[發明專利]一種偏置平板PET系統及投影數據預處理方法

在審

• 申請號: 201610050682.6
• 申請日: 2016-01-25
• 公開（公告）號: CN105596023A
• 公開（公告）日: 2016-05-25
• 發明（設計）人: 滕月陽;魏子翔;苑薿木;楊超然;孝大宇;康雁;楊金亮;趙偉
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: A61B6/03
• 分類號: A61B6/03
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

所屬技術領域

本發明屬于醫療技術領域，具體涉及一種偏置平板PET系統及投影數據預處理方 法。

背景技術

PET(PositronEmissionTomography,正電子發射斷層成像)在腫瘤、心臟病以及 神經性疾病的診斷中有廣泛的應用。PET成像原理的核心是，放射性化合物參與人體內的生 理活動，放射性化合物發射出射線，利用分布在人體周圍的探測裝置檢測這些射線，于是就 可以追蹤生物體內重要的基本物質的分布和流動。以PET中常見的¹⁸F顯像為例。¹⁸F-FDG是 葡萄糖的類似物，其被攝取進入細胞的方式與葡萄糖一樣，注射進入人體內的¹⁸F所產生的 影像就反映了人體內葡萄糖代謝的分布水平。由于惡性腫瘤細胞的葡萄糖代謝會遠高于正 常組織細胞，因此¹⁸F在臨床上被廣泛應用于惡性腫瘤的診斷。放射性示蹤劑中的¹⁸F會發生 衰變，釋放出一個正電子和一個中微子。正電子在人體內最終會和一個電子結合，之后會發 生湮滅。絕大多數情況下，湮滅之后會同時產生一對能量相同、飛行方向相反(夾角為180°) 的γ光子。由于湮滅產生的光子能量非常高，因此可以非常容易地穿透人體，被圍繞在人體 周圍的檢測裝置進行空間定位，而后利用圖像重建算法復原出三維圖像。

目前，平板PET系統開放性與可調節性高、靈活緊湊、價格更低、便于實現，在一些 新的PET應用領域中平板PET系統有獨特的應用價值。如在重離子治療中，需要PET系統中的 探測器實時監測重離子束射程和劑量分布，同時為了避免重離子束和PET設備的相互干擾， 需要開放式的探測器(即探測器可以旋轉或平移，而非固定不動)；對于重癥監護病房中有 嚴重心衰竭的患者，PET影像在心臟搭橋和移植手術等治療決策中有關鍵性的作用，而這一 類病人往往不適合移動，平板PET系統的靈活性與可調節性能夠滿足以上要求，因此許多情 況下采用平板PET系統。

平板PET系統的結構主要分為三個部分，如圖1所示，兩側的平板PET探測器1(以下 簡稱探測器)相對于中間搭載被檢測物體5的光學實驗平臺2(如圖1所示的扁平的圓柱形光 學實驗平臺)的軸線3呈對稱放置。每個探測器上都布滿可以檢測到γ光子的正方形探測器 模塊4，相對的一對探測器模塊4可以檢測到湮滅之后產生的一對γ光子，如圖2所示。通過 γ光子的位置可以推斷放射性同位素的位置，即惡性腫瘤細胞的位置。這樣就可以得到一 個角度的投影數據，而兩側的平板探測器1繞著光學實驗平臺2的軸線3旋轉一周之后，即可 得到1°～360°的投影數據，最后利用圖像重建算法復原出被檢測物體5的三維斷層圖像，這 種方式稱為圓軌道掃描方式。圓軌道掃描方式的掃描視野是一個圓柱形，該圓柱形的軸線 與光學實驗平臺的軸線重合，底面直徑等于探測器的寬度，掃描視野的俯視圖如圖3所示。

目前，常用的PET圖像重建算法需要滿足投影數據沿探測器方向上必須是非截斷 的，這就要求探測器的掃描視野必須能夠覆蓋完整的被檢測物體橫斷面，如圖4(a)所示。因 此，如圖4(b)所示，當被檢測物體橫斷面尺寸較大時，超出了探測器的掃描視野時，檢測過 程就會受到探測器寬度條件所限，需要更換更大尺寸的探測器。

而且，基于PET掃描原理和重建理論，在圓軌道掃描方式下，數學上精確重建出完 整的物體斷層圖像并不需要獲得在360°范圍內覆蓋整個物體的完整投影數據。理論上講， 這些投影數據有一半的冗余，即有一半投影數據是重復的，因此精確重建出完整的物體斷 層圖像，只需要獲得該投影數據的一半即可。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明提出一種偏置平板PET系統及投影數據預處理 方法。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種偏置平板PET系統，該系統包括：兩個平板PET探測器、搭載被檢測物體的光學 實驗平臺；所述兩個平板PET探測器置于光學實驗平臺的兩側；所述光學實驗平臺置于兩個 平板PET探測器的中間；所述兩個平板PET探測器的具體位置為：由其相對于光學實驗平臺 的軸線呈對稱放置的位置沿著同一水平方向平移距離m后的位置，即兩個平板PET探測器相 對于光學實驗平臺的軸線偏置；所述m的取值范圍為(0,w/2]，其中w為平板PET探測器的寬 度。

所述的偏置平板PET系統放置在一個圓柱形鉛制屏蔽外殼內。