CN100542484C - 具有非圆形的病人开孔的成像系统 - Google Patents
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Abstract
一种射线照相成像系统(10)包括布置在圆孔(18)周围的检测器阵列(16)。受检者(14)被注入放射性同位素。由受检者支撑装置(12)支撑的受检者(14)被放入孔(18)内进行检查。将固定的非圆形屏蔽体(38)刚性安装到孔(18)的入口(40)和出口(42)中的一个上以阻止来自孔(18)外的发射射线到达射线检测器(16)。屏蔽体(38)从孔(18)的外围朝向孔(18)的中心轴延伸，并包围孔(18)的中心轴，限定了固定的非圆形受检者接纳开孔(36)。屏蔽体(38)制造成符合受检者支撑装置(12)和受检者的轮廓以便使最大腰身的受检者能容纳在固定的非圆形的开孔(36)内。
Description
本发明涉及诊断成像系统和方法。其尤其用于与正电子发射断层摄影(PET)扫描器相结合的应用，并将具体参考该应用进行描述。应当理解，本发明也可应用于其它放射性扫描器等设备。
PET是一种利用正电子发射化合物的有价值的病人成像扫描器。PET提供像CT和MRI之类的传统扫描器所不能提供的关于组织的特定代谢信息。典型地，PET扫描器包括由圆形检测器阵列所包围的圆形孔，所述检测器检测同时发生的能量事件。在扫描之前，病人被注入细胞可吸收的正电子发射放射性同位素。当从放射性同位素发射正电子时，正电子与电子结合产生湮灭反应，其中这对正负电子的质量转换成能量。该能量以180度分开传播的两个511kev伽马射线或光子的形式散开。当两个检测器同时或彼此在纳秒以内“看见”来自自湮灭事件的511kev光子时，检测器使沿检测器点之间连线-响应线(LOR)上的重合对准。PET系统绘制出每个检测器对之间的响应线，对准扫描期间的重合事件。当扫描完成时，就会存在一些具有重叠线的区域，其表示更为集中的放射性区域。系统采用该信息重建体内放射性同位素浓度的三维图像。
扫描器接收来自视场任何地方的光子，此外还接收从视场外射进视场的光子。来自视场外的光子不包含用于图像重建的有用信息。注意，视场外一点的180°相反光子中的一个通常不会撞击到检测器上，典型地，PET系统设计成只接收较窄窗口内的重合事件。当试图使扫描器在由系统看到的总放射性高的高通量光子情形下运行时，就会出现问题。每单位时间检测到的光子数目越高，在重合时间窗内检测器将检测到的不成对光子的概率越高。系统的性能随着病人体内的放射性水平的增高而降低。当病人被注入具有由于高通量导致的检测器误差而不足以获得足够有效计数的半衰期的放射性同位素时，这就成为一个难题。通过将检测器与视场以外事件屏蔽开，可以降低通过该系统的总通量，但不减少来自出现在接收窗口内的目标组织的有用真正重合。降低了总通量，对于一定量注入的放射线同位素，就可采用更多迹线得到更高数目的从接收窗口中的感兴趣组织记录的真正重合事件。
典型地，屏蔽体为设置在PET扫描器孔的入口和出口处的铅凸缘。该凸缘从孔的外周朝向孔的中心轴延伸，并留出直径约为50-60cm的圆形的病人开孔。虽然尽可能多地屏蔽是重要的，但较小开口会导致体积较大的病人不适于穿过开口的问题，然而较大开口不能提供有效屏蔽。
需要一种PET扫描器的屏蔽，该屏蔽应该更好地符合病人轮廓并且提供有效的屏蔽，且成本低廉且易于操作。本发明提供一种克服上述问题和其它问题的新颖和改进的成像装置和方法。
根据本发明的一个方面，公开一种射线照相成像系统。一装置检测由注入受检者的放射性同位素发射出的发射射线，该检测器装置布置在具有入口和出口的圆孔的周围。一装置将检测装置与来自孔外的发射射线屏蔽开。该屏蔽装置包括至少一个刚性安装到孔的入口和出口中的一个上的刚性不透射线屏蔽体。该屏蔽体从孔的外周朝向孔的中心轴延伸，并包围孔的中心轴，限定了固定的非圆形受检者接纳开孔。
根据本发明的另一方面，公开一种射线照相成像方法。由注入受检者的放射性同位素发射出的发射射线由绕圆形圆柱孔所限定的检测装置检测。通过至少一个刚性安装在孔的入口和出口中的一个上的屏蔽体将检测装置与来自孔外的发射射线屏蔽开，该屏蔽体从孔的外周朝向孔的中心轴延伸，并包围孔的中心轴。该至少一个屏蔽体限定了固定的非圆形的受检者接纳开孔。
