دستگاه شامل ليزر، دوربين سي‌سي‌دي حساس، مجموعه‌اي فيلترهاي ميانگذر، آينه‌ها، تضعيف‌كننده، ساختار مكانيكي، الكترونيكي است. پرتو ليزر توسط يك قطعه مكانيكي شامل دو بيم اسپليتر در يك راستا تابش مي‌شوند تا توسط آينه‌ها به نمونه تابيده شوند. دوربين در دستگاه به عنوان آشكار‌ساز مورد استفاده قرار مي‌گيرد. دوربين مجهز به عدسي كانوني‌كننده آكرومات است، به نحوي كه دوربين و عدسي كانوني‌كننده توسط موتور به بالا و پائين حركت مي‌كند تا فاصله كانوني آن تنظيم شود. با تنظيم فاصله كانوني امكان تنظيم كانون بر روي سطح بدن موش به وجود مي‌آيد تا وضوح تصاوير بدست آمده توسط دوربين سي‌سي‌دي به حد بهينه برسد. در اين دستگاه نمونه در يك نگهدارنده قرار مي‌گيرد. نگهدارنده يك لوله استوانه‌اي پلكسي‌گلاس است تا نمونه در موقعيت معين در دستگاه قرار بگيرد. در اين صورت پرتو ليزر سطح بدن موش را تحت تابش قرار مي‌دهد و ماده فلئورسنت داخل بافت را تحريك مي‌كند. پرتو فلئورسنت تابش شده به سطح بدن موش مي‌رسد و توسط دوربين سي‌سي‌دي دريافت مي‌شود. تصوير به كامپيوتر ارسال مي‌گردد. در اين مرحله نرم افزاري رابط بين سخت‌افزار و كامپيوتر، كليه حركت‌هاي سخت‌افزاري دستگاه را كنترل مي‌كند. اطلاعات ارسالي توسط برنامه بازسازي، مورد پردازش قرار مي‌گيرد تا تصوير نهايي بدست آيد.

خلاصه اختراع دستگاه تصويربرداري پيش كلينيكي اسپكت حيواني با رزولوشن بالا به منظور توسعه تحقيقيات پزشكي در حوزه توليد راديو داروها و پرتودرماني طراحي و ساخته شد. در دو دهه گذشته تحقيقات مربوط به توليد داروهاي جديد و سيستمها و تكنيكهاي تصويربرداري جديد بطور بسيار گسترده¬اي بر روي مدلهاي حيواني پياده سازي شده است. يكي از ضروريتهاي اينگونه تحقيقات، انجام آزمايشهاي in vivo بر روي حيوانات زنده مي¬باشد تا بتوان به راحتي و در محيط واقعي نحوه توزيع دارو و ساير پديده¬هاي بيولوژيكي را كه در حالت in vitro قابل مشاهده نمي¬باشند، پيگيري نمود. با توجه به كاربردهاي فراوان استفاده از مدلهاي حيواني، تصويربرداري از حيوانات كوچك و به دنبال آن سيستمهاي تصويربرداري از حيوانات كوچك در دو دهه گذشته از اهميت ويژه و استقبال بي¬نظيري برخوردار بوده است. مطالعات پيش‌باليني با استفاده از حيوانات متفاوتي از جمله موش آزمايشگاهي، موش صحرايي، خرگوش و… انجام مي‌شود. با توجه به تناقض بين field of view و رزولوشن، سيستم‌هاي تصويربرداري حيوانات كوچك، خاص يك حيوان ساخته مي‌شوند. بمنظور افزايش قابليت سيستم HiReSPECT براي تصويربرداري از حيوانات با ابعاد متفاوت؛ هد سيستم قابليت تنظيم field of view با اندازه‌ي متفاوت را داراست. تصويربرداري از حيوانات با field of viewهاي مختلف به محقق اين امكان را مي‌دهد با حفظ رزولوشن در حيوانات كوچك مانند موش كه از اهميت بالايي برخوردار است، تصويربرداري از حيوانات بزرگتر را نيز انجام دهد. از مزاياي مهم تنظيم ميدان ديد دستيابي به رزولوشن بهتر در تصويربرداري از اشيا و حيوانات مختلف است. براي رسيدن به اين هدف دستگاه داراي 6 درجه‌ آزادي براي حركت است. براي تغيير ميدان ديد هر هد مي‌تواند بصورت مستقل از هد ديگر بصورت اتوماتيك دوران 360 درجه داشته باشد در اين حالت مي‌توان اندازه‌ي ميدان ديد پلنار هدها را براي دستيابي به دو حالت مختلف mice و rat تغيير داد. براي داشتن فواصل مختلف از شي هدها در راستاي شعاعي حركت انتقالي دارند؛ رنج فواصل از 25 تا 90 ميليمتر است و با فواصل يك ميليمتري تغيير مي‌كند. براي جابجايي خطي شي، تخت حركت انتقالي انجام مي‌دهد تا بتوان با حركت شي در اين راستا مقدار ميدان ديد را افزايش داد. دستگاه اسپكت حيواني HiReSPECT با قابليت تنظيم field of view در تصويربرداري، با توجه به نياز مراكز تحقيقاتي براي تصويربرداري و دنبال كردن توزيع دارو در بدن حيوانات مختلف و نيز با توجه به اينكه چنين سيستم تصويربرداري در ايران وجود ندارد كه خاص تصويربرداري از حيوانات باشد، ساخته شد. با توجه به تخصص و تجربه‌ي افراد درگير در پروژه كليه قسمتهاي الكترونيكي و مكانيكي از قبيل بردهاي مكان‌يابي و همچنين گانتري دستگاه توسط اين گروه تحقيقاتي در ايران طراحي و ساخته شده است. اين سيستم در بخش هاي مختلف مكانيك، الكترونيك به تفصيل توضيح داده خواهد شد.

