[發明專利]一種全身PET成像系統

在審

• 申請號: 202110324609.4
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN113081016A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 魏清陽;許書鈺;張朝暉
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: A61B6/03
• 分類號: A61B6/03
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波;付忠林

本發明公開了一種全身PET成像系統，包括頭部探測裝置、身體探測裝置和圖像重建模塊；其中，頭部探測裝置用于實現被測對象頭部的PET數據采集；身體探測裝置用于實現被測對象身體的PET數據采集；頭部探測裝置和身體探測裝置配合可同時實現被測對象全身的PET數據采集；圖像重建模塊用于基于頭部探測裝置和/或身體探測裝置采集的PET數據完成相應的PET圖像重建。本發明解決了現有設備中頭部和身體共用一個全身成像探測器而造成的靈敏度和空間分辨率較低的弊端和頭部圖像質量低的問題，以及頭部和身體分開成像的繁瑣和高成本，本發明無需多次成像，便可同時得到高質量的頭部和身體成像。

技術領域

本發明涉及成像設備技術領域，特別涉及一種全身PET成像系統。

背景技術

分子影像學(molecular imaging)是運用影像學手段顯示組織水平、細胞和亞細胞水平的特定分子，反映活體狀態下分子水平變化，對其生物學行為在影像方面進行定性和定量研究的科學。因此，分子影像學是將分子生物學技術和現代醫學影像學相結合的產物，為探索疾病的發生、發展和轉歸，評價藥物的療效，起到連接分子生物學與臨床醫學之間的橋梁作用。

目前，常用的分子影像技術主要有：計算機斷層掃描(Computed Tomography，CT)，正電子發射計算機斷層顯像(Positron Emission Tomography，PET)，單光子發射計算機斷層成像(Single-Photon Emission Computed Tomography，SPECT)，核磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)等。

PET的工作原理是，生物體內的放射源發生湮滅輻射，變為兩個能量相等(均為511KeV)，方向卻相反的一對伽馬光子，如果在設定的時間窗內，系統探頭探測到兩個互成180°(±0.25°)的伽馬光子，便將其確定為一對符合事件，這個時間窗一般為0-15ns。探測器將檢測到的符合光子作為一對信號發出，通過處理器及功能電路進行分類和信號處理，最后將處理好的信號送入計算機中進行圖像重建。

在環形PET中，處于視野四周的γ射線將斜入射到探測器的晶體上，這些γ射線極有可能透射過這個晶體與相鄰的晶體產生作用或在第一個晶體中由于Compton散射而產生的二次γ射線與相鄰的晶體產生作用，這些作用造成了用于圖像重建的投影數據符合線的不確定性，因而使得空間分辨率從中心到視野的四周呈下降趨勢。即由于入射射線在晶體中的深度信息的探測偏差引起的成像質量的下降，產生了深度效應。而深度效應會造成重建圖像的拖尾，降低圖像的空間分辨率，尤其在視野的邊緣位置。

使用帶有作用深度(depth of interaction,DOI)信息的探測器可以有效提高系統空間分辨率，降低視差效應，特別是對于遠離視野中心的位置。DOI的獲取方法主要可分為三類：信號波形甄別法、分光法和雙端信號讀出法。DOI探測器有環狀DOI探測器、平板DOI探測器、多邊形DOI探測器等多種形狀，DOI探測器實現方法包括多層晶體、雙端讀出、連續晶體多通道讀出等。

飛行時間(Time of flight，TOF)技術在廣義上可理解為通過測量物體、粒子或波在固定介質中飛越一定距離所耗費時間(介質/距離/時間均為已知或可測量)，從而進一步理解離子或媒介某些性質的技術。在醫學成像領域，飛行時間法是一項主要的基礎技術。如果可以測出兩個光子到達探測器的時間差，由于探測器直徑和光速已知，就可以確定光子出現的位置，即正電子的發射位置，也就是示蹤劑衰變的位置。通過光子飛行時間差、探測器直徑和光速計算光子發生位置是一個簡單的數學問題Δx＝Δt*C/2，Δx是湮滅位置距探測器中心的距離；Δt是兩個光子的飛行時間差；C代表光速。