本发明的一个优点在于减少了到达检测器的视场外事件。
本发明的另一个优点在于使射线屏蔽适合于病人，但仍提供易于维护和廉价的屏蔽。
本发明的另一个优点在于其机械简单性且没有移动部件。
在阅读和理解下面具体优选实施例的描述之后，本发明的更进一步的优点和有益效果对于本领域普通技术人员将变得更为明显。
本发明可采用各种部件和部件安排以及各种步骤和步骤安排的形式。附图只是为了解释说明这些优选实施例，而不应解释为限制本发明。
图1是根据本发明的PET成像系统的图示表示；
图2是椭圆形非圆受检者接纳开孔的图示表示；
图3是制成床的非圆形的受检者接纳开孔的图示表示。
参见图1，成像系统10包括受检者支撑装置12，如台或床，其支撑待成像的受检者14。受检者14被注入一种或多种放射性同位素以引发正电子的发射。在圆孔18的周围布置环状检测器阵列16。由于检测器可具有平坦表面，所以检测器阵列16可以是八边形或其它近似于圆形的规则多边形。受检者支撑装置12可推进和缩回以便达到受检者14在孔18内的所需定位，例如，使感兴趣区位于检测器视场的中心。响应线(LOR)计算器20采集由检测器16检测的放射事件。LOR计算器20包括确定两个事件何时同时位于预选时间窗口内的重合检测器22。线外推器24从检测器16的位置和每个检测器内接收重合射线的位置，来计算射线检测器点之间的射线。
所获得的LOR数据优选存储在数据存储器或缓冲器26中。数据重建处理器28由存储在数据存储器26内的LOR数据重建电子图像表示并将作为结果的图像表示存储到图像存储器30中。图像处理器32获取所存储的图像表示的各部分并将其转换成适当的格式以显示在监视器34上，如电视、CCD、有源矩阵、或其它监视器。当然，也可采用彩色打印机或其它输出设备以常规格式来展示数据。
继续参见图1并进而参见图2，PET扫描器的非圆形的接纳区域或开孔36由安装在圆形孔18的入口和出口处的射线屏蔽体38所限定，该屏蔽体从孔18的外围延伸。屏蔽体38用铅或其它高密度屏蔽材料制成并厚达25mm。开孔36沿着基本平行于穿过床12较短尺寸的水平横轴的轴线具有较大尺寸D1。在该优选实施例中，开孔36是椭圆形，其较大尺寸或长轴D1等于70cm。开孔36沿着垂直于穿过床12较短尺寸的轴的垂直轴具有较小尺寸或短轴D2。在该优选实施例中，椭圆形开孔36的较小尺寸D2是50cm。更具体而言，开孔的尺寸形成为使位于开孔中心具有标称尺寸的受检者大体上距屏蔽体所有方向的距离相等。
参见图3，PET扫描器具有安装在圆孔18的入口40和出口42处的射线屏蔽体38，其限定了一个非圆形的开孔36。开孔36的底部边界50设置在床12下面且与床12底表面52的形状紧密相随。当床12处于最低位置时，在开孔底部边界50和床12的底表面52之间不存在实质性的空气缝隙。由屏蔽体38形成的开孔36的顶部边界54位于受检者14上方。优选地，其为弯曲状，从而当床12处于最低位置时，也能使最大腰身的受检者14容纳在受检者容纳开孔36内。在开孔36的顶部或底部边界之间形成侧边界或侧边56。开孔36的侧边56为线性垂直段，其紧邻床12的侧边58且延伸的垂直距离与床12所允许垂直移动的距离相当。优选地，侧边56通过符合受检者14上部侧面轮廓的弯曲表面过渡到顶部边界54。优选地，在开孔侧边56和床12侧边58之间以及开孔侧边56和受检者14最大宽度的侧边之间不存在实质性的空气缝隙。
本发明已参照优选实施例进行描述。其他人在阅读和理解前述具体描述之后也可以做出修改和变更。本发明旨在解释为包括所有这样的修改和变更，只要这样的修改和变更落入所附权利要求或其等同表述范围内。
Claims (17)
1.一种放射照相成像系统(10)，包括：
用于检测由注入受检者(14)内的放射性同位素发射的发射射线的装置(16)，该检测装置(16)布置在圆孔(18)周围，孔(18)具有入口(40)和出口(42)；和
用于将检测装置(16)与来自孔(18)外的发射射线屏蔽开的装置(38)，该屏蔽装置(38)包括至少一个刚性安装到孔(18)的入口(40)和出口(42)中的一个上的刚性不透射线屏蔽体，该屏蔽体从孔(18)的外周向孔(18)的中心轴延伸，并包围孔(18)的中心轴，限定了固定的非圆形受检者接纳开孔(36)；以及