داده هاي تصوير مي توانند از آشكارسازهاي مختلف به عنوان مثال دوربين هاي گاماي ديجيتال، سيستم هاي تصويربرداري پزشكي هسته اي و آشكارسازهاي هسته اي جمع آوري شده باشند. داده هاي بدست آمده پردازش مي شوند تا به خروجي مطلوب كه مي تواند تصوير دوبعدي و يا سه بعدي باشد، تبديل گردند. اطلاعات مورد نياز در اين سيستم ها شامل دو مقدار دامنه پالس و زمان وقوع آن است. در سيستم هاي ساده تصويربرداري، پردازش سيگنال دغدغه اصلي فرآيند نيست ولي در شرايطي كه نرخ پالس ها بالا است و يا عرض پالس آن كم است (پهناي باند زياد) پردازش سيگنال دچار مشكل خواهد شد. مشكلات احتمالي در اين مورد شامل زمان مرده سيستم الكترونيكي، زمان نمونمه برداري پايين، از دست دادن قسمتي از اطلاعات، پايين بودن قابليت تشخيص رويهم افتادگي پالس ها، نويز پذيري نسبتاً بالا خواهد بود. بيشتر تلاش هاي انجام شده مصالحه بين اين مشكلات است. براي مثال در بيشتر روش هاي به كار رفته بالا بردن توان پردازش شمارش بالا، نويزپذيري سيستم را نيز افزايش مي دهد. به همين منظور در سيستم هاي پردازش سيگنال، ضرورت وجود الگوريتمي جهت بهبود توان پردازش در شمارش بالا بدون از دست دادن كيفيت در پارامترهاي ديگر احساس مي شود. جهت بازسازي تصوير، در اكثر موارد سيگنال هاي خروجي از تيوب هاي تكثيركننده فوتوني بازسازي مي شوند؛ اين سيگنال ها داراي نويز و زمان واپاشي نمايي بوده، كه باعث عدم دقت در استخراج سيگنال حقيقي خواهند شد؛ بنابراين نياز به وجود يك سيستم و يا روشي نوين جهت تشخيص شكل پالس در شمارش هاي بالا احساس مي شود. در اينجا يك سيستم و روش جديد براي پردازش تصوير پزشكي با استفاده از يك فيلتر غير خطي توضيح داده مي شود. يك سيگنال ورودي شامل دو يا چند پالس كه در واقع خروجي يك سيستم تصويربرداري پزشكي است، با نرخ نمونه برداري از پيش تعيين شده نمونه برداري مي گردد. بيشينه (پيك) و/ يا زمان رخداد بيشينه پالس اول از سيگنال ورودي به كمك يك فيلتر غيرخطي بازگشتي تعيين مي گردد. قبل از تعيين بيشينه و زمان رخداد پالس بعدي، مقدار پيش بيني شده براي اولين پالس تعيين شده، و جهت تصحيح خطاي رويهم افتادگي، از سيگنال ورودي كسر مي گردد. يك تصوير پزشكي با استفاده از بيشينه و/ يا زمان رخداد بيشينه پالس هاي سيگنال وردي مي تواند بازسازي گردد. فيلتر غيرخطي بازگشتي مي تواند به كمك يك يا چند جدول مراجعه اي (LUT) پياده سازي گردد.

اين سامانه قادر است كه با استفاده از اطلاعات موقعيت ابزار جراحي در طول جراحي موقعيت ابزار را بر روي تصاوير قبل از عمل / در حين عمل بيمار كه توسط دستگاههاي تصويربرداري پزشكي تهيه مي شوند نشان دهد. از نظر كاركرد اين سيستم شبيه به GPS است كه براي مصارف پزشكي كاربرد كارد. جراح با استفاده از اطلاعات موقعيت ارائه شده توسط اين سيستم، مي تواند با دقت بسياري به هدف ( اندام) مورد نظر خود برسد و فرايند مورد نظر خويش را به تمامي انجام دهد و آسيبهاي احتمالي به بافتهاي سالم همجوار جلوگيري نمايد. اين سيستم در جراحيهاي مغزو تعصاب، گوش حلق بيني، ستون فقرات و ارتوپدي كاربرد دارد.

