机。伽马射线相机中的检测器132检测由躺在床150上的患者145的身体内的放射性同位素发射的伽马光子140。准直器134定位在所发射的光子与检测器之间。床150可沿运动轴线A滑动。在相应床的位置（即，成像位置）处，患者145身体的一部分定位在伽马相机130a、130b之间，并且该身体部分的图像被捕获。

控制处理器110可以执行指令以控制SPECT扫描系统的操作。运动控制/自动化模块112可以控制电动机、伺服机构（servo）和编码器，以使伽马相机130a、130b沿台架120旋转，并且使床150沿运动轴线（箭头A）移动。数据获取/图像处理模块114可以在伽马相机130a、130b的旋转和/或床150的移位期间获取所定义的成像位置点处的投影数据。所获取的数据可以存储在存储器118中。成像处理算法可以操纵所存储的投影数据来重建3D图像。所重建的3D图像可以显示在由操作员界面/显示模块116控制的交互式显示器上。

使用商业可获得的现有三维（“3D”）打印机来产生SPECT中常用的准直器图案的常规尝试尚未获得令人满意的结果。对准直器的常规3D打印无法满足医学成像所需的质量（例如，公差、均匀性、可制造性等）。

在利用商业可获得的增添（additive）过程以在3D打印机上产生医学模态准直器方面，存在巨大的挑战。一个原因在于由于被挤出的细丝打印材料的高粘度，因此使用3D打印机的增添过程无法保证所需的公差，而当嵌入有高密度和高原子序数（“Z”）材料（增加电离辐射的衰减所需的材料）时，会使该粘度甚至更高。相对于被挤出的材料流来控制进行挤出的打印头的位置和速度的限制也促成了该挑战。由于这些因素，直接从3D CAD文件产生立体光刻文件（例如，STL格式）的常规方法不是可行的解决方案。此外，通过3D打印来制造准直器的常规方法无法使用现有组件来产生满足医学成像的质量要求（公差、均匀性、可制造性等）的设备。

近年来，3D打印的准直器的供应商已经提出了绿色制造过程（例如，无铅且符合RoHS的制造过程），这些过程需要特殊的打印过程，这需要大量的投资并且增加了最终产品的成本。这些过程中没有一个已经成功地大规模生产以代替当前可用的铅准直器。这些常规3D打印的准直器的成本高于现有的铅准直器。

本领域中存在如下需要：即通过使用立体光刻文件中包含的信息来应用分层3D打印技术从而快速且准确地创建医学模态准直器。

附图说明

图1描绘了常规SPECT扫描仪成像系统；