CN102292023A - 具有可插入经直肠探头的专用移动式高分辨率前列腺pet成像器 - Google Patents

Abstract

一种成像前列腺和周围器官的专用移动式PET成像系统。所述成像系统包括接近患者的躯干放置的外部高分辨率PET成像器和邻近前列腺放置并且与所述外部成像器协同操作的可插入和小型经直肠探头。所述两个检测器系统彼此空间地共配准。所述外部成像器被安装在开放式旋转台架上以提供前列腺和周围组织和器官的躯干宽度3D成像。所述可插入探头提供前列腺和近周环绕物的更近成像、高灵敏度和甚高分辨率主导的2D视图。探头与外部成像器和快速数据采集系统协同操作以提供前列腺和周围组织和器官的甚高分辨率重建。

Description

具有可插入经直肠探头的专用移动式高分辨率前列腺PET成像器

受能源部的管理和运营合同第DE-AC05-06OR23177号的约束，美国可以享有本发明的某些权利。

技术领域

本发明涉及诊断成像，尤其涉及用于成像患者中的前列腺和周围器官的高分辨率PET成像系统。

背景技术

在本领域的当前状态下，标准PET成像器是被置于专用成像室中并且需要将患者运送到成像器的庞大设备。这些标准成像器具有不足以精确地对诸如前列腺的小器官进行成像的不良分辨率。另外，在一些临床情况下，有利的是具有例如可以帮助手术套具的专用成像器，在该手术套具中成像可以提供(可疑)癌性病变的中间活检导向，并且从前列腺和从周围组织去除癌性组织。

现有的移动式PET成像器不能满足用于前列腺成像试验的尺寸、分辨率和灵敏度的特定组合要求。本领域的当前状态的乳房成像器是平面型的，包括小视场并且只能提供乳房尺寸的对象的高分辨率2D图像。

在J.S.Huber等人，“Initial Results of a Positron Tomograph for ProstateImaging”，IEEE Transactions on Nuclear Science，第53卷，第5期，第1部分，2006年10月，第2653-2659页中描述了具有经直肠超声(TRUS)的双模态前列腺PET成像器。TRUS提供可以与PET图像共配准的解剖学细节。该PET图像由具有被限制到大约4-5mm FWHM的空间分辨率的标准ECAT HR+PET的扇区构成。该几何结构比标准扇区几何结构更靠紧，其中所述标准扇区几何结构引入交互误差的附加深度。

已经研究了用双平面检测器在骨盆区域中进行高分辨率PET成像的构思，例如，参见T.G.Turkington等人，“PET prostate imaging with small planar detectors”，T.R.Q核科学研讨会会议纪录(T.R.QNuclear Science Symposium ConferenceRecord)，2004 IEEEQ第5卷，期，2004年10月16-22日，第2806-2809页。该扫描器由3mm×3mm×10mm LGSO闪烁器检测元件所制造的两个20cm×15cm(轴向)平面检测器组成。检测器头被安装在具有可调节检测器半径的旋转台架上。尽管用小型双平面PET检测器检测骨盆中的热病变被认为是可能的，但是对这样的病变的更好表征需要轨道运动或更大的检测器。

参见图1和2，经直肠高分辨率(～1mm)前列腺成像器20包括PET探头21，该PET探头21与小视场外部成像检测器22协同操作工作并且由靠近前列腺23置于骨盆区域置于靠近前列腺23，该成像器由C.Levin在“New Photon SensorTechnologies for PET in Prostate-Specific Imaging Configurations”中，并且由W.Moses在“Dedicated PET Instrumentation for prostate imaging”中提出，上述两篇文章于2005年12月6-7日在意大利罗马发表于前列腺癌检测、诊断、治疗和随访中的高级分子成像技术专题研讨会(Topical Symposium on AdvancedMolecular Imaging Techniques in the Detection，Diagnosis，Therapy，andFollow-Up of Prostate Cancer)。现有技术的探头21在前列腺23后面并且外部检测器22在前列腺23前面并用作探头的第二符合检测器。外部检测器22俘获源自前列腺中和周围组织中的正电子发射和湮灭的第二符合511keV伽马射线。外部检测器被置于固定位置并且包括有限的视场。在该方法中，有限的检测器尺寸和成像过程的有限角采样不允许前列腺区域和周围器官的全标度全角3D断层摄影成像。

