CN105232074A - 小动物spect设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小动物SPECT设备，包括：准直器和成像探测器，其中，准直器上形成有至少一个用于使射线穿过的复合孔，每个复合孔均包括沿射线发射方向顺次连通的针孔和平行孔，且在射线的发射方向上，针孔的通过面积逐渐增大、或逐渐减小、或先逐渐减小再逐渐增大，平行孔的通过面积始终不变。根据本发明的小动物SPECT设备，通过在准直器上设置顺次连通的针孔和平行孔，并利用针孔的放大特性和平行孔限制投影重叠，从而可以在有限的探测面积下获得高分辨率的SPECT重建图像。

Description

小动物SPECT设备

技术领域

本发明涉及辐射探测成像技术领域，尤其是涉及一种小动物SPCET设备。

背景技术

SPECT(Single-PhotonEmissionComputedTomography，单光子发射计算机断层成像)是核医学影像两种ECT(EmissionComputedTomography，发射型计算机断层成像技术)技术中的一种，其利用每次衰变仅发射单个光子的放射性药物进行断层成像，通过表现药物在生物体内的分布，反应生物体内的功能、代谢和生理学状况。

小动物SPECT在临床上被广泛运用于新型药物的研究。由于生物体内药物发射光子是各向同性的，因此需要有准直器对入射到探测器的光子进行方向上的限制，准直器的性能直接决定了最后所获得图像的优劣。相关技术中，小动物SPECT设备的准直器通常采用针孔成像的放大效应结合大的探测器面积来达到高分辨率的目的。然而不同针孔所获得的投影之间常常会相互重叠在一起，致使无法较好地区分不同针孔所对应的投影，影响最终的图像空间分辨率。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明在于提出一种小动物SPCET设备，所述小动物SPCET设备可以获得更高的图像空间分辨率。

根据本发明的小动物SPCET设备，包括：准直器和成像探测器，所述准直器位于待测物体和所述成像探测器之间以用于限定所述成像探测器接收到的放射性射线的角度，所述成像探测器用于接收由待测物体发射并通过准直器限定角度的放射性射线并形成投影数据进行断层重建获得待测物体的三维断层图像，其中，所述准直器上形成有至少一个用于使所述放射性射线穿过的复合孔，每个所述复合孔均包括沿所述放射性射线发射方向顺次连通的针孔和平行孔，在所述放射性射线的发射方向上，所述针孔的通过面积逐渐增大、或逐渐减小、或先逐渐减小再逐渐增大，所述平行孔的通过面积始终不变。

根据本发明的小动物SPCET设备，通过在准直器上设置顺次连通的针孔和平行孔，并利用针孔的放大特性和平行孔限制投影重叠，从而可以在有限的探测面积下获得高分辨率的SPECT重建图像。

根据本发明的一些实施例，每个复合孔中、所述平行孔的与所述针孔相接的一端的边缘环绕在所述针孔的与所述平行孔相接的一端的边缘外、或与所述针孔的与所述平行孔相接的一端的边缘重合。

根据本发明的一些实施例，在所述放射性射线的发射方向上，每个复合孔中、所述平行孔的通过长度大于所述针孔的通过长度。

根据本发明的一些实施例，所述准直器上形成有多个所述复合孔，在所述放射性射线的发射方向上，每个所述复合孔中的所述针孔的缩扩趋势相同。

在本发明的一些实施例中，所述准直器上形成有多个所述复合孔，所述多个复合孔多排多列对齐分布、或多排多列交错分布、或汇聚形分布。

根据本发明的一个实施例，所述准直器包括分别单独加工的第一挡板和第二挡板，在所述放射性射线的发射方向上，所述针孔贯穿所述第一挡板，所述平行孔贯穿所述第二挡板。

根据本发明的一个实施例，所述第一挡板由金、钽、钨、铅、铀或铂制成，所述第二挡板由金、钽、钨、铅、铀或铂制成。

根据本发明的一个实施例，所述第一挡板和所述第二挡板的材料相同。

根据本发明的一些实施例，所述平行孔的横截面形状为圆形、椭圆形或多边形。

根据本发明的一些实施例，所述针孔的横截面形状为圆形。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明实施例一的小动物SPECT设备的示意图；