-مشكل فني: گسترش روز افزون سرطان از يك طرف و عدم تشخيص سريع و به موقع سرطان از طرف ديگر لزوم استفاده از تصويربرداري ملكولي با استفاده از مواد كنتراست هدفمند شده را بيان مي كند. براي رسيدن به درمان موثر و هدفمند نياز به سيستم تشخيصي مناسبي كه بتواند ضايعه را در مراحل اوليه به خوبي نشان دهد احساس مي گردد. تصويربرداري ملكولي نگاهي جديد براي تحقيقات بيومديكال به منظور مشاهده خصوصيات و مانيتور كردن پروسه هاي بيولوژي در سلول ها، بافت ها و ارگانيسم ها با استفاده از مداليته هاي حساس و دقيق و همچنين مكانيسم هاي كنتراست زايي مي باشد كه به تشخيص دقيق تر بيماري ها از جمله سرطان ها و اختلالات عصبي و همچنين كمك قابل توجهي در طراحي درمان با استفاده از اطلاعاتي كه در سطح سلولي و فيزيولوژي بافت ها و درجه تومور در اختيار پزشك قرار مي دهد دارد(1). يكي از مداليته هايي كه امكان تصويربرداري ملكولي در آن وجود دارد سي تي اسكن مي باشد. امروزه در تصويربرداري سي تي اسكن براي ايجاد كنتراست بين بافت هاي نرم، از مواد كنتراست يددار به دليل عدد اتمي بالا استفاده مي گردد. اما اين ملكول ها به صورت اختصاصي در بافت مورد نظر قرار نمي گيرد و به صورت غيراختصاصي در بدن توزيع مي گردد و منجر به ايجاد سميت در برخي از ارگان ها نظير كليه ها ميگردد. از طرفي درمدت زمان كمي (كمتر از ده دقيقه) از بدن پاك مي شود كه دراين صورت زمان كمي را براي تصويربرداري در اختيار پزشك قرار مي دهد.بدين ترتيب براي برطرف كردن اين معايب و ايجاد تصويربرداري ملكولي سي تي اسكن، نياز به هدفمند كردن بافت (تومور) با استفاده از مواد كنتراستي مي باشد كه عدد اتمي بالاتري نسبت به يد به منظور كنتراست بهتر، سميت كمتر و زيست سازگاري بالا و از همه مهمتر مدت زمان بيشتري را در بافت مورد نظر به منظور ايجاد فرصت كافي براي تصويربرداري و تشخيص هر چه دقيق تر فراهم كند. راه حل ارائه شده و كاربرد اصلي اختراع: در اين اختراع از نانوذرات طلا به علت داشتن موارد ذكر شده استفاده گرديده است و براي ايجاد هدفمندي سلول هاي سرطاني به منظور تشخيص دقيق تر از يك نوع ويتامين استفاده گرديده است زيرا سلولهاي سرطاني براي سوخت و ساز نياز مبرمي به ويتامين دارند، يكي از اين ويتامين ها اسيد فوليك مي باشد كه براي هدفمند كردن سلول هاي سرطاني نازوفارنژيال (حلق-بيني)استفاده مي گردد زيرا بر اساس مطالعات انجام شده بيشترين گيرنده فوليت در اين نوع سلول سرطاني مي باشد. از طرفي براي اتصال اسيد فوليك به طلا از لينكر سيستامين استفاده گرديده است كه سيستامين غيرسمي و ارزان مي باشد و به دليل گروه هاي عاملي كه دارد منجر به اتصال اسيد فوليك به طلا مي گردد. هنوز در تصويربرداري سي تي اسكن نانوكمپلكس هدفمند شده جديدي با اين خصوصيات گزارش نشده است. در اين اختراع استفاده از نانوذرات طلاي متصل به اسيد فوليك توسط لينكر سيستامين به عنوان ماده كنتراست جديد در تصويربرداري سي تي اسكن ارائه شده است. در اين پروتكل، غلظت 500 ميكرومولار از نانوپروب و پتانسيل تيوپ kVp 80دستگاه سي تي اسكن به عنوان بهترين پارامترهاي مورد نياز جهت تصويري با كنتراست مطلوب به دليل حداكثر تضعيف شدت پرتو ايكس ارائه گرديده است. از طرفي ماده كنتراست جديد به دليل تضعيف شدت پرتويي بالايي كه دارد در مراكز پرتو درماني به عنوان حساس كننده پرتويي به منظور درمان اختصاصي سرطان نازوفارنژيال مي تواند مورد استفاده قرار بگيرد. كاربرد اصلي اختراع محصول صنعتي اين اختراع يك كيت ماده كنتراست تشخيصي است به همراه پروتكل مربوطه كه ميتواند در اختيار كليه مراكز تصويربرداري با اشعه ايكس و همچنين مراكز درماني قرار گيرد و در صورت تاييد به صورت فراوري شده در بسته بنديهاي 10 ميلي ليتري به همراه پروتكل الحاقي به بازار مصرف و مراكز تحقيقاتي عرضه نمود.