使用常规PET的其他混合成像系统已被提出，参见Sam S.Huh等人，“Investigation of an internal PET probe for prostate imaging”，得以出版于Nuclear Instruments and Methods in Physics Research，2007。如图3中所示，具有常规PET的混合成像系统25包括外部PET环26并且组合常规PET成像器22和附加的经直肠探头27以成像前列腺28。对符合常规的外部PET扫描器的高分辨率成像探头进行了模拟研究。内部检测器提供高分辨率(～1mm FWHM)和高效率，而由标准PET记录的事件提供用于图像重建的完整断层摄影数据。该构思仍然在模拟研究中以与常规PET比较估计性能。

具有作为检测器之一的在图4中以分解和组装形式显示的可插入探头29的PET系统已由C.Levin在“New Photon Sensor Technologies for PET inProstate-Specific Imaging Configurations”中提出，该文章于2005年12月6-7日在意大利罗马发表于前列腺癌检测、诊断、治疗和随访中的高级分子成像技术专题研讨会(Topical Symposium on Advanced Molecular Imaging Techniques in theDetection，Diagnosis，Therapy，and Follow-Up of Prostate Cancer)。第二检测器将在前列腺的另一侧被置于患者外部以便俘获第二符合511keV伽马射线。不幸的是，该方法限制了被成像器官的角采样。

存在与可插入经直肠探头的使用相关的实际实施问题。它们不能被看作是无创的，具有涉及有源探头的相关患者安全问题。有用的检测体积、探头相对于前列腺的定位和前列腺的不同部分的灵敏度的非均匀性存在限制。当接近前列腺的部分时，常规的可插入探头将不成像足够的周围组织。

如上所述，尽管一些成像几何结构已被提出用于前列腺，但是仍然需要一种可靠的PET成像器，其能够以宽的有效视场和以用于全标度全角3D断层摄影图像的足够高的分辨率提供前列腺和周围组织的躯干宽度成像。

发明内容

本发明提供了一种成像前列腺和周围器官的专用移动式PET成像系统。所述成像系统包括接近患者的躯干放置的外部高分辨率PET成像器和邻近前列腺放置并且与所述外部成像器协同操作的可插入小型经直肠探头。所述两个检测器系统彼此空间地共配准。所述外部成像器被安装在开放式旋转台架上以提供前列腺和周围组织和器官的躯干宽度3D成像。所述可插入探头提供前列腺和近周环绕物的更近成像、高灵敏度和甚高分辨率主导的2D视图。探头与外部成像器和快速数据采集系统协同操作以提供前列腺和周围组织和器官的甚高分辨率重建。

目标和优点

使用本发明的具有可插入探头的专用前列腺PET成像器系统获得了若干优点，包括：

(1)成像器将提供包括躯干宽度(40cm或以上)乘以至少10cm宽度的大有效视场。

(2)外部成像器包括置于患者前面和患者后面的检测器模块，以改善前列腺区域的重建分辨率。

(3)外部成像器将提供1.5-2.0mm的3D重建分辨率(在涉及的身体切片上)。

(4)将为符合外部成像器的探头提供1.0-1.5mm的2D重建分辨率(在探头的小视场上)。

(5)旋转开放式台架几何结构将允许用外部成像器在3D成像模式下进行360度角采样。

(6)本发明的经直肠探头与现有技术的探头相比将对围绕前列腺的组织的明显更大部分进行成像。

(7)前列腺成像器包括多通道快速数据采集和处理系统，其能够在列表模式下以至少200kHz触发率记录数据以在相同的扫描会话期间允许迅速的有限数据分析和快速的数据重放和图像重建。

