CN101401010A - 具有高效透射测量的核医学成像系统 - Google Patents
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Abstract
一种核医学成像系统，包括围绕成像区域(30)布置的多个探测器(20)。可以与探测器相对提供发射源(50)，其围绕成像区域旋转以获得不同的成像角度。该核成像系统提供了以高发射数据空间分辨率获取高敏感度透射数据的能力。
Description
技术领域
本申请涉及核医学成像系统与方法。其结合单光子发射断层摄影(SPECT)系统以及具体来说结合心脏SPECT系统具有特定应用，并且将通过特别参考该系统予以描述。
背景技术
核医学成像使用放射源来对患者成像。典型地，放射性药物被注入患者体内。放射性药物化合物包含以可预计的速率和特征能量经受γ射线衰变的放射性同位素。靠近患者放置一个以上辐射探测器以监测和记录所发射的辐射。该辐射探测器典型为诸如碘化钠的大平面闪烁晶体，其具有在被γ光子撞击时发光的特性。附加在晶体后面的是具有关联电路的光电倍增管以探测闪光并在闪烁晶体内确定它们的位置。这样的探测器提供了放射性示踪剂分布的二维图像。为获得三维图像，探测器围绕患者旋转或者转换角度以从多个方向监测发射的辐射。基于诸如探测到的位置和能量的信息，确定体内放射性药物的分布并重建分布图像以研究所选器官或组织内的循环系统、放射性药物摄取等。
在标准心脏SPECT系统中，两个γ照相机以相对于彼此成90度的角度围绕患者轴旋转，因此能覆盖180度的全面角度。这提供了足够的数据以允许心脏区域的重建。现今使用的Anger照相机必须足够大以覆盖患者的整个横截面。
允许生成用于重建的衰减图的透射测量典型地使用钆线源来完成，该钆线源在每个探测器上方与之垂直，并且距离每个探测器大约700mm。移动该线源以在每个发射数据获取帧期间覆盖整个探测器面积。这使得能够实现在照相机面积内的小带上的透射数据和在探测器的很大其余部分上的发射数据的同时测量。
当使用透射测量时，只使用了探测器的一小部分，因此需要强线源来实现足够的透射数据率。然而，强线源能够产生局部化的高计数率，由于传统Anger照相机的计数率局限性，它们很难处理这些高计数率。另外，使用透射测量需要更复杂和昂贵的机械设置，并且需要额外的时间以允许线源横跨整个照相机扫描。而且，线源的成像可能导致由于经照相机准直仪的准直而引起的低分辨率衰减数据。这对于低准直的高效照相机来说尤其存在问题。
发明内容
本申请提供了一种新的和改进的成像装置和方法，其解决了上述问题以及其他问题。
本发明目的在于一种核医学成像系统，其包括多个布置在成像区域周围的探测器。在一些实施方式中，该探测器被布置成弧形几何结构。在一些实施方式中，可以相对于探测器提供发射源，其围绕成像区域旋转以获得不同的成像角度。该核成像系统提供了以高发射数据空间分辨率获取高敏感度透射数据的能力。
在结合入说明书并构成其一部分的附图中，示出了本发明的实施方式，其与上述本发明的一般描述和下述详细描述一起用来示出本发明的原理。本领域的技术人员应当意识到，这些示出的实施方式不是对本发明的限制，而只是提供了结合本发明原理的例子。
附图说明
图1a、1b和1c示出了具有八个探测器和一个旋转发射源的SPECT系统的示范性实施方式；
图2示出了从患者后面观察的横轴视图，其显示了在两个不同位置上的发射点源。
具体实施方式
这里描述了一种新的结合发射源的SPECT系统和成像方法。由于照相机面积的很大部分用于透射测量，使用该描述的系统可以得到高得多的透射率。该系统使用无截断的平行校准，并能够实现低源放射性或高透射率以得到高质量衰减图。正如下述进一步描述的，该系统将两个传统的大型旋转照相机替换为大量探测器，或者这些探测器处于固定的弧形扫描架上的静止位置处，局部地围绕它们的轴旋转以获得全部数据；或者在移动的弧形扫描架上缓慢移动，局部地旋转。应当理解的是，尽管该说明书集中在弧形扫描架上，其他形状也是可以预期的。
