CN106461791B - 在单光子发射计算机断层扫描中利用多发射能量来校准 - Google Patents

Abstract

为了针对定量SPECT的校准（24），多能量发射源（11）用于校准。基于来自多能量发射源的检测，在不同的发射能量下确定平面灵敏性和/或均匀性。为了估计（32）放射性浓度，基于在不同发射能量下的测量（26）的灵敏性和/或均匀性增加准确性。多能量发射源（11）可以可替换地或附加地用于校准（40）剂量校准器（15）。

Description

在单光子发射计算机断层扫描中利用多发射能量来校准

相关申请

本专利文档要求2014年6月12日提交的、序列号为62/011,066的临时美国专利申请在下的申请日的权益，所述美国专利申请由此通过引用被并入。

背景技术

本实施例涉及用于单光子发射计算机断层扫描（SPECT）的校准。对伽马相机的灵敏性和/或均匀性进行校准。

为定量SPECT成像提供校准。SPECT成像使用放射性示踪剂来确定患者体内的新陈代谢功能。例如，测量身体内组织对放射性示踪剂的摄取。检测来自放射性示踪剂的发射的计数。根据所检测的发射来重构来自不同位置的放射性示踪剂的放射性浓度。重构使用检测器的灵敏性和均匀性。如果使用类标准灵敏性或均匀性，则检测器特定的灵敏性或均匀性可能不同，这促成定量SPECT成像中可能的误差源。

可以通过使用剂量校准器来提供系统特定的灵敏性。通过使用以一个能量的源以及利用剂量校准器所测量的源的放射性来测量检测器的灵敏性。剂量校准器可能引入不确定性，尤其是在其中用于患者扫描的放射性同位素以与所述源不同的能量的情况下。类似地，用于测量均匀性校正的片状源可以是以与用于患者扫描的放射性同位素不同的能量。由于均匀性是发射能量相关的，因此能量中的该差异可能引入不确定性。

发明内容

作为介绍，下述优选实施例包括用于针对定量SPECT的校准的方法、系统、和非暂时性计算机可读介质。多能量发射源用于校准。基于来自所述多能量发射源的检测，在不同的发射能量下确定平面灵敏性和/或均匀性。为了估计放射性浓度，基于不同发射能量下的测量的灵敏性和/或均匀性增加准确性。多能量发射源可以可替换地或附加地被用于对剂量校准器进行校准。

在第一方面中，提供了一种用于针对定量SPECT的校准的方法。针对第一能量而测量伽马相机对校准源的第一系统特定的平面灵敏性或第一系统特定的均匀性。校准源具有多个发射能量峰值，包括第一能量和第二能量。针对第二能量而测量伽马相机对校准源的第二系统特定的平面灵敏性或第二系统特定的均匀性。根据第一和第二系统特定的平面灵敏性或第一和第二系统特定的均匀性来估计液体放射性示踪剂的放射性浓度。

在第二方面中，提供了一种用于针对定量SPECT的校准的方法。通过SPECT系统的检测器来定位长寿命的源。所述长寿命的源具有多个发射能量。检测器检测长寿命的源以多个发射能量的发射。根据长寿命的源以多个发射能量的发射来校准SPECT系统的检测器。

在第三方面中，提供了一种用于SPECT成像中的校准的系统。长寿命的点源可操作成以50keV和400keV之间的两个或多个峰值能量来生成发射。长寿命的点源被定位在剂量校准器中。处理器被配置成根据用于剂量校准器的能量并且根据通过剂量校准器对长寿命点源以所述两个或多个峰值能量的发射的测量来确定校正。

本发明由随后的权利要求来限定，并且本章节中没有什么应当被理解为对那些权利要求的限制。本发明的另外的方面和优点在以下结合优选实施例来被讨论并且可以稍后独立地或组合地被要求保护。