通过与参考附图一起阅读以下描述将更好地理解本发明的这些和其他目标和优点。

附图说明

图1是包括外部有限视场成像检测器和置于前列腺后面并且接近前列腺的经直肠探头的现有技术的前列腺成像器的经轴视图。

图2是显示有一些符合反应线(coincidence lines of response)的图1的现有技术的成像器的更近视侧视图。

图3是组合标准PET和附加的经直肠探头的现有技术的混合成像系统的示意图。

图4显示了现有技术的经直肠探头的分解和组装透视图。

图5是具有置于躺在床上的患者之上和之下的四个机械分离的检测器部分的本发明的前列腺PET成像器的外部成像器的等轴视图。

图6是组合外部成像系统和内部探头的专用前列腺成像器的等轴视图。

图7是根据本发明的外部检测器模块的所提出的设计的截面图。

图8是包括4×4 3mm方形有源衬垫的阵列的基本SiPMT成像模块的正视图。

图9是来自图9的基本模块的3mm衬垫的正视图，其中四个衬垫连接到一个读出通道。

图10是来自图9的基本模块的3mm衬垫的正视图，其中所有十六个衬垫连接到一个读出通道。

图11是包括16(4×4)个基本SiPMT成像模块的阵列的根据本发明的插入式PMT替换模块的正视图。

图12是包括硅光电倍增器或雪崩光电二极管的根据本发明的经直肠探头的分解透视图。

图13是用于一个符合检测器对的本发明的PET检测器数据采集系统的示意图。

附图中的附图标记的索引

20    现有技术的前列腺成像器

21    PET探头

22    外部成像检测器

23    前列腺

25    具有常规PET的混合成像系统

26    外部PET环

27    现有技术的经直肠探头

28    前列腺

29    现有技术的可插入探头

30    外部PET成像器

32    检测器部分

34    患者

36    病床

37    检测器超模块

38    角旋转的方向

39    前列腺区域

40    专用前列腺成像器

41    外部或外侧PET成像系统

42    内部经直肠PET探头

43    前外部检测器模块

44    后外部检测器模块

45    检测器部分或头

46    患者

47    移动式病床

48    反应线

50    前列腺

51    可旋转移动台架

52    角旋转的方向

53    检测模块之间的距离调节的方向

54    外部成像器部分或头

55    平坦PSPMTs的阵列

56    PSPMT

57    闪烁器传感器

58    像素化或闪烁阵列

59    光学窗口

60    外窗口

61    死区

62    反射带

63    外壳体或护罩

70    小型硅成像模块或检测器

72    基本硅成像模块

74    基本SiPMT单元或衬垫

75    死腔

76    具有4个衬垫的读出通道

78    具有16个衬垫的读出通道

80    SiPMT传感器单元

82    闪烁器阵列

84    光导

86    SiPMT阵列

88    前置放大器

W     检测器头的宽度

Wp    探头检测器头的宽度

Lp    探头检测器头的长度

具体实施方式

根据本发明，一种对前列腺和周围器官进行成像的专用移动式高分辨率PET成像器将两个主要部件和接近前列腺放置的可插入小型经直肠探头进行组合，其中所述两个主要部件包括接近患者的躯干放置的外部高分辨率专用PET成像器。可插入探头与外部成像器协同操作。两个检测器系统经由置于所有检测器模块上的电子传感器定位系统彼此被空间地共配准。安装在开放式旋转台架上的外部成像器提供前列腺和周围组织和器官的躯干宽度3D图像。可插入探头提供前列腺和近周围绕物的更近高灵敏度和甚高分辨率，但是有限的(主要是2D)视图。尽管外部成像器可以独立地操作，但是本发明的关键点是在移动式、开放式器官特定几何结构中探头与外部成像器的协同操作。系统的开放式结构可以允许在治疗和手术情况下实现该系统。

参考图5，显示了本发明的前列腺PET成像器的外部成像器30的等轴视图。前列腺PET成像系统的外部或外侧部件30包括尽可能接近患者的身体放置在躺在病床36上的患者34之上和之下的四个机械独立的检测器部分32。检测器部分32具有20-30cm的宽度W。两个检测器部分32以灵活的相对角布置(如方向箭头38所示，15-25度)形成检测器超模块37以更好地显示前列腺区域39和优化断层摄影3D空间分辨率。这也是成本效益最佳的配置，具有用于高性能成像的最小尺寸的成像器。检测器部分32可以在静态模式下被使用或被安装到旋转台架并且然后在有限角范围中旋转以为最佳断层摄影3D重建提供前列腺区域的全角投影采样。

