[發明專利]具有單個信號分辨率的輻射成像方法

無效

• 申請號: 200980111981.4
• 申請日: 2009-03-31
• 公開（公告）號: CN101983331A
• 公開（公告）日: 2011-03-02
• 發明（設計）人: P·A·B·斯考拉爾;R·J·伊文斯;C·C·麥克萊恩
• 申請（專利權）人: 南方創新國際股份有限公司
• 主分類號: G01N23/222
• 分類號: G01N23/222;A61B6/03;G01T1/20
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李娜;李家麟

相關申請

本申請基于并要求2008年3月31日提交的美國申請號61/041,144以及2008年12月18日提交的美國申請號61/138,879的申請日的權益，通過引用將它們所提交的內容整體結合于此。

技術領域

本發明總體上涉及成像方法和裝置，特別地但決不專門涉及醫學成像技術(例如單光子發射計算機斷層攝影術(SPECT)、正電子發射斷層攝影術(PET)和伽馬照相機成像)中的應用。

背景技術

分子成像是針對人體生物功能的功能成像的強大并敏感的技術的前沿。特別地，單光子發射計算機斷層攝影術(SPECT)、正電子發射斷層攝影術(PET)是用于癌癥的檢測和分類(staging)的兩種最有效技術。

在這些技術中，用輻射發射放射性藥物化合物標記的包括例如單糖之類的化合物的示蹤物被注入到病人體內。輻射會引起被檢測并記錄為示蹤物的伽馬射線行進通過身體并在檢查所指定的器官中收集。癌癥細胞以比正常細胞更高的速率代謝糖，并且放射性藥物以更高的濃度向癌癥區域移動。

伽馬射線檢測器被用來檢查從病人體內發出的輻射。當所發射的各向同性正電子減慢速度，與組織中的電子相互作用并被湮沒時，產生這種輻射。電子和正電子的湮沒產生以相對方向(即基本上分開180

的方向)發射的兩個511keV伽馬射線。使用相對的檢測器來檢測符合的(in?coincidence)伽馬射線光子。

當檢測并識別到符合的適當能量的兩個伽馬射線時，使用計算斷層攝影術算法來將這些有效事件中的每個重新集合成圖像。為了有效地檢測符合事件，然而，相對的511keV伽馬射線必須：(1)在窄時間窗口Δt內在相對的檢測器中被檢測到；以及(2)必須具有適當能量，即511keV±ΔE，其中ΔE通常是10％或者～50keV。如果Δt和/或ΔE增加，則檢測到更多個假的符合，但是如果因為Δt或ΔE過分地小而使得計數率太小，則非常拖延的測量時間(或示蹤物劑量)變得很有必要。

在PET機器中使用的伽馬檢測器具有對入射輻射事件的有限響應時間。因為來自病人的輻射發射的隨機性，所以多于一個的輻射事件可以在檢測器的有限響應時間內到達檢測器。這一現象被稱為脈沖堆積；當它出現時，不可能精確地確定事件的到達時間也不能精確地確定輻射事件的能量，因為一個事件因下一事件的到達而被損壞。因此，當出現脈沖堆積時，不可能有效地將任何事件分成符合事件，并且必須丟棄這些數據。如果計數率因為脈沖堆積而太低，則非常拖延的測量時間或示蹤物劑量也會變得有必要。

此外，因為PET機器的檢測器單元的設計，脈沖堆積事件可以導致檢測器晶體內檢測位置的錯誤分配。可以基于PMT的四個陽極的輸出使用位置靈敏光電倍增管(PMT)和“Anger”邏輯來確定輻射/檢測器相互作用的具體位置。當出現堆積事件時，晶體陣列內的輻射事件的權重是不正確的，所以在一個晶體塊中出現的相互作用可能被錯誤地分配給檢測器塊中的相鄰晶體。

發明內容

因此，根據本發明的第一方面，提供一種成像方法，包括：

收集來自位于提供有放射性示蹤物的對象附近的輻射檢測器的檢測器輸出數據；以及

通過(i)確定所述數據中存在的信號的信號形式(或脈沖響應)，(ii)進行所述信號的一個或多個參數的參數估計，其中所述一個或多個參數至少包括信號時間位置，以及(iii)至少根據所述信號形式和所述參數估計確定所述信號中的每個信號的能量，來分解檢測器輸出數據中的單個信號；

從而降低或增加可接受的對象到檢測器的距離，改進空間分辨率，降低示蹤物劑量或濃度，降低對象輻射暴露和/或降低掃描時間。

例如，在SPECT中，根據配位體(使用Tc99m的)典型示蹤物劑量從400MBq到1200MBq不等；TI201劑量通常一直到4MCi(即大約150MBq到160MBq)；(診斷的)I-131劑量處于20MBq到40MBq的量級(即大約1MCi到2MCi)。SPECT和平面成像一般使用相同的劑量。限制劑量和/或圖像時間的是對對象的輻射暴露。因此，通常認為圖像質量差。6到10分鐘的平面成像捕獲時間是普遍的；SPECT時間(假設病人是舒服的)從10分鐘到30分鐘不等。整個身體平面掃描是相似的。用于降低捕獲時間(或改進計數總數)的典型方法是通過在伽馬射線檢測器(或“照相機”)中使用多個“磁頭(head)”，但是市場上僅存在少數三磁頭伽馬照相機；大多數是雙磁頭的且一些是單磁頭的。