[發(fā)明專利]正電子發(fā)射斷層攝影系統(tǒng)和其信息處理方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010295995.0
• 申請日: 2010-09-29
• 公開（公告）號: CN102028491A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發(fā)明（設計）人: D·加尼翁;O·伊萬諾弗;B·羅伯茨
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社東芝;東芝醫(yī)療系統(tǒng)株式會社
• 主分類號: A61B6/03
• 分類號: A61B6/03
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 王永剛

技術領域

本發(fā)明的實施方式一般涉及正電子發(fā)射斷層攝影(PET)成像系統(tǒng)。更具體而言，涉及與能量、定時以及空間特性有關的檢測事件的配對(pairing)以及過濾。?

背景技術

正電子發(fā)射斷層攝影法(PET)的使用在醫(yī)用成像領域中不斷增加。在PET成像中，放射性藥劑通過注入、吸入或食物攝取而被導入到被圖像化的對象內(nèi)。在投放放射性藥劑后，由于藥劑的物理以及生物體分子特性，藥劑集中在人體內(nèi)的特定的位置。藥劑的實際空間分布、藥劑的蓄積區(qū)域的強度以及從投放到最終排出的過程的動力學都是可具有臨床意義的因素。在該過程中，附著在放射性藥劑上的正電子放射體按照半衰期或分支比等同位素的物理特性放射正電子。?

放射性核素放射正電子，當放射出的正電子與電子碰撞時，發(fā)生湮滅事件，正電子與電子被破壞。大多數(shù)情況下，通過湮滅事件，產(chǎn)生在實質(zhì)上相差180度的方向上傳送的511keV的2條γ射線。?

通過檢測2條γ射線，并引出其檢測位置之間的線、即同時測量線(LOR：line-of-response)，從而可以求出所預測的原來衰變的位置。該過程不僅可以識別被預測的相互作用線，還可以通過蓄積大量的這種線和斷層攝影重建過程推定原來的分布。能夠進行正確的定時調(diào)整(幾百皮秒以內(nèi))時，除了2個閃爍事件的定位之外，還可以通過計算飛行時間(TOF：time-of-flight)，追加與沿著線的事件的被預測的位置有關的更多的信息。沿著該線的定位的精度根據(jù)與掃描儀的定時分辨率的限度來決定。原來閃爍事件的定位的限度決定掃描儀?的最終空間分辨率，但是同位素的特定的特性(例如，正電子的能量)有利于特定的藥劑的空間分辨率的決定(根據(jù)2條γ射線的正電子范圍和共線性)。?

通過收集大量的事件，可以取得根據(jù)斷層攝影重建評價對象的圖像所需要的信息。可以根據(jù)在對應的檢測器要素中實質(zhì)上同時發(fā)生的2個檢測事件形成同時測量線，并按照其同時測量線的幾何學屬性制作直方圖，從而定義投影、即重建的正弦圖。也可以對每個圖像追加事件。?

因此，數(shù)據(jù)收集和圖像重建的基本要素是作為橫穿系統(tǒng)患者開口部的線的LOR。可以取得與事件的位置有關的其它信息。眾所周知第1，通過采樣與重建，重建點或進行定位的系統(tǒng)的能力并不是在整個視野上的空間的不變量，而是在中心較高，且隨著靠近周圍而逐漸降低。為了對該舉動附加特征，一般使用點擴散函數(shù)(PSF)。開發(fā)了一種將PSF編入重建過程的工具。第2，可以使用飛行時間、即γ射線到達參與一對檢測的各檢測器的時間之間的時間微分，沿著LOR決定發(fā)生事件的可能性高的位置。?

上述檢測過程必須反復進行大量的湮滅事件。為了決定輔助成像操作是否需要的一些計數(shù)(即，成對的事件)而必須解析各成像事例，但從當前的實施可以知道，為了研究典型的長度100cm的FDG(Fluorodeoxyglucose，氟代脫氧葡萄糖)，必須蓄積幾億的計數(shù)。蓄積該計數(shù)數(shù)所需要的時間根據(jù)藥劑的投放量、掃描儀的靈敏度以及計數(shù)性能來決定。?

PET成像系統(tǒng)使用互相相對配置的檢測器來檢測來自對象的γ射線。一般，為了檢測來自各角度的γ射線使用檢測器環(huán)。因此，一般，為了取得盡可能多的放射，PET掃描儀實質(zhì)上為圓筒狀，當然必須是各向同性。另外，也可以為了取得欠缺角度的數(shù)據(jù)使用檢測器的部分環(huán)和旋轉(zhuǎn)，但是，這種方法對掃描儀的整體靈敏度有不利的結(jié)果。在具有在平面內(nèi)包含的所有γ射線與檢測器相互作用的可能性的圓筒形狀下，使軸方向大小變大對于取得放射的靈敏度或能力具有極其有?利的效果。因此，最好的設計是可能檢測所有γ射線的球體。當然，在對人體的應用中，球狀設計不得不變得極大，因此變得極其昂貴。因此，現(xiàn)實上，作為檢測器的軸方向范圍為變量的圓筒形狀是當前PET掃描儀的設計的原點。?

PET檢測器只能檢測通過單一的相互作用、即與晶體相互作用的閃爍過程產(chǎn)生光的一條γ射線，但PET事件實質(zhì)上同時或一致，實質(zhì)上為511keV，通過在對象中發(fā)生的湮滅事件和在合適的幾何學配置中進行的檢測中的2個來定義。因此，PET系統(tǒng)為了使事件正確碰撞或配對，需要識別各事件的時間軸(time?line)。這一般通過構(gòu)成實際時間比較器的復雜電路網(wǎng)來實現(xiàn)。由于計數(shù)率的必要條件極其嚴格(每1秒最多接收幾億事件)，因此同時系數(shù)電路的結(jié)構(gòu)需要處理龐大數(shù)量的計數(shù)。?