参考图6，显示了组合专用外部或外侧PET成像系统41和内部经直肠PET探头42的专用前列腺成像器40的优选实施例的示意图。外部成像系统41包括前外部检测器模块43和后外部检测器模块44。外部成像系统41包括尽可能接近患者的身体放置在躺在移动式病床47上的患者46之上和之下的四个机械分离的检测器部分或头45。在前外部模块42和内部探头42之间沿着背对背符合511keV湮灭伽马射线的路径的反应线的例子被显示为虚线。最左边的反应线来自前列腺50外部的组织。检测器部分45被安装到旋转开放几何结构移动式台架51并且允许检测器部分45在大约15到25度的角范围中旋转，如方向箭头52所示，从而为最佳断层摄影3D重建提供前列腺区域的全角投影采样。如方向箭头53所示，前外部检测器模块43和后外部检测器模块44之间的距离可以优选地用最多25cm的调节距离进行调节。

根据本发明的专用移动式高分辨率PET成像器40将包括多个通道快速数据采集(DAQ)系统和快速数据采集软件以处理和保存在DAQ系统中被数字化的数据。低压和高压电源将被包括以用于检测器头45上的板载读出电子设备。电子定位系统被包括以控制所有外部检测器模块43和44、探头42和可旋转开放几何结构移动式台架51的绝对和相对定位。专用前列腺成像器40将包括具有计算机、触发器和数据采集电子设备的移动式柜，以及电源和可选的移动式病床47。另外，可以为成像系统40提供断层摄影重建软件。

本发明的专用移动式高分辨率PET成像器40将提供躯干宽度(至少40cm)乘以至少10cm宽度的有效视场。外部成像器将获得至少1.5-2.0mm的3D重建分辨率(在涉及的身体切片上)。符合外部成像器41的探头42将在探头的小视场上提供至少1.0-1.5mm 2D重建分辨率。旋转开放几何结构台架51允许在3D成像模式下用外部成像器41进行360度角采样。多通道快速数据采集和处理系统能够在列表模式下以至少200kHz触发率记录数据，从而允许在相同的扫描会话期间允许迅速的有限数据分析和快速的数据重放和图像重建。

将参考图6解释本发明的专用移动式高分辨率PET成像器40的操作。该成像过程将结合包括外部PET检测器41和内部PET探头42的两个成像检测器部件的优点。外部成像系统41将以高分辨率和中等灵敏度产生包括前列腺50和周围器官和组织的整个感兴趣区域的图像。经直肠探头42将提供前列腺的有限区域的“放大的”甚高分辨率和高灵敏度图像。可能的初始成像过程将首先用外部检测器41获得躯干切片的视图，并且为了前列腺区域的更近检查，探头42将被插入。备选地，可以首先使用探头42来寻找摄取热点或病变，并且然后在这之后将跟着用外部PET系统41进行的更宽视图的断层摄影扫描。探头42的尺寸可以允许前列腺50的区域的小扫描以在成像检查过程中覆盖所有感兴趣的点。安装在探头42和外部检测器45上的定位系统将允许两种类型的图像的共配准。

外部和内部成像扫描也可以以重复的序列用于完整过程的两个以上的独立成像片段。最后，原则上用系统的两个部分41和42进行的成像可以同时进行，探头42和前外部模块43提供局部增强视图，而前外部成像模块43和后外部成像模块44提供更宽的视图。

若干成像技术可以在本发明的专用移动式高分辨率PET成像器40中实现。优选的PET成像器将具有作为511keV湮灭伽马射线的传感器/能量转换器的闪烁器，同时不同的光电检测器可以用作由在闪烁器伽马传感器中被吸收的511keV伽马射线产生的闪烁光的检测器。闪烁器传感器部分可以由像素化或片状晶体闪烁器材料制造，例如LSO，LYSO，GSO，BGO，LaBr3，NaI(T1)，CsI(T1)或CsI(Na)。

光电检测器部分通常可以是标准或多元件光电倍增器，位置敏感的、平板或基于微通道板的光电倍增器，雪崩光电二极管阵列或具有电阻等读出的大型雪崩光电二极管，和新型的所谓的硅光电倍增器的不同变型。光电检测器可以包括光导，例如简单板、直的或锥形的光纤光导、直的或弯曲的纤维束。

然而，对小型可插入探头的要求将以上选择限制在远远更小的选择范围内。原则上，当置于患者的身体外部时仍然可以通过适当设计的光纤光导方案利用光电倍增器，但是实际上这样的光耦合方案将由于尺寸限制而很难实现。所以，经直肠探头的设计将被限制到固态光电检测器，例如雪崩光电二极管或硅光电倍增器，具有与在外部检测器中使用的闪烁器相同的选择。