附图说明

组件和各图不一定是按比例的，代替地将强调置于说明本发明的原理上。此外，在各图中，同样的参考标号贯穿不同的视图指明对应的部分。

图1是用于定量SPECT中的校准的方法的一个实施例的流程图图解；

图2是用于剂量校准器的校准的方法的一个实施例的流程图图解；以及

图3是根据一个实施例的、用于SPECT成像中的校准的系统的框图。

具体实施方式

针对不同的发射能量来测量伽马相机对经工厂校准的长寿命点源的系统特定的灵敏性和/或均匀性。在多个不同伽马射线能量上的系统特定的灵敏性和/或均匀性校准提供更加特定于任何各种临床相关的同位素发射能量的校准。

准备具有以多个能量的发射的校准同位素。校准同位素当以各向同性点源形式使用时用于对多个发射能量下伽马相机的平面灵敏性进行校准。校准同位素当以片状源的形式使用时用于执行多个发射能量下的非本征均匀性校准并且还用于多个准直器。在用于具有以多个能量的发射的校准同位素的一个途径中，从长寿命（例如，t1/2＞3个月）的单发射同位素来准备“同位素混合物（cocktail）”。各个同位素的相对量基于其特定的放射性以及在获取时间上的最小计数率要求来被选择。在另一途径中，单个同位素具有多个间隔适宜（例如100keV间隔）的发射线。单个同位素被选择成具有通过其特定的放射性获取时间要求所确定的放射性。在又一途径中，通过使用同位素混合物或具有多个间隔适宜的发射线的单个同位素来对剂量校准器进行校准。

图1示出了用于定量单光子发射计算机断层扫描（SPECT）中的校准的方法的一个实施例。为了放射性浓度估计，确定伽马相机的平面灵敏性和/或均匀性。所述平面灵敏性和/或均匀性是针对患者体内所使用的放射性示踪剂的发射能量的。为了更有可能提供准确、系统特定的校准，通过使用多能量发射源来执行校准。为了摄取计算（例如，特定的摄取值计算），还以移除由于剂量和伽马相机二者所致的可变性的方式来校准来自患者体内所使用的液体放射性示踪剂的剂量。

所述方法适用于给定的SPECT系统。测量特定伽马相机的灵敏性和/或均匀性。所述测量规律地被执行，诸如SPECT系统的月度或其它周期校准的部分。可以在识别到需要（诸如对伽马相机的准直器或检测器的改变或损坏）时执行所述测量。

可以执行附加的、不同的或更少的动作。例如，不提供动作20、22、32和/或34。作为另一示例，在没有动作30的情况下执行动作28，或者在没有动作28的情况下执行动作30。利用以多个能量发射的校准源来测量平面灵敏性和均匀性中的仅仅一个或二者。在其它示例中，提供与定位患者、配置SPECT扫描仪和/或SPECT成像有关的动作。

动作以所示次序或不同的次序来被执行。例如，动作26在顺序的动作28或30中每一个之前执行（例如，动作26，然后动作28，然后动作26，然后动作30）。

在动作20中，伽马辐射的校准源被定位在距伽马相机的固定距离（例如20cm）处。可以使用任何距离。校准源是用于测量平面灵敏性的各向同性点源。校准源是用于测量均匀性的片状源。可以使用其它类型的源。

校准源是长寿命的、经工厂校准的源。校准源的放射性同位素相对于由患者摄入的或用于从患者发射伽马射线的放射性同位素是长寿命的。如果放射性同位素的半衰期足够长（例如大于2个月、3个月、6个月、1年或更多），则避免校准源的频繁更换。半衰期不是这么长使得特定的放射性对于校准源而言太低（例如小于1mCi/μg）。

校准源具有以不同能量的发射。以两个或多个级的能量被发射。多个发射能量峰值被用于校准。能量接近或类似于用于临床放射性示踪剂的发射能量，诸如在50-400keV内。校准源的发射具有显著强度或相当大的分支比（例如2、10、20、50或更高）使得可以在合理的时间内（例如小于1小时）执行测量。能量是稀疏的（例如，少数检测器可分离的峰值）。对于主峰值而言，最高能量小于400keV，但是可以更大。

