[發明專利]一種局部高分辨率的PET成像系統及方法

在審

• 申請號: 202010868268.2
• 申請日: 2020-08-26
• 公開（公告）號: CN112022188A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 鄧貞宙;陳卓;胡鳴飛
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: A61B6/03
• 分類號: A61B6/03
• 代理公司: 南昌金軒知識產權代理有限公司 36129
• 代理人: 石紅麗

本發明提供一種局部高分辨率的PET成像系統及方法，方法包括步驟：對待測物初步檢測，根據局部區域的性能需求和大小，規劃最佳的成像需求的探測器性能構成和數目；機械操作模塊的每個機械臂帶動所連接的探測器進行相應的系統結構的調整；數據校正模塊對調整后的探測器系統進行快速歸一化校正；局部待測區域在調整后的探測器系統下對符合數據進行核素分布圖像重建；通過普通分辨率和高分辨率的探測器構成的變結構系統，實現了對任意局部的高分辨率成像。并且設計了一種基于薄平板源的歸一化校正方法，對變結構系統僅須更新部分校正因子。整個成像系統具有局部高分辨率、低成本、校正速度快等特點。

技術領域

本發明涉及醫學影像領域，尤其涉及一種局部高分辨率的PET成像系統及方法。

背景技術

正電子發射斷層(Positron Emission Tomography，簡稱PET)是一種非侵入性的新型醫學技術，能夠無創、定量、動態地評估動物或者人體活體內各種器官和組織的代謝水平、生化反應和功能活動。相較于X射線計算機斷層成像(Computed Tomography，簡稱CT)和磁共振(Magnetic Resonance Imaging，簡稱MRI)等結構成像工具，PET的功能成像特性對于生化反應異常敏感(靈敏度為，通常使用對生化反應可檢測濃度的極限值作為影像設備靈敏度的評價指標)，可以在疾病發生解剖學變異之前進行檢測。

空間分辨率一直以來是PET成像中最重要的性能指標之一。空間分辨率越高，意味著能夠檢測到更小的病灶，而早期癌癥的病灶往往尺寸較小，因此，具有高空間分辨率的PET儀器能夠提高早期痛癥檢測率。研究高空間分辨率的PET系統在PET成像中具有重要的意義，也是當前PET成像中所面臨的巨大挑戰。并且在商業PET中空間分辨率也是一項重要的性能評估參數。

大多數情況下檢查的病灶部位為視野內的部分區域，僅僅需要在感興趣區域獲得高質量圖像。傳統的PET探測系統采用通用設計模式，追求視場范圍內整體性能的提高，這樣勢必會在非感興趣區域造成一定程度上的性能閑置和浪費。通用設計模式下，探測模塊之間相對固定且性能基本完全一致，成像儀器一旦建造完成，各項性能指標幾乎完全固定，不能在應用需求提高或變化時進行相應調整或修改。如果想在實際應用中獲得更高的性能參數，只能對設備再行搭建或購置新的性能更高的PET系統。高昂的更新成本和過慢的更新速度不僅限制了PET應用，還使得某些科學研究難以進一步深入。

針對以上問題，提出了一種局部高分辨率的PET成像系統，探測器系統由具有普通空間分辨率的探測器和具有高分辨率的探測器組成，在不犧牲視野區域的情況下，通過初步檢測獲取局部區域的性能需求和大小，規劃最佳的滿足成像需求的探測器性能構成和數目，提高了局部區域的成像空間分辨率。并且設計了一種針對探測器系統的利用薄平板源作為校正源的快速歸一化校正的方法，對在線的變結構系統僅須更新部分校正因子。整個系統具有局部高分辨率、低成本、校正速度快等特點。

發明內容

本發明的目的是提供一種局部高分辨率的PET成像系統及方法，使用普通分辨率和高分辨率的探測器構成的變結構系統，實現了對任意局部的高分辨率成像，提高了系統成像的性能。

為了解決上述技術問題，本發明提供，包以下模塊：機械操作平臺模塊100、探測器系統模塊200、圖像重建模塊300、探測器設定模塊400、數據校正模塊500。

所述機械操作平臺模塊100，與探測器系統模塊200、探測器設定模塊400連接，用于接收相應操作指令，改變探測器系統的結構以及不同空間分辨率探測器的位置。

探測器系統模塊200，與機械操作模塊100與圖像重建模塊300連接，用于檢測伽馬光子得到伽馬射線入射晶體陣列的能量、位置、時間信息，包括閃爍晶體模塊210、SiPM模塊220、前端電子學模塊230。

所述閃爍晶體模塊210，隸屬于探測器系統模塊200，用于將捕獲的伽馬光子轉換成可見光光子；