如图7所示，优选闪烁器/光电检测器类型的外部成像器部分或头54可以包括耦合到呈像素化阵列58的形式的闪烁器传感器57的平坦位置敏感光电倍增器(PSPMTs)56的邻接阵列55。闪烁器阵列58可以附加地被封装在气密容器中，所述气密容器在PSPMT阵列55侧具有薄光学窗口59。闪烁阵列58的外窗口60是用于不透光和机械保护的薄(～1mm的铝或等效物)保护片或壳体。附加的耦合器窗口被实现以允许从在单独的平板PSPMT单元56之间的死区61前面的闪烁器像素出现的光的更佳光耦合。为了进一步改善来自这些区域的光收集，窄反射/漫射带62被置于死区61中以反射进入死区中的光并且由此增加在附加的反射、散射和漫射之后在PSPMTs 56的光电阴极收集的该闪烁光的部分。在图7所示的成像器头54中，尺寸大约为5cm×5cm的PSPMTs(例如Hamamatsu H8500或H9500 PSPMTs)被用于获得每个检测器模块54大约20cm的覆盖。H8500和H9500 PSPMTs可从新泽西州Bridgewater市的Hamamatsu Corporation获得。

典型地具有在闪烁阵列58前面的开口的塑料或金属外壳或盒63封闭检测器54。盒63的特定变型将在侧壁和后板中实现高Z材料，例如钨或铅或这些金属与其他金属的合金或混合物，从而屏蔽检测器头54以免于来自除了检测器的前面以外的所有其他侧的散射伽马辐射背景。该外壳提供用于检测器头54的结构容器和用于将它附连到固定装置和台架并且允许检测器头置于患者的躯干附近的手段。

外部成像器的优选实施例由单独的检测模块54组成，每一个检测模块基于耦合到具有2.1mm间距的24×24 LYSO 2×2×15mm像素的阵列的Hamamatsu H8500平板PMT。每个模块具有四个模拟位置输出和一个(快速)能量输出。位置输出在DAQ系统中被记录和数字化以计算相互作用的511keV伽马射线的位置。快速和信号被用于产生触发器电子设备中的符合触发事件，并且然后被提供给DAQ系统以记录来自检测器模块的事件数据。最佳的板载读出设计将包括用最少数量的读出通道保证高能量和空间分辨率和高速性能的PMT增益均匀性校正。

用于外部检测器头的基本检测模块的备选的更经济的实施例可以基于多元件PMTs，例如小型面2”方形九元件Photonis XP1470 PMTs。然而，尽管获得的固有空间分辨率仅仅对于2mm间距闪烁像素尚可，但是这些PMTs远远比H8500 PSPMTs更慢，这主要是由于单独的九个内通道之间的时移造成的。部分解决方案原则上是可能的，但是读出设计和校准变得更复杂并且完全的问题校正是不可能的。在这些PMTs上构建的系统也将远远更庞大。

在外部检测器头的另一个优选例子中，硅光电倍增器(SiPMTs)可以用于代替位置敏感PMTs。典型地SiPMT模块以尺寸大约3mm的更小单元呈现。所以，对于外部检测器，需要这些装置的阵列覆盖预期有效视场。参考图8-11，显示了如何使用由十六个3mm基本SiPMT单元74组成的额定12.5mm模块72获得大约5cm×5cm有效视场的SiPMT光电检测器70的例子。如图8中所示，基本初始成像模块72可以具有以4×4阵列布置的十六个3mm×3mm读出像素/衬垫74的阵列。这些基本初始成像模块72将在四侧可拼接，在边缘估计有1mm死腔75。来自基本模块72的3mm衬垫74可以独立地或粗略地与连接到一个读出通道76(参见图9)的四个衬垫或连接到一个读出通道78(参见图10)的所有16个衬垫一起被读取。通过布置16(4×4)个基本成像模块72以形成例如相当于来自Hamamatsu的H8500/H9500平板PMTs的小型成像模块70，将实现图11中所示的尺寸大约为5cm²的插入式PMT替换模块。这些模块72可以被布置在由4×4基本模块72组成的小型成像模块70中，其覆盖和读出的需求与H8500/H9500 PSPMT相当。在该多步模块化方法中，并且使用适当设计的板载读出电路，两个光电检测器技术之间的切换(平坦PSPMT到SiPMT)可以是插入式替换类型，其在切换期间的复杂性和成本被最小化。该小型光电检测器70的使用将最小化外部成像系统的尺寸。