在一个实施例中，通过两个或多个放射性示踪剂来生成发射。利用不同同位素的混合物来形成校准源。每个放射性示踪剂引起以不同能量的发射，因此所述混合物具有以一个能量发射的一个同位素以及以另一能量发射的另一同位素。可以使用多于两个同位素，从而提供具有以三个或多个能量的峰值能量发射的校准源。在一个示例性混合物中，混合139Ce和113Sn，从而提供137.6天和115.1天的半衰期、（a）165.9和（b）255.1和391.7的e-gamma，以及（a）80.0和（b）2.1和65.0的分支比。可以使用其它同位素。在该示例中，混合物的同位素之一具有两个主要能量峰值，从而提供针对两个同位素的混合物的三个能量峰值。

在另一实施例中，具有不同发射能量的放射性核素被使用，而不以混合物。利用具有多个主发射能量峰值或线或者主要发射能量峰值或线的同位素来形成校准源。例如，同位素是101Rh，其具有3.3年的半衰期，127.2、198.0和325.2的e-gamma以及68.0、73.0和11.8的相应分支比。可以使用其它多发射同位素。

在动作22中，伽马相机检测发射。随时间检测来自校准源的发射。伽马相机包括一些发射通过的准直器，以及将发射转换成数据的检测器。检测器前方的准直器限制由SPECT检测器检测到的光子的方向，因此每个检测到的发射相关联于能量以及从中发生发射的可能位置的线或锥。可以同样确定所述线或锥相对于检测器的横向定位。SPECT检测器包括光电倍增管或分层有闪烁晶体的其它光子检测器。沿着矩形或其它网格来布置光电倍增管，以提供用于检测伽马辐射的二维平面阵列。可以使用其它类型的检测器，诸如任何伽马检测器。

检测来自长寿命校准源的发射。检测器对发射进行检测，包括检测平面伽马相机上的位置以及所检测发射的能量。通过检测器来收集所检测伽马光子的计数。

针对不同的能量或获取窗口来获得所述计数。对于校准源的每个能量，进行计数。可以使用任何大小的窗口或能量范围，诸如峰值能量的20%。在能量窗口内的发射被包括在计数中。为两个或多个能量窗口中的每一个提供计数，从而对在相同时间来自相同校准源的发射进行计数。平面灵敏性和/或均匀性是能量相关的，所以针对分离能量的分离计数被用于确定针对不同能量的平面灵敏性和/或均匀性。

在动作24中，根据长寿命源以多个发射能级的发射来校准SPECT系统的伽马相机。一般而言，针对不同的发射能量来测量灵敏性（平面的和/或均匀性）。为校准来确定针对校准源的不同发射能量的灵敏性。

校准针对患者情况下所使用的放射性示踪剂的发射能量，因此可用校准灵敏性的池用于找到最接近的发射能量、周围的发射能量、或校准的所有发射能量。至少部分地从利用校准源所测量的平面灵敏性和/或均匀性的可用集合中导出针对放射性示踪剂的发射能量的平面灵敏性和/或均匀性。校准源灵敏性（平面的和/或均匀性）与任何的各种放射性示踪剂发射能量一起使用。所测量的对校准源的不同能量的灵敏性允许对任何放射性示踪剂的任何能级的更准确的校准。

处理器进行校准，诸如根据检测器计数和校准源的经查找或已知的放射性浓度来测量灵敏性。动作24的校准被示出为利用动作26、28和30来被执行。可以使用附加的、不同的或更少的动作，诸如不执行动作28或30中之一。

在动作26中，在两个或多个发射能量中的每一个下测量系统特定的（即正使用的特定伽马相机）平面灵敏性和/或均匀性。在上述示例性的多能量同位素或混合物中，在三个发射能量中的每一个下测量平面灵敏性和均匀性。

为了动作28中的平面灵敏性，确定从第一或初始计数到给定数目的计数的时间。灵敏性是计数数目除以时间和校准源的剂量。校准源的剂量或放射性浓度是已知的。可以使用灵敏性的其它计算。对点源的灵敏性提供了总体或伽马相机平面灵敏性。