图2是图1中所示的准直器的示意图；

图3是根据本发明实施例二的准直器的剖视图；

图4是根据本发明实施例三的准直器的剖视图；

图5是根据本发明实施例四的准直器的剖视图；

图6是根据本发明实施例五的准直器的示意图；

图7是根据本发明实施例六的准直器的示意图；

图8是沿图7中A-A线的剖视图；

图9是根据本发明一个实施例的平行孔的横截面示意图；

图10是根据本发明另一个实施例的平行孔的横截面示意图。

附图标记：

小动物SPECT设备100，

成像探测器1，平行孔2，针孔3，第一挡板4，

准直器5，复合孔6，待测物体7，第二挡板8。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。

下面参考图1-图10描述根据本发明多个实施例的小动物SPECT设备100。

如图1所示，根据本发明实施例的小动物SPECT设备100，包括：准直器5(在图1中标注下5)和成像探测器1。

具体而言，准直器5位于待测物体7和成像探测器1之间以用于限定成像探测器1接收到的放射性射线的角度。也就是说，准直器5可以允许一定入射角度范围的放射性射线通过，而屏蔽掉其余入射角度范围的放射性射线。成像探测器1用于接收由待测物体7发射并通过准直器5限定角度的放射性射线并形成投影数据进行断层重建获得待测物体7的三维断层图像。也就是说，成像探测器1可以接收穿过准直器5的放射性射线，并在成像探测器1上形成投影数据，然后通过采集待测物体7不同断层的投影数据并进行断层重建，可以获得待测物体7的三维断层图像。

其中，准直器5上形成有至少一个用于使射线穿过的复合孔6。也就是说，准直器5上可以只有一个复合孔6，也可以有两个或两个以上的复合孔6。这样，可以根据成像探测器1的大小和固有分辨率等因素以及不同的成像要求选择设置复合孔6的数量。由此可以提高准直器5的灵活性，适用范围广。

每个复合孔6均包括沿放射性射线发射方向(例如图1中所示的从下到上的方向)顺次连通的针孔3和平行孔2。也就是说，从待测物体7发射的放射性射线可以先穿过针孔3，再穿过平行孔2，最后到达成像探测器1。这样，不仅可以利用针孔3的放大特性对待测物体7的图像进行放大，还可以通过平行孔2进一步屏蔽掉多余的放射性射线，保证通过复合孔6的放射性射线尽量平行于平行孔2的轴线方向，从而限制不同复合孔6之间的投影重叠。由此可以在有限的探测器面积条件下得到高分辨率的SPECT重建图像。

沿放射性射线的发射方向，平行孔2的通过面积始终不变。且在放射性射线的发射方向上，针孔3的通过面积逐渐增大、或逐渐减小、或先逐渐减小再逐渐增大。也就是说，针孔3的横截面积是逐渐变化的，且针孔3的横截面积存在一个最小值。由此可以根据不同的待测物体7和成像要求选择不同的针孔3缩扩形状，提高准直器5的灵活性。

例如在如图2所示的实施例一中，准直器5上形成有一个复合孔6，复合孔6包括针孔3和平行孔2，放射性射线可以先经过针孔3，再经过平行孔2，最终被成像探测器1探测。针孔3形成为单个圆台形的针孔3，且圆台形针孔3的直径较小的一端靠近平行孔2，此时，针孔3的远离平行孔2的一端的横截面积最大，且沿放射性射线的发射方向(例如图2中所示的从下到上的方向)，针孔3的横截面积是逐渐减小的。

又如图3所示的实施例二中，针孔3也形成为单个圆台形的针孔3，与图2的示例不同的是，此时圆台形针孔3的直径较大的一端靠近平行孔2，针孔3的远离平行孔2的一端的横截面积最小，且沿放射性射线的发射方向(例如图3中所示的从下到上的方向)，针孔3的横截面积是逐渐增大的。

在如图4所示的实施例三中，与图2和图3的示例不同的是，针孔3不是由单个圆台孔组成，而是由两个圆台孔对接而成，且圆台孔的对接处为每个圆台孔直径的较小的一端。此时，沿放射性射线的发射方向(例如图4中所示的从下到上的方向)，针孔3的横截面积先逐渐减小，再逐渐增大。由此可以进一步提高准直器5对放射性射线的屏蔽效果。优选地，相对设置的两个圆台孔的结构完全相同。