硅PMT是用于必须的小型经直肠探头42的优选光电检测器技术。探头42和前外部检测器模块43之间的有限成像几何结构实际上仅仅允许甚高分辨率平面PET成像。所以，仍然允许高空间2D分辨率(投影几何形状)的经直肠探头的优选设计是具有一个耦合到小型光电检测器阵列的闪烁器层的平坦型模块。

参考图12，显示了构建有SiPMT传感器单元80的这样的成像经直肠探头42的示意图。探头42包括闪烁器阵列82、光导84、SiPMT阵列86、和前置放大器88。在SiPMT阵列86中，硅光电倍增器80或雪崩光电二极管(假设均占据大约5mm²)的阵列覆盖2.5cm宽度(Wp)乘以5cm长度(Lp)的有效视场。因此探头检测器头的小尺寸允许经直肠探头设在小型包装中。对于具有3.85×4.35mm的像素框尺寸的总共66个像素，SiPMT阵列86尺寸为6×11。通过经由探头内部的光分散器光学窗口将闪烁阵列82耜合到光电检测器阵列86获得间距为1.5mm并且厚度为10mm的闪烁阵列82的读出。下面将给出用于成像器的特定设计选择的例子。

在DAQ的优选实施例中，如上所述，如图6中所示的PET成像器40具有四个外部检测器模块45。每个检测器模块45具有耦合到像素化LYSO闪烁器阵列的8个模块化Hamamatsu H8500 PSPMTs。每个PSPMT放大器板为每个检测器45的总共40个通道提供四个位置编码模拟信号和一个模拟和信号。触发器在独立的触发器硬件模块中形成。用常分数鉴别器鉴别每个检测器45的所有PSPMTs(8)的模拟求和。用于四个检测器模块的每一个的所有四个被鉴别的信号由符合逻辑电路处理，所述符合逻辑电路将单一符合触发器提供给四个64通道DAQ单元。

图13是用于一个符合外部检测器对的本发明的DAQ系统的示意图。在置于躺在床47上的患者46之上的两个外部模块45(参见图6)和之下的两个模块45之间有符合事件的四种组合。另外，在内部经直肠探头42和置于患者46前面的两个外部检测器模块45之间有符合事件的两种类型。

在未插入探头42的成像过程的部分中，事件触发器将是四个外部检测器45之间的四个符合触发器类型的和(逻辑“或”)。当探头42被插入时将仅仅有涉及前列腺区域的符合触发器的两种类型，然而同时前列腺附近的器官区域的有限成像也是可能。所以，原则上六部分符合触发器选择也是可能的。

在涉及其他模块尺寸组合的前列腺PET成像器设计的情况下，不同于具有四个外部模块45和一个探头42的当前所述的例子，使用匹配成像器设计的不同的读出/DAQ系统。例如，独立的实施例可以包括具有在外部系统中的六个或以上模块和多部件可插入探头的成像系统。

用于数据采集系统的优选实施例是在Jlab设计的基于FPGA的USB数据采集系统。该系统具有每个单元具有64个同时采样ADCs的通道并且所有64个通道[Pro05]、[Pro06]具有150kHz以上的持续触发率的模块化、可扩展架构。在标准操作中，每个单元对应于一个单独的检测器模块。每个符合模块对被时间同步以便匹配两个检测器的事件定时。两个相应的单元由外部符合触发器逻辑同时触发。每个DAQ单元在高速USB上将带时间戳的原始事件数据发送到它自己的采集计算机。每个采集计算机然后执行所有输入数据的质心和能量计算并且在千兆以太网上将该带时间戳的经处理的数据发送到事件构造器/重建计算机。事件构造器使用时间戳将独立的检测器事件合并为单一符合事件。它也可以执行图像重建或将数据发送到另一个计算机供图像重建。被重建的断层摄影图像的集合被发送到用户界面。

