[發(fā)明專利]加馬光子偵測成像裝置與方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710448691.5
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN107544086B
• 公開（公告）日: 2020-03-10
• 發(fā)明（設計）人: 詹美齡;洪志宏
• 申請（專利權(quán)）人: 長庚醫(yī)療財團法人林口長庚紀念醫(yī)院
• 主分類號: G01T1/202
• 分類號: G01T1/202
• 代理公司: 北京科龍寰宇知識產(chǎn)權(quán)代理有限責任公司 11139
• 代理人: 孫皓晨

本發(fā)明提供一種加馬光子偵檢裝置以及加馬光子偵測方法，該裝置包括有多個偵測探頭以及信號處理電路，每一個偵測探頭具有多層閃爍晶體偵檢器。利用該多個偵測探頭偵測一目標物所產(chǎn)生的加馬光子，加馬光子先與第一層偵檢器作用，后與第二層偵檢器作用，然后取得關于至少一第一時間段中每一個偵測探頭所產(chǎn)生的電信號，并分別對每一個偵測探頭所具有的多個閃爍晶體偵檢器所產(chǎn)生的電信號進行第一時訊符合演算，以得到多個第一時訊相關數(shù)據(jù)。最后，取得關于至少一第二時間段中該每一個偵測探頭的第一層閃爍晶體偵檢器所產(chǎn)生的電信號，以及進行一第二時訊符合演算，以得到多對第二時訊相關數(shù)據(jù)。利用該第一和第二時訊相關數(shù)據(jù)進行活度分布重建。

技術領域

本發(fā)明為一種加馬光子偵測裝置與方法，特別是指一種偵測瞬發(fā)加馬光子(prompt gamma ray)以及正子互毀加馬(positron annihilation gamma ray)的加馬光子偵測成像裝置與方法。

背景技術

如圖1所示，放射治療(Radiotherapy,RT)就是用高能量的光子(如X光射線)或帶電粒子來照射病灶處，以達到“殺死惡性腫瘤”或“抑制惡性腫瘤增生”為目的的一種治療方式。其中，曲線90代表X光劑量和組織深度關系，由于X光射線與物質(zhì)作用的物理特性，隨射線進入組織深度的增加，相對劑量也隨深度逐漸衰減，因此單一X光射束進入體內(nèi)的路徑上有較多的劑量釋放在腫瘤前后的正常組織，致使X光射線尚未破壞腫瘤癌細胞前就已經(jīng)影響正常組織，甚至讓腫瘤后的正常組織區(qū)域也有劑量沉積。相對于X光治療的方式，曲線91則為帶電粒子，例如，質(zhì)子或重離子，劑量和深度關系，由于物質(zhì)作用因質(zhì)子速度越快行進單位距離損失的能量越少，所以進入病患體表最初釋放的動能相當?shù)停钡揭欢ǖ纳涑躺疃龋|(zhì)子或重離子動能大幅下降后產(chǎn)生最大劑量沉積，此稱為布拉格峰910(Bragg Peak)，在布拉格峰之后幾乎完全沒有劑量。

由于質(zhì)子或重離子治療具有劑量集中在布拉格峰的特性，因此質(zhì)子或重離子射程的不確定性影響遠較X光更為敏感。若質(zhì)子或重離子射程預測具有不確定性，其劑量高度集中的布拉格峰所在深度與預期有差異，將造成高劑量區(qū)未涵蓋到整個腫瘤或高劑量區(qū)涵蓋到腫瘤周圍的重要器官等風險。因此質(zhì)子或重離子治療在臨床應用上必須要能精準確認質(zhì)子或重離子射程范圍，將其布拉格峰限制在腫瘤區(qū)域才能達到最佳的治療效果。

然質(zhì)子或重離子治療過程仍有一些因素影響其不準確性，說明如下：

(1)治療計劃所造成的不確定性：這是由于目前治療計劃主要來自X光CT影像的Hounsfield unit(HU)為組織與電子密度的對應關系，然質(zhì)子或重離子與生物組織作用主要考慮是組織的原子核及其阻擋本領(stopping power)，因此將CT影像的HU信息轉(zhuǎn)換為生物組織的阻擋本領，將有其不確定性。除此之外，CT影像假影、X光射束硬化(beamhardening)現(xiàn)象等等也是現(xiàn)行評估質(zhì)子或重離子射程的不確定來源；

(2)實際治療位置與治療計劃有差異：主要來自病患擺位誤差、呼吸或心跳等造成的治療標的移動等；

(3)治療過程的腫瘤尺寸改變、病患體型改變等；以及

(4)來自于產(chǎn)生質(zhì)子或重離子射束的設施所造成的誤差，例如降能器(energydegrader)、射束形成(beam delivery)相關裝置等誤差。