根据本发明实施例的小动物SPECT设备100，通过在准直器5上设置顺次连通的针孔3和平行孔2，并利用针孔3的放大特性和平行孔2限制投影重叠，从而可以在有限的探测面积下获得高分辨率的SPECT重建图像。

优选地，参照图1-图4，每个复合孔6中、平行孔2的与针孔3相接的一端的边缘可以环绕在针孔3的与平行孔2相接的一端的边缘外、或与针孔3的与平行孔2相接的一端的边缘重合。也就是说，在针孔3与平行孔2的对接处，平行孔2的截面完全覆盖针孔3的截面，或者平行孔2的截面与针孔3的截面完全重叠。由此，穿过针孔3的放射性射线可以完全进入平行孔2内，从而提高准直器5的探测效率。

进一步有效地，参照图2和图3，平行孔2和针孔3的中心轴线重合，且在平行孔2与针孔3的对接处，平行孔2的直径大于针孔3的直径。极端地，如图4所示，平行孔2与针孔3的中心轴线重合，在平行孔2与针孔3的对接处，平行孔2的直径等于针孔3的直径，由此不仅可以便于准直器5的加工，还可以提高平行孔2对放射性射线的屏蔽效果。

优选地，参照图1，在放射性射线的发射方向上，每个复合孔6中、平行孔2的通过长度可以大于针孔3的通过长度，也就是说，平行孔2的长度大于复合孔6总长度的二分之一。由此可以提高平行孔2的屏蔽效果。例如在图1所示的示例中，准直器5上形成有多个复合孔6，在每个复合孔6中，平行孔2的通过长度(如图1所示的平行孔2在上下方向上的通过距离)均远大于相应的针孔3的通过长度(如图1所示的针孔3在上下方向上的通过距离)。

需要说明的是，放射性射线由待测物体7发出，经过准直器5，最终达到成像探测器1。在此过程中，针孔3可以限定一定入射角度的放射性射线通过针孔3进入平行孔2，也就是说，针孔3可以初步屏蔽入射角度较大的放射性射线。由于进入平行孔2的放射性射线的角度偏小，为进一步限定放射性射线的角度，使通过平行孔2到达成像探测器1的放射性射线尽量与平行孔2的中心轴线平行，需延长平行孔2的长度，也就是说，平行孔2的长度越长，对放射性射线的屏蔽效果越好，不同复合孔6所获得的投影的重叠率越低，由此可以提高图像的空间分辨率。

根据本发明的一些实施例，参照图1并结合图5-图7，准直器5上可以形成有多个复合孔6，由此可以提高小动物SPECT设备100的探测效率。在放射性射线的发射方向上，每个复合孔6中的针孔3的缩扩趋势相同。也就是说，沿放射性射线的发射方向，每个复合孔6的针孔3的通过面积的变化趋势(要么都逐渐减小、要么都逐渐增大、要么都先逐渐减小再逐渐增大)是相同的。优选地，每个针孔3的形状大小是完全一致的。由此可以使各个复合孔6所获得的投影的清晰度一致，提高图像的分辨率。

例如在如图1所示的示例中，准直器5上形成有多个复合孔6。其中，针孔3均形成为单圆台孔，每个针孔3的通过面积都是逐渐较小。也就是说，圆台形针孔3的直径较小的一端靠近平行孔2，直径较大的一端远离平行孔2。进一步地，每个针孔3的形状大小完全一致，由此可以简化针孔3的加工工艺。

在本发明的一些示例中，准直器5上形成有多个复合孔6，多个复合孔6可以多排多列对齐分布、或多排多列交错分布、或汇聚形分布。也就是说，当准直器5上形成为多个复合孔6时，复合孔6可以排列为多排多列对齐分布(参照图5)，也可以排列为多排多列交错分布(参照图6)，还可以排列为汇聚形分布(参照图7)。这样，可以根据不同的待测物体7和不同的成像要求选择复合孔6的不同排列方式，由此可以提高小动物SPECT设备100的灵活适用性。

例如在图5所示的实施例四中，准直器5上的复合孔6为多排多列对齐分布，具体地，准直器5上形成有呈五行六列矩阵形分布的复合孔6，此时，每一行的六个复合孔6的中心轴线位于同一水平平面，每一列的五个复合孔6的中心轴线位于同一竖直平面。这样，复合孔6的排列较为规整，由此便于加工，降低生产成本。