当测量在所有外部检测器模块和前外部检测器模块与探头之间的符合511keV伽马射线信号之间的定时时，根据本发明的前列腺PET成像器的进一步实施例将实现飞行时间(time-of-flight“TOF”)选择。在该PET成像器中，以这样的精度测量定时使得在经处理的图像中重建的体积可以小于躯干宽度。TOF PET可以用在专用前列腺PET成像器中以改善从前列腺以及其他附近结构出现的放射性信号的检测。

尽管以上描述包含许多具体描述、材料和尺寸，但是这些不应当被理解为限制本发明的范围，而是仅仅提供本发明的当前优选的实施例中的一些的举例说明。因此本发明的范围应当由附带的权利要求和它们的法律等效物确定，而不是由给出的例子确定。

以下出版物的每一个的内容通过引用被全文合并于此：

1)N.Clinthorne，“Promise of Compton prostate probe，recent results andbeyond”，于2005年12月6-7日在意大利罗马发表于前列腺癌检测、诊断、治疗和随访中的高级分子成像技术专题研讨会(Topical Symposium on AdvancedMolecular Imaging Techniques in the Detection，Diagnosis，Therapy，andFollow-Up of Prostate Cancer)。

2)J.S.Huber等人，“Dual-Modality PET/Ultrasound imaging of the Prostate”，Lawrence Berkeley National Laboratory.Paper LBNL-59114(2005年11月11日)。

3)J.S.Huber等人，“Initial Results of a Positron Tomograph for ProstateImaging”，IEEE Transactions on Nuclear Science，第53卷，第5期，第1部分，2006年10月，第2653-2659页。

4)S.S.Huh等人，“Investigation of an internal PET probe for prostateimaging”，得以出版于Nuclear Instruments and Methods in Physics Research，2007。

5)C.Levin，“New Photon Sensor Technologies for PET in Prostate-SpecificImaging Configurations”，于2005年12月6-7日在意大利罗马发表于前列腺癌检测、诊断、治疗和随访中的高级分子成像技术专题研讨会(Topical SymposiumonAdvanced Molecular Imaging Techniques in the Detection，Diagnosis，Therapy，and Follow-Up of Prostate Cancer)。

6)W.Moses，“Dedicated PET Instrumentation for prostate imaging”，于2005年12月6-7日在意大利罗马发表于前列腺癌检测、诊断、治疗和随访中的高级分子成像技术专题研讨会(Topical Symposium on Advanced Molecular ImagingTechniques in the Detection，Diagnosis，Therapy，and Follow-Up of ProstateCancer)。

7)V.Popov等人，“A Novel Readout Concept for Multianode PhotomultiplierTubes with Pad Matrix Anode Layout”，Nuclear Instruments and Methods inPhysics Research A 567(2006)319-322)。

8)V.Popov等人，“Study of Photonis XP1470 Nine-Channel PhotomultiplierTube For Applications in High Resolution Single Gamma and PET Imagers”，发表于2007 IEEE MIC conference，Honolulu，Hawaii，2007年10月27日至11月3日。

Claims (19)

1.一种用于成像患者中的前列腺和周围器官的专用移动式PET成像器，包括：

接近患者的躯干放置的高分辨率外部PET成像器；

邻近前列腺放置在患者中的可插入小型经直肠探头；

所述外部成像器和所述经直肠探头彼此空间地共配准；以及

用于收集同时来自所述PET成像器和所述经直肠探头的数据的高速数据采集系统。

2.根据权利要求1所述的PET成像器，其中所述外部PET成像器包括：

用于接收患者的病床；

用于提供前列腺和周围组织和器官的躯干宽度3D图像的开放式旋转台架，所述旋转台架围绕所述病床被安装；

在所述病床之上固定到所述旋转台架的两个机械分离的检测器模块；以及

在所述病床之下固定到所述旋转台架的两个机械分离的检测器模块。

3.根据权利要求2所述的PET成像器，其中所述检测器模块能够：

在静态模式下操作，其中所述检测器模块相对于患者躯干被固定就位；

在动态模式下操作，其中所述检测器模块相对于患者躯干旋转以为增强断层摄影3D重建提供前列腺区域的全角投影采样；以及

包括所述检测器模块的所述旋转台架能够被旋转15-25度以更好地显示前列腺区域和优化断层摄影3D空间分辨率。

4.根据权利要求3所述的PET成像器，包括在所述检测器模块的每一个上的电子传感器定位系统，用于彼此地空间共配准所述外部成像器和所述经直肠探头并且用于控制所述外部检测器模块的每一个相对于患者躯干的绝对和相对定位。

