[發明專利]正電子放射斷層攝影成像系統、方法以及核醫學成像系統

有效

• 申請號: 201110324122.2
• 申請日: 2011-10-17
• 公開（公告）號: CN102551777A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 丹尼爾·加格農;王文莉
• 申請（專利權）人: 株式會社東芝;東芝醫療系統株式會社
• 主分類號: A61B6/03
• 分類號: A61B6/03
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李洋;王軼

本申請主張2010年10月19日申請的美國專利申請號12/907,796以及2011年9月12日申請的日本專利申請號2011-198782的優先權，并在本申請中引用上述申請的全部內容。

技術領域

本發明涉及正電子放射斷層攝影(PET)成像系統、方法以及核醫學成像系統。

背景技術

正電子放射斷層攝影(PET：Positron?Emission?Tomography)成像在醫用成像領域中廣泛利用。在PET成像中，最初給與患者放射性藥品。該放射性藥品大多情況下通過注射注入到患者體內，但也可以使患者吸入或攝取。當給與放射性藥品且經過一段時間后，該藥品根據該藥品的物理性質以及生物分子性質而集積于人體內的特定部位。藥品的實際的空間分布、蓄積點或蓄積區域的強度、以及從給予到捕獲乃至最終排出的過程(process)的動態都是在臨床上可能具有重要意義的要素。通過該過程，附著在放射性藥品上的正電子放射體按照所謂半衰期、分支比的同位素的物理性質而放射正電子(陽電子)

在放射出的正電子與電子碰撞時發生湮滅事件(annihilation?event)，其結果，正電子以及電子衰變。大多情況下，根據湮滅事件，實質上產生兩條180°背離向反方向移動的γ射線(511keV)。

通過檢測這兩條γ射線，而畫出連結那些部位的線、即同時計數線(LOR：Line?Of?Response：響應線)，從而可以高概率地找出原湮滅位置。該過程只是識別可能產生相互作用的線而已，但如果更多地蓄積這些線，則通過使用重建斷層的過程，可以推定原分布。閃爍晶體(scintillator)中，由兩條γ射線的相互作用而發生兩個閃爍事件，除了發生閃爍事件的部位以外，只要還可以利用正確的定時(數百微微秒以內)，則通過飛行時間(TOF：Time?Of?Flight)的計算，就可以附加沿著上述同時計數線的、與湮滅事件發生的概率高的位置相關的更多的信息。根據掃描儀所具有的定時分辨率的界限，決定沿著該線的位置判定的精度。進而，根據決定原閃爍事件的部位時的界限，決定掃描儀的最終空間分辨率。另一方面，同位素的特定特性(例如正電子的能量)也成為(通過正電子的范圍以及兩條γ射線的共線性)決定該特定藥品的空間分辨率的因素之一。

若集聚多數事件，則根據斷層重建，可以生成與應推定的被檢體的圖像相關的必要信息。通過相符合的檢測要素檢測出的實質上同時發生的兩個事件，形成同時計數線。按照上述事件的幾何學屬性使該線直方圖(histogram)化，從而可以規定應重建的投影圖、即正弦圖(sinogram)。事件也可單獨附加在圖像中。

因此，收集數據重建圖像的基本要素是作為橫穿系統-被檢體開口(system-patient?aperture)的線的LOR。除此之外，也可以取得與事件部位相關的信息。第1、進行點的重建或配置的系統的能力在有效視野的整個區域內在空間上并不是不變的，而是中央較好且隨著接近周邊而緩慢惡化，這在采樣或重建中變得明顯。在表示該舉動特征上，典型地使用點擴展函數(PSF：point-spread-function)。為了將其PSF編入重建過程，正在開發一些工具。第2、在決定沿著LOR的哪個位置發生事件的概率較高時，可以使用飛行時間、或伴隨一對檢測產生的向各檢測器的γ射線的到達時間差。

上述檢測過程需要對多數事件反復進行。為了決定支持成像作業需要多少計數(即事件對)，雖然必須解析各成像事例，但需要蓄積數億計數，是作為全身檢查的“典型長度100cm的FDG(氟脫氧葡萄糖：fluoro-deoxyglucose的研究)中的現狀。蓄積這些計數所需的時間由注入量以及掃描儀的靈敏度與掃描儀的計數能力決定。

PET成像系統為了檢測從被檢體飛散的γ射線，而使用互相對置地配置的檢測器。為了檢測從各角度飛來的γ射線，典型的是使用配置成環狀的檢測器。因此，PET掃描儀為了可以盡可能多地捕獲實質上應各向同性的照射，典型的是實質上形成為圓筒形。在使用部分圓環作為檢測器來捕獲漏掉的角度的照射時也考慮旋轉檢測器的方法。但是，即使實施這些方法，結果對整體掃描儀的靈敏度也是很嚴格的。在具有一面中所包含的所有γ射線與檢測器產生相互作用的機會的圓筒中，當軸方向尺寸增大時，呈現對靈敏度或捕獲照射的能力非常有利的效果。因此，最好的構造是能夠檢測所有γ射線的球體構造。當然，在對人體的適用中，球狀構造不得不變得極大，因而造價極其昂貴。因此，在現實中，檢測器的軸向長度可變的圓筒形狀是最新的PET掃描儀的構造的基本。