针对两个或多个能量来测量平面灵敏性。在每个能量下测量来自各向同性点源的每单位时间的计数总数目（即计数率（count rate））。针对不同能量的这些计数率是相同或不同的。将计数率除以校准源的放射性浓度，从而提供作为能量的函数的灵敏性。

为了在针对给定患者的定量SPECT中使用，平面灵敏性被使用在重构中。患者摄入或被注入有以给定能量的放射性同位素。放射性同位素具有与校准源的能量之一相同的能量或与校准源的所有能量不同的能量。对于匹配的能量，使用针对该匹配的发射能量的平面灵敏性。对于不匹配的能量，使用针对校准源的最接近发射能量的平面灵敏性。可替换地，在从来自校准源的最接近的较高和较低能量到针对患者的放射性示踪剂的能量的平面灵敏性上执行加权内插。

作为可替换方案，与来自校准源的系统特定的平面灵敏性相组合地使用针对伽马相机的类标准。基于校准源能量下的类标准平面灵敏性与在该能量下的所测量平面灵敏性的差异来调整或变更伽马相机对放射性示踪剂的类标准平面灵敏性。在不同能量下来自校准源的测量集如以上讨论的那样用于找到与放射性示踪剂的能量最接近的一个或多个。

可以使用任何类或分组，诸如将一类定义为具有或没有特定准直器和/或闪烁体晶体的给定构造（例如材料和阵列配置）。对于给定的类，制造多个不同的伽马相机以在相应数目的不同SPECT系统中使用。不同类型的SPECT系统可以使用相同或不同类的检测器。

检测器的类具有对辐射源的类灵敏性。不同的类具有不同的灵敏性。在类内，给定的检测器可以具有不同的灵敏性，但是一般具有相似的灵敏性。对于类灵敏性，根据通过类的任何数目（例如数十个或数百个）成员的测量来计算平均灵敏性。

针对经工厂校准的长寿命点源的能量和针对用于患者的放射性示踪剂来测量类标准平面灵敏性。确定针对校准源的类标准的平面灵敏性与所测量的系统特定的平面灵敏性的差异。差异是比率、百分比或绝对值。通过具有在不同能量下的系统特定的平面灵敏性，某个范围的平面灵敏性可用于供任何的各种放射性示踪剂使用。可以选择最接近的校准源能量与放射性示踪剂的能量的差异。可以确定多个差异，诸如针对校准源的每个发射能量的一个，或者针对校准源的最接近的较高和较低能量与放射性示踪剂的能量的一个。

根据所述一个或多个差异来变更针对放射性示踪剂的类标准平面灵敏性。例如，最接近的校准源能量具有比类标准少2%的差异。作为另一示例，对校准源的各种能量的平面灵敏性的加权内插或曲线拟合指示了在放射性示踪剂能量下少2%的差异。放射性示踪剂的类标准平面灵敏性减少2%以提供系统特定的平面灵敏性。

对于在动作30中校准均匀性，校准是能量的函数。对于均匀性，灵敏性作为伽马相机或检测器上的位置的函数而变化。根据位置特定的计数来计算位置特定的灵敏性。片状源向平面检测器上的不同位置中的每一个均匀地发射（例如在10%容差内）。计算检测器上不同位置的灵敏性。

灵敏性跨伽马相机而变化。不同的位置具有不同的灵敏性。在参考位置处的灵敏性、平均灵敏性或平面灵敏性被用作参考。处理器计算与每个位置处的灵敏性方面的参考的差异。作为位置的函数的差异的集合是均匀性。所述差异是将根据位置而被应用于从患者检测的发射的计数的权重。可以使用变化的其它度量。可以使用均匀性的其它表示，诸如对差异的拟合表面或位置特定的灵敏性本身。