在如图6所示的实施例五中，复合孔6形成为多排多列交错分布，其中，每一列的多个复合孔6的中心轴线位于同一竖直平面，相邻两列的复合孔6的水平位置在竖直方向(图6所示的上下方向)上交错，且相邻两列的复合孔6在竖直方向(图6所示的上下方向)上错开半个复合孔6的距离。也就是说，左右两个相邻的复合孔6的中心轴线不在同一水平平面上，而是沿上下方向上错开半个复合孔6的距离。这样，在相同大小的准直器5上可以加工更多的复合孔6，由此可以增加放射性射线的入射效率，从而提高准直器5的探测效率。

在如图7和图8所示的实施例六中，复合孔6排列为圆形，且在圆心处也形成有一个复合孔6，此时，准直器5的复合孔6排列为汇聚形分布。与图5和图6所示的示例不同的是，汇聚形分布的复合孔6不都处于竖直状态，而是除圆心位置的复合孔6处于竖直状态外，其余的复合孔6均处于倾斜状态。这样，准直器5上的复合孔6可以对准一个聚焦区域，由此可以进一步放大待测物体7的图像。需要说明的是，复合孔6呈汇聚形分布时，复合孔6的倾斜角度可以根据成像要求进行设置，由此可以提高准直器5的适用性。

根据本发明的一些实施例，参照图3，准直器5可以包括分别单独加工的第一挡板4和第二挡板8，由此可以便于准直器5的加工成型，也有利于零部件的更换。在放射性射线的发射方向上，针孔3贯穿第一挡板4，平行孔2贯穿第二挡板8。也就是说，可以在第一挡板4上加工贯穿第一挡板4的针孔3，在第二挡板8上加工贯穿第二挡板8的平行孔2，然后将第一挡板4和第二挡板8装配在一起，从而使针孔3和平行孔2对接形成复合孔6。这样可以分别单独加工针孔3和平行孔2，由此可以简化复合孔6的加工，降低生产成本。

例如在图3所示的示例中，准直器5包括第一挡板4和第二挡板8，第一挡板4和第二挡板8为不同的零部件，且第一挡板4上形成有沿放射性射线发射方向贯穿第一挡板4的圆台形针孔3，第二挡板8上形成有沿放射性射线发射方向贯穿第二挡板8的平行孔2，第一挡板4与第二挡板8连接可以使针孔3和平行孔2对接形成复合孔6，由此可以简化复合孔6的加工工艺，提高复合孔6的加工精度。

在本发明的一些示例中，第一挡板4可以由金、钽、钨、铅、铀或铂制成，第二挡板8也可以由金、钽、钨、铅、铀或铂制成。由此可以根据不同的成像要求选择不同屏蔽效果的金属材料，从而降低生产成本。例如，第一挡板4可以选用金属钨制成，第二挡板8可以选用金属铂或者其他高密度合金材料制成。进一步地，第一挡板4和第二挡板8的材料可以相同。例如，第一挡板4和第二挡板8均可以选用金属钨制成。由此第一挡板4和第二挡板8可以具有相同的屏蔽性能，从而进一步提高准直器5的屏蔽效果。

根据本发明的一些实施例，参照图9和图10，平行孔2的横截面形状可以为圆形、椭圆形或多边形。由此可以简化平行孔2的加工成型，提高平行孔2的屏蔽效果。例如在图9所示的示例中，加工有单个平行孔2的第二挡板8的横截面可以形成为圆环形，此时平行孔2形成为圆形，由此，使平行孔2的加工更为简单。又如图10所示的示例中，加工有单个平行孔2的第二挡板8的横截面可以形成正六边环形，由此可以提高平行孔2对放射性射线的屏蔽效率。

根据本发明的一些实施例，参照图1，针孔3的横截面形状可以为圆形。由此不仅可以便于针孔3的加工成型，还可以最大限度的屏蔽掉多余的放射性射线，提高准直器5的屏蔽效果。需要说明的是，针孔3的直径越小，最后所获得图像的分辨率也越高。