图1a、1b和1c显示了系统10的示例，其中布置了八个小型探测器20，它们中的每个可以围绕扫描架，或者支撑结构，25移动，并且可以围绕轴旋转。探测器20以弧形模式布置在患者30下方的扫描架25上，这使得在探测器20和患者或其他成像对象之间的距离很短。应当注意的是，扫描架25可以另外相对于患者30定位，例如允许其他患者定位。例如，可以将探测器和扫描架布置为允许在站立位置或坐着的位置成像。另外，扫描架和探测器可以直接暴露于患者；然而为了美观、舒适或技术协同等原因，扫描架和探测器可以封装或者另外从患者视野中隐藏起来。例如，在一些实施方式中，扫描架和探测器被内置在壁或类似壁的结构内，而在其他实施方式中，扫描架和探测器被内置在患者台内。参见图2，在将扫描架和探测器并入患者台40的实施方式中，患者台提供了对患者的支撑，并且也隐藏了探测器的移动。本申请也可预期其他这样的实施方式。
探测器优选为碲锌镉(CZT)探测器，其能够实现高数据读出率和高效透射测量的概率。该系统中也可使用其他类型探测器，包括其他固态探测器、传统的基于NaI的探测器，或结合其他闪烁体材料和光电探测器的探测器，但是不限于此。图1a-c和图2中显示的实施方式包括八个探测器，其在轴向(z方向)上大约24cm，在横轴方向大约8cm。探测器的大小可以在轴向和横轴方向两者上变化。探测器具有大约24cm的轴向长度的实施方式提供了对身体的心脏区域足够的覆盖。探测器在横轴方向的组合宽度在30cm到70cm之间，然而总的预期宽度可以根据不同应用而变化。而且，探测器的数量可以在三个和大约二十个之间变化，尽管如果需要可以使用更多的探测器。通常这是折衷的，较多的探测器提高了成本以及系统的复杂度，而较少的探测器提供了对成像对象或患者较低的近似度，因此降低了成像质量。
提供了发射源50以扫描患者并为发射数据提供衰减数据，和可能的定位数据。发射源50可以是任何数量的源，诸如，例如低剂量X射线源、钆线源、扇束点源，或者点源和线源的布置。如图1a-c所示，发射源50围绕患者30以精确的移动进行扫描，以从不同的发射角度提供发射数据。例如，图1a示出了点源直接位于患者30上方。在该位置处，发射源生成穿过患者的整个横轴宽度的透射数据。如此定位，探测器中的六个获取透射数据，同时获取发射数据，而其余的两个探测器只获取发射数据。由于发射源50围绕患者30移动，可以使用不同的探测器组合来获取透射数据以及发射数据，而其余的探测器只获取发射数据。如图1b所示，发射源50从初始位置(已显示)顺时针地旋转以产生患者的有角度视图。如此定位，五个探测器获取透射数据以及发射数据，而三个探测器只获取发射数据。如图1c所示，发射源50从初始位置(未显示)逆时针地旋转以产生患者的侧视图。如此定位，四个探测器同时地获取透射数据和发射数据，五个探测器获取发射数据。应当注意的是，可以指定这些探测器的任何数量或部分来在任意给定的时间量和方向上单独获取透射数据。
为了调节三维图像重建所需的患者的各种角度视图，探测器20围绕内部轴旋转。这可以通过比较图1a-1c看出来。另外，探测器可以沿着扫描架25的弧形路径平移，以允许更完全和高效地覆盖成像对象。例如，图1c中的探测器被平移确保对患者足够的轴向覆盖。系统10可以被设计为探测器可以以旋转和平移高效移动，以允许用最小量的探测器移动来完全覆盖成像对象。为了在发射源围绕患者旋转时跟随发射源，探测器旋转和平移并且调准方位来提供适当的和高效的数据获取。
如图1a中的最佳显示，探测器20之间没有间隙。一些SPECT构造需要在探测器间留有空隙，否则当探测器在枢轴上转动时，一个探测器将在另一个探测器上投射阴影，或者阻碍另一个探测器。这提供了不完全的数据。不完全的数据可以用于发射数据，然而在透射数据中其是相当不合乎需要的。如图1b中的最佳显示，即使当探测器20在枢轴上转动时，探测器也保持相互接近以避免获取数据中的间隙。一些间隙可能会存在，然而它们应该是微小的并且可忽略不计。间隙可以存在于获取透射数据的探测器和获取发射数据的探测器之间。因为发射源围绕患者旋转，产生不同的成像角度，所以这不会产生用于重建的不完全的数据。