由于片状源以不同的能量发射，所以在不同能量中的每一个下测量均匀性。对于给定的能量，测量位置特定的灵敏性的一个均匀性集合。对于不同的能量，测量位置特定的灵敏性的另一均匀性集合。为任何数目的发射能量中的每一个提供均匀性。在不同发射能量下的均匀性是相同或不同的。跨伽马相机、针对校准源的不同能量来测量位置特定的灵敏性。

为了供给定的放射性示踪剂和患者使用，所使用的均匀性是来自校准源的不同能量的均匀性的函数。使用针对与放射性示踪剂能量最接近的校准源能量所测量的均匀性。可替换地，根据能量、针对每个位置处的权重来拟合曲线。在放射性示踪剂的能量下针对每个位置的权重选自曲线以创建针对放射性示踪剂能量的均匀性。在另一途径中，选择与放射性示踪剂能量最接近的较高和较低的校准能量。从针对所选校准能量的均匀性来内插针对放射性示踪剂能量的均匀性。在又一途径中，使用从类标准的偏移。

均匀性是非本征均匀性。对于在不同能量下的测量，使用伽马相机的检测器和准直器二者。在其它实施例中，均匀性是在没有准直器的情况下测量的本征均匀性。在一个实施例中，针对与给定检测器一起使用的多个不同准直器中的每一个而确定几何准直器校正矩阵。通过使用每个准直器而从非本征均匀性中因子分解（factor）本征均匀性，从而提供相应的准直器校正矩阵。对于给定的校准，根据所测量的本征均匀性和已知或所存储的准直器校正矩阵来确定当前的非本征均匀性。分离的本征均匀性和准直器校正矩阵用于重构。可替换地，使用非本征均匀性。

在动作32中，估计放射性浓度。作为通过SPECT成像系统的处理器的重构的部分来确定已经接收了液体放射性示踪剂的患者体内的放射性浓度。在将放射性示踪剂摄入或注入到患者体内之后，相对于检测器来定位患者和/或相对于患者来定位检测器。随时间检测来自患者体内的放射性示踪剂的发射。确定计数和/或计数率。为了确定患者体内发生发射的位置，所检测的发射被重构到对象空间中。

对于重构，通过使用对系统效应进行建模的系统矩阵或前向投影来重构放射性浓度（例如定量SPECT）。根据所检测的发射来重构容积或图像数据中发射的分布。作为计算机断层扫描中的重构的部分来根据计数估计针对每个位置（例如体元）的摄取数量或量。SPECT成像系统估计针对不同位置的所注入的放射性药物或示踪剂的放射性浓度。在定量SPECT中，目标是估计被注入到患者体内并分布在患者体内的示踪剂（即同位素）以kBq/ml的放射性浓度。

重构是迭代的并且包含成像形成物理学模型作为定量重构的先决条件。图像形成模型包括所检测的数据（例如，计数）、系统矩阵或前向投影、同位素性质（例如经校正的剂量值）和生物学。系统矩阵或前向投影表示系统的力学性质，包括平面灵敏性和/或均匀性。系统矩阵或前向投影可以包括其它信息（例如，如由SUV所表示的患者重量和注入时间）。

重构包括投影算子，所述投影算子能够模拟给定的SPECT系统或SPECT类。任何现在已知或稍后开发的重构方法可以被使用，诸如基于最大似然期望最大化（ML-EM）、定序子集期望最大化（OSEM）、惩罚加权最小二乘法（PWLS）、最大后验（MAP）、多模态重构、NNLS、或另一途径。

重构使用系统矩阵或前向投影，所述系统矩阵或前向投影表示发射的检测的各种方面，包括对成像物理学进行建模。成像物理学包括SPECT系统的方面，诸如SPECT系统的校准。系统矩阵或前向投影包括检测器灵敏性，诸如对于患者体内所使用的液体放射性示踪剂的系统特定的平面灵敏性和/或均匀性。系统特定的平面灵敏性和/或均匀性被使用在放射性浓度的估计中。使用系统特定的平面灵敏性和/或系统特定的均匀性用于通过重构引擎的放射性浓度估计可以产生准确且对相机特定的变化无或有较少响应的放射性浓度。