下面参考图1简要描述根据本发明一个具体实施例的小动物SPECT设备100，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，小动物SPECT设备100包括准直器5和成像探测器1，其中，准直器5位于待测物体7和成像探测器1之间，且准直器5与成像探测器1之间的相对位置可调。成像探测器1可以接收来自待测物体7并经由准直器5限定角度后的放射性射线，并在成像探测器1上形成投影数据。

具体而言，准直器5上形成有多个复合孔6，复合孔6排列为多列，其中复合孔6包括顺次相连的针孔3和平行孔2。准直器5包括第一挡板4和第二挡板8，第一挡板4和第二挡板8采用相同的材料制成。第一挡板4上形成有沿放射性射线发射方向贯穿第一挡板4的针孔3，第二挡板8上形成有沿放射性射线发射方向贯穿第二挡板8的平行孔2，且平行孔2的长度大于针孔3的长度。其中，平行孔2的横截面为圆形，针孔3形成为圆台形，且圆台形针孔3的直径较小的一端靠近平行孔2。另外，针孔3的中心轴线和平行孔2的中心轴线重合，且在针孔3与平行孔2的对接处，平行孔2的直径大于针孔3的直径。

当对待测物体7体内的放射性物质分布进行检测时，放射性射线自待测物体7发射，首先到达第一挡板4，第一挡板4上的针孔3允许一定入射角度的放射性射线通过，并进入平行孔2，而其余的放射性射线则被第一挡板4屏蔽。当放射性射线进入平行孔2内，平行孔2进一步的限定放射性射线的入射角度，而其余射线则被第二挡板8屏蔽。优选地，到达成像探测器1的放射性射线平行于复合孔6的中心轴线，由此可以限制不同复合孔6之间的投影重叠。最终，成像探测器1接收到穿过复合孔6的放射性射线并形成投影数据。通过采集待测物体7不同断层的投影数据并进行断层重建，可以获得待测物体7的三维断层图像。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“轴向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种小动物SPECT设备，其特征在于，包括：

准直器和成像探测器，所述准直器位于待测物体和所述成像探测器之间以用于限定所述成像探测器接收到的放射性射线的角度，所述成像探测器用于接收由待测物体发射并通过准直器限定角度的放射性射线并形成投影数据进行断层重建获得待测物体的三维断层图像，其中，所述准直器上形成有至少一个用于使所述放射性射线穿过的复合孔，每个所述复合孔均包括沿所述放射性射线发射方向顺次连通的针孔和平行孔，在所述放射性射线的发射方向上，所述针孔的通过面积逐渐增大、或逐渐减小、或先逐渐减小再逐渐增大，所述平行孔的通过面积始终不变。

2.根据权利要求1所述的小动物SPECT设备，其特征在于，每个复合孔中、所述平行孔的与所述针孔相接的一端的边缘环绕在所述针孔的与所述平行孔相接的一端的边缘外、或与所述针孔的与所述平行孔相接的一端的边缘重合。

3.根据权利要求1所述的小动物SPECT设备，其特征在于，在所述放射性射线的发射方向上，每个复合孔中、所述平行孔的通过长度大于所述针孔的通过长度。

4.根据权利要求1所述的小动物SPECT设备，其特征在于，所述准直器上形成有多个所述复合孔，在所述放射性射线的发射方向上，每个所述复合孔中的所述针孔的缩扩趋势相同。

5.根据权利要求1所述的小动物SPECT设备，其特征在于，所述准直器上形成有多个所述复合孔，所述多个复合孔多排多列对齐分布、或多排多列交错分布、或汇聚形分布。

6.根据权利要求1所述的小动物SPECT设备，其特征在于，所述准直器包括分别单独加工的第一挡板和第二挡板，在所述放射性射线的发射方向上，所述针孔贯穿所述第一挡板，所述平行孔贯穿所述第二挡板。

7.根据权利要求6所述的小动物SPECT设备，其特征在于，所述第一挡板由金、钽、钨、铅、铀或铂制成，所述第二挡板由金、钽、钨、铅、铀或铂制成。

8.根据权利要求6所述的小动物SPECT设备，其特征在于，所述第一挡板和所述第二挡板的材料相同。

9.根据权利要求1所述的小动物SPECT设备，其特征在于，所述平行孔的横截面形状为圆形、椭圆形或多边形。

10.根据权利要求1所述的小动物SPECT设备，其特征在于，所述针孔的横截面形状为圆形。