受检者支撑装置(12)，用于支撑所述开孔(36)内的受检者，所述受检者支撑装置包括：
顶表面(60)，受检者(14)位于该顶表面(60)上；
与顶表面(60)相对的底表面(52)；和
一对彼此相对且每个处于底表面(52)和顶表面(60)之间的侧表面(58)，其中至少一个屏蔽体(38)限定了处于受检者支撑装置(12)下面的开孔(36)的底部边界(50)，所述开孔(36)的该底部边界(50)与受检者支撑装置(12)的底表面(52)形状相符。
2.根据权利要求1所述的成像系统，其中至少一个屏蔽体的开孔(36)是椭圆形。
3.根据权利要求2所述的成像系统，其中椭圆形开孔(36)具有水平长轴(D1)和垂直短轴(D2)。
4.根据权利要求3所述的成像系统，其中长轴(D1)与短轴(D2)的比是7：5。
5.根据权利要求1所述的成像系统，其中受检者支撑装置(12)是可垂直调节的，并且当受检者支撑装置(12)处于最低位置时，在开孔底部边界(50)和受检者支撑装置(12)的底表面(52)之间不形成实质性的空气缝隙。
6.根据权利要求1所述的成像系统，其中每个屏蔽体(38)限定处于受检者支撑装置(12)上方的开孔(36)的顶部弯曲边界(54)。
7.根据权利要求6所述的成像系统，其中每个屏蔽体(38)限定开孔(36)的一对相对侧边界(56)，每个侧边界(56)处于开孔(36)的底部边界(50)和顶部边界(54)之间。
8.根据权利要求7所述的成像系统，其中开孔侧边界(56)是弯曲的。
9.根据权利要求7所述的成像系统，其中开孔侧边界(56)包括线性垂直表面，线性垂直表面与受检者支撑装置(12)和受检者(14)的侧表面垂直行进路径相符。
10.根据权利要求9所述的成像系统，其中开孔(36)的每个侧边界(56)和受检者支撑装置(12)的相关侧表面(58)之间没有实质性的空气缝隙。
11.根据权利要求9所述的成像系统，其中开孔(36)侧边界和受检者(14)之间没有实质性的空气缝隙。
12.根据权利要求1所述的成像系统，其中：
至少一个屏蔽体是不可移动地安装在孔周围的不透射线材料板。
13.根据权利要求1所述的成像系统，其中发射射线检测装置包括多个安装在圆孔周围的检测器，还包括：
用于确定何时两个检测器在预选时间窗口内同时检测到所发射的射线的重合检测装置(22)。
14.一种射线照相成像方法，包括：
沿在圆形圆柱孔(18)周围限定的检测装置(16)检测由注入受检者(14)内的放射性同位素发射的射线；和
用至少一个屏蔽体把检测装置(16)与来自孔(18)外的发射射线屏蔽开，所述至少一个屏蔽体刚性安装到孔的入口(40)和出口(42)中的一个上的，且从孔的外周朝向孔的中心轴延伸，并包围孔的中心轴，限定了固定的非圆形受检者接纳开孔(36)，其中射线照相扫描器包括受检者支撑装置(12)，该受检者支撑装置支撑孔内的受检者并使受检者通过非圆形开孔而纵向移动进入该孔和退出该孔，该方法还包括：
把非圆形开孔的底部边界(50)的形状制成为与受检者支撑装置的底表面形状相符。
15.一种将射线照相扫描器与来自孔外的射线屏蔽开的方法，该射线照相扫描器具有在第一和第二孔端部之间延伸的拉长的圆孔，并由射线检测器阵列包围，该射线照相扫描器还包括受检者支撑装置(12)，该受检者支撑装置(12)支撑孔内的受检者并使受检者纵向移动进入该孔并退出该孔，该方法包括：
将整块不透射线材料制成为一块屏蔽体的形状，该屏蔽体具有与孔端部之一相接近的外周和与被接纳受检者的横截面相仿的中央非圆形开孔；以及
将该屏蔽体刚性安装到一个孔端部以便使待在扫描器孔内成像的受检者能通过非圆形的开孔而穿过该孔并退出该孔，
该方法还包括：
把非圆形开孔的底部边界(50)的形状制成为与受检者支撑装置的底表面形状相符。
16.根据权利要求15所述的方法，其中开孔(36)是椭圆形。
17.根据权利要求15所述的方法，其中受检者支撑装置垂直运动以使受检者在孔内上升和下降，并包括：
使开孔的一对相对侧边界(56)的形状形成为具有适应受检者支撑装置的垂直运动的线性和垂直区域。
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