[發明專利]一種平動的平板PET分子影像斷層成像系統及其成像方法

在審

• 申請號: 201910090411.7
• 申請日: 2019-01-30
• 公開（公告）號: CN109662725A
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發明（設計）人: 韓立;熊先華;劉力;劉偉
• 申請（專利權）人: 北京銳視康科技發展有限公司
• 主分類號: A61B6/03
• 分類號: A61B6/03;A61B6/00
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理有限公司 11360
• 代理人: 王巖

本發明公開了一種平動的平板探測器分子影像斷層成像系統及其成像方法。本發明采用一對平板探測器連接至平移電機，平移電機能夠帶動一對平板探測器分別沿相反方向做水平錯位直線平移運動；使用有限面積的平板探測器獲取到更多的連續的允許采樣角度的投影數據，此采樣覆蓋角度宜大于90°，從而通過有限角重建，得到PET重建圖像；本發明不需要有傳統C型臂那樣的旋轉功能，摒棄了復雜價格昂貴且精度難以保證的旋轉運動機構，而采用價格便宜且精度更高的平移電機，通過水平平動錯位采樣，使得平板探測器的連續采集角度覆蓋≥90°，經過有限角重建得到高圖像質量的成像樣本的3D分子影像信息；平移精度高，平移運動定位精度達到<0.5mm，角度精度可達到0.1度。

技術領域

本發明涉及醫療技術領域，具體涉及一種平動的平板PET分子影像斷層成像系統及其成像方法。

背景技術

正電子發射斷層掃描成像(Positron Emission Tomography，PET)是一種非侵入性的分子醫學影像技術，可以無創、定量、動態地反映活體內的新陳代謝、生化反應、功能活度與灌注水平。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PET在臨床上被廣泛應用于惡性腫瘤的成像診斷。隨著科技的發展，腫瘤越來越成為人類生命的最大威脅。外科手術是治療腫瘤的最古老最有效的方法之一。腫瘤一般位于身體內，因此在手術前和手術中對腫瘤定位有很大的意義。

隨著PET在應用中的不斷深入，臨床診療與基礎研究對PET儀器的認識和接受度逐漸提高，同時也對PET儀器的性能和功能提出了新的需求，促使PET儀器的研究人員發展新的方法和技術，從系統設計、硬件裝置和圖像重建等多個環節推動儀器的廣泛應用。從系統設計的角度出發，研究人員提出了各種結構的PET成像系統。其中，采用一對平板探測器的PET成像系統，由于其結構簡潔，工程上易于高性價實現，兼有開放性和可調節性，一直受到研究人員的關注。特別是近來采用了硅光電倍增管(Silicon photomultiplier，SiPM)代替傳統的光電真空倍增管，平板探測器的探測器尺寸重量大大減小，更加凸顯其方便實用性。

區別于傳統上采用環形探測器的PET，平板PET只采用了一對平板探測器即構成了整個系統。開放式的可調式的平板PET可用于實時引導立體定向活檢，提高活檢取樣的準確性；在腫瘤的外科切除手術或實時引導放療中，開放式的PET結構可使得治療和成像可以同步進行，可實時檢測與定位殘余病灶，對治療進行引導，提高手術的根治效果。特別在手術進行中，病人體位、組織臟器、腫瘤的存在與位置(殘余腫瘤)都有大的改變，如何在手術中進行腫瘤(殘余腫瘤)的快速的PET三維(3D)成像與定位，平板PET是一個很好的解決方案。

目前對于傳統的平板PET的斷層成像，其兩個平板探測器需要借助精密的機械旋轉支架圍繞一個等中心進行轉動，以采集到180度的完備數據進行圖像重建。即使利用有限角重建技術，也需要兩個平板做等中心轉動，以獲取允許連續角度采樣的角度達到90度及以上的PET數據，以便后續的圖像重建。這需要非常高精度的等中心旋轉機構，因而造成平板PET支架結構龐大，需要操作空間較大，特別是高精度的等中心旋轉機構需要高昂的造價。

另外，在先進的平板探測器的深度效應(DOI，Depth of interaction)校正中采用硬件解決方案，這也造成平板探測器造價高，尤其是探測面積增大時。而在臨床成像中，需要一定大小的成像區域(FOV，Field of view)，對平板探測器的面積有一定的大小要求，但是平板探測器面積過大，也會造成平板探測器造價高，以及PET支架結構更加龐大。

發明內容

為了解決現有術中PET采集成像過程中復雜昂貴等中心旋轉機構的使用，以及平板探測器有限探測成像面積的問題，本發明提出了一種平動的平板PET分子影像斷層成像系統及其成像方法，PET的平板探測器不需轉動，只需要簡單平動即可實現對90°及以上采樣角度的覆蓋，而后利用有限角度的斷層重建算法，實現成像區域內的成像樣本的分子影像成像與目標定位。