5.根据权利要求1所述的PET成像器，其中所述经直肠探头提供前列腺和近周环绕物的更近高灵敏度和甚高分辨率2D视图。

6.根据权利要求1所述的PET成像器，其中所述经直肠探头包括高效率和至少1mm FWHM的分辨率。

7.根据权利要求1所述的PET成像器，其中所述外部成像器包括在涉及的身体切片上的在1.5到2.0mm之间的3D重建分辨率。

8.根据权利要求1所述的PET成像器，其中符合所述外部成像器的所述探头包括在所述探头的小视场上的在1.0到1.5mm之间的2D重建分辨率。

9.根据权利要求2所述的PET成像器，其中所述旋转台架允许在3D成像模式下用所述外部成像器进行360度角采样。

10.根据权利要求2所述的PET成像器，其中所述数据采集系统是多通道快速数据采集和处理系统，其能够在列表模式下以至少200kHz触发率记录数据以在相同的扫描会话期间允许迅速的有限数据分析和快速的数据重放和图像重建。

11.根据权利要求2所述的PET成像器，其中所述检测器模块包括：

闪烁器伽马传感器，其作为511keV伽马射线的传感器/能量转换器；以及

光电检测器，其作为由在所述闪烁器伽马传感器中被吸收的511keV伽马射线产生的闪烁光的检测器。

12.根据权利要求11所述的PET成像器，其中所述闪烁器伽马传感器包括选自包括下列的群组的像素化或片状晶体闪烁器材料：LSO，LYSO，GSO，BGO，LaBr3，NaI(Tl)，CsI(Tl)和CsI(Na)。

13.根据权利要求11所述的PET成像器，其中所述光电检测器选自包括下列的群组：标准光电倍增器，多元件光电倍增器，位置敏感光电倍增器，平板光电倍增器，基于微通道板的光电倍增器，雪崩光电二极管阵列，具有电阻读出的大型雪崩光电二极管，硅光电倍增器，简单板状光导，例如简单板，直的或锥形的光纤光导，直的或弯曲的纤维束。

14.根据权利要求2所述的PET成像器，其中所述经直肠探头包括：

闪烁器伽马传感器，其作为511keV伽马射线的传感器/能量转换器；以及

光电检测器，其作为由在所述闪烁器伽马传感器中被吸收的511keV伽马射线产生的闪烁光的检测器。

15.根据权利要求14所述的PET成像器，其中所述闪烁器伽马传感器包括选自包括下列的群组的像素化或片状晶体闪烁器材料：LSO，LYSO，GSO，BGO，LaBr3，NaI(Tl)，CsI(Tl)和CsI(Na)。

16.根据权利要求14所述的PET成像器，其中所述光电检测器是选自包括雪崩光电二极管和硅光电倍增器的群组的固态光电检测器。

17.根据权利要求1所述的PET成像器，其中所述外部成像器包括：

耜合到呈像素化阵列的形式的闪烁器传感器的平坦PSPMT单元的连续阵列；

所述像素化阵列包括具有2.1mm间距的24×24 LYSO 2×2×15mm像素的阵列；以及

在所述PSPMT单元的阵列和所述像素化阵列之间的耦合器窗口，其允许从闪烁器像素出现的光的更佳光耦合，其中所述闪烁器像素位于单独的平板PSPMT单元之间的死区前面。

18.根据权利要求1所述的PET成像器，其中所述外部成像器包括：

使用大约12.5mm模块的具有大约5cm×5cm有效FOV的SiPMT光电检测器；以及

所述12.5mm模块的每一个由以4×4阵列布置的十六个3mm×3mm读出像素组成。

19.根据权利要求1所述的PET成像器，其中所述经直肠探头包括：

闪烁器阵列，其包括1.5mm间距乘以10mm的像素大小；

光电检测器阵列，其包括覆盖2.5cm×5cm的有效FOV的硅光电倍增器或雪崩光电二极管的阵列；以及

光分散器光学窗口，其将所述闪烁器阵列耦合到所述光电检测器阵列。

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