应当理解的是，上述系统将提供一个具有可以容易替换的探测器模块的模块化系统，其具有对透射数据的高敏感度，因此能够实现高透射图像质量。使用整个探测器面积用于透射数据获取，进一步增强了获取高质量透射图像的能力。探测器布置允许近似成像，由此30％-40％地增加了成像数据，这是由于极大地避免了患者外部的区域。而且，可以使用平行孔探测器，这样就没有了截断问题并且没有了专门的重建处理。
本发明已参考一个以上优选实施方式予以描述。很明显，在阅读并理解本说明书的基础上，其他人员可以进行各种修改和改变。本发明意欲包括所有这些修改、组合和改变，只要它们在所附的权利要求书及其等同范围之内。
Claims (24)
1、一种核医学成像系统，包括：
多个探测器，其获取发射数据；以及
弧形支撑结构，其中，所述多个探测器被固定到所述弧形支撑结构上，从而产生弧形成像区域。
2、如权利要求1所述的核医学成像系统，其中，所述弧形支撑结构是可旋转的扫描架，其允许所述探测器围绕所述成像区域平移。
3、如权利要求1所述的核医学成像系统，其中，所述多个探测器可围绕轴旋转。
4、如权利要求1所述的核医学成像系统，其中，所述多个探测器互相邻接地定位以充分地避免探测器之间的间隙。
5、如权利要求1所述的核医学成像系统，还包括可围绕所述成像区域旋转的发射源。
6、如权利要求5所述的核医学成像系统，其中，所述多个探测器中的一个或多个的整个探测器面积充分地获取透射数据。
7、如权利要求5所述的核医学成像系统，其中，所述多个探测器中的第一组获取透射数据和发射数据，所述多个探测器中的第二组只获取发射数据。
8、如权利要求7所述的核医学成像系统，其中，所述第一组和第二组中的探测器数量根据所述发射源的位置而变化。
9、如权利要求8所述的核医学成像系统，其中，所述第一组的多个探测器互相邻接地定位以充分地避免所述第一组探测器中的所述探测器之间的间隙。
10、一种核医学成像系统，包括：
多个探测器，其获取发射数据，所述探测器布置成围绕成像区域的弧形几何结构；以及
发射源，其可以与所述多个探测器相对围绕所述成像区域旋转。
11、如权利要求10所述的核医学成像系统，其中，所述发射源用来生成成像对象的衰减图。
12、如权利要求10所述的核医学成像系统，其中，所述多个探测器被附加在可旋转的扫描架上。
13、如权利要求10所述的核医学成像系统，其中，所述多个探测器可围绕轴旋转。
14、如权利要求10所述的核医学成像系统，包括四到二十个探测器。
15、如权利要求10所述的核医学成像系统，其中，所述多个探测器中的一个或多个的整个探测器面积充分地获取透射数据。
16、如权利要求10所述的核医学成像系统，其中，所述多个探测器中的第一组获取透射数据和发射数据，所述多个探测器中的第二组只获取发射数据。
17、如权利要求16所述的核医学成像系统，其中，所述第一组和第二组中的探测器数量根据所述发射源的位置而变化。
18、如权利要求16所述的核医学成像系统，其中，所述第一组的多个探测器互相邻接地定位以充分地避免所述第一组探测器中的所述探测器之间的间隙。
19、如权利要求10所述的核医学成像系统，其中，所述多个探测器被装入患者台或者类似壁的结构内。
20、一种核医学成像系统，包括：
多个探测器，其围绕成像区域布置；以及
发射源，其可以与所述多个探测器相对围绕所述成像区域旋转；
其中，探测器中的第一组同时获取透射数据和发射数据，探测器中的第二组只获取发射数据，其中，所述第一组和第二组中的探测器数量根据所述发射源的位置而变化。
21、如权利要求20所述的核医学成像系统，其中，所述多个探测器布置成围绕所述成像区域的弧形几何结构。
22、如权利要求20所述的核医学成像系统，其中，所述多个探测器可围绕内部轴旋转，并可围绕所述成像区域平移。
23、一种对对象成像的方法，包括：
将围绕成像区域的多个探测器布置成弧形几何结构；
使发射源与所述多个探测器相对围绕所述成像区域旋转；
使用所述探测器获取透射数据和发射数据；以及
基于所述获取的数据重建图像。
24、如权利要求23所述的方法，还包括：
使所述多个探测器围绕所述成像区域平移；以及
使所述多个探测器围绕内部轴旋转。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20090401 |