放射性浓度是来自校准源的不同能量的系统特定的平面灵敏性和/或均匀性的函数。针对每个能量来测量平面灵敏性和/或均匀性。该池用于基于与放射性示踪剂能量最接近的校准器能量来进行选择。池或集合中的单个成员被选择，或者多个成员被选择以用于内插。在另一途径中，对于池中所有成员的曲线拟合用于估计在任何能量下的平面灵敏性和/或均匀性。在又一途径中，池中的成员用于确定从类标准的偏移，并且所述偏移然后应用于针对放射性示踪剂的类标准。

在动作34中，处理器计算特定的摄取值（SUV）。SUV是作为放射性示踪剂的剂量的函数的放射性浓度。由提供者所指示的剂量可以被校正，诸如通过利用剂量校准器的校准或测量。放射性浓度表示在每个位置处的摄取量。该摄取量是所发射的辐射的度量，因此不针对被提供给患者的辐射剂量而被归一化。结果，比较来自不同时间的摄取可能并不有用，除非提供相同的剂量。通过计算SUV，提供针对剂量而归一化的摄取，从而允许不同度量的比较。放射性浓度除以所注入的剂量。可以使用其它函数。例如，SUV可以是患者的身体质量或其它物理特性的函数。以放射性浓度所表示的摄取量值针对剂量和身体质量二者而被归一化。

剂量被包括，作为系统矩阵或前向投影器的部分或作为重构中所使用的分离的同位素数据。可替换地，根据所重构的放射性浓度来计算SUV。

图2示出了用于SPECT中利用具有多个能量的校准源的校准的另一方法。附加于或可替换于平面灵敏性和/或均匀性校准，对剂量校准器进行校准。剂量校准器是用于测量放射性示踪剂的放射性的离子腔室或其它容器。剂量校准器的测量可以是发射能量相关的。

在动作38中，具有长寿命的一个或多个放射性同位素的多能量校准源被定位在剂量校准器中。例如，各向同性的点源被置于剂量校准器中。

在动作40中，利用校准源来对剂量校准器进行校准。校准源的放射性浓度是已知的。剂量校准器测量放射性。处理器计算在已知的放射性浓度和所测量的放射性浓度之间的差异。该差异用于对来自剂量校准器的对放射性示踪剂的所注入的放射性的测量进行加权或调整。

通过使用具有处于类似于放射性示踪剂能量的范围中的多个能量的校准源，剂量校准器的校准在相关范围中可以更准确。例如，来自校准源的发射在50-400keV之间而不是122keV和1.4meV。当剂量校准器用于测量放射性示踪剂的放射性时，所测量的放射性，在被调整以用于校准时，可以更准确。在根据放射性浓度来计算SUV中使用放射性值。

图3示出了用于SPECT成像中的校准的系统的一个实施例。所述系统包括SPECT扫描仪10、处理器12、存储器14和显示器16。处理器12、存储器14和/或显示器16是SPECT扫描仪10的部分或是分离的（例如计算机或工作站）。可以提供附加的、不同的、或更少的组件。例如，所述系统是没有SPECT扫描仪10的计算机。作为另一示例，提供用户输入端、患者床、或其它SPECT有关的设备。系统的其它部分可以包括功率供给、通信系统和用户接口系统。

SPECT扫描仪10是SPECT系统。作为SPECT系统，提供检测器18和准直器19。可以提供其它组件。可以使用任何现在已知或稍后开发的SPECT扫描仪10。

检测器18是与台架（gantry）连接的伽马相机。伽马相机是平面光子检测器，诸如具有晶体或闪烁体与光电倍增管或其它光学检测器。所述台架绕患者而旋转伽马相机。在患者的扫描期间，利用相机在相对于患者的不同位置或角度处检测发射事件。为了从在距检测器18的距离d处的校准源11（例如点状或片状的源）的灵敏性测量，伽马相机可以是静止的。

伽马相机包括准直器19。准直器19是铅、钨或者其它不透伽马射线的材料。准直器19包括用于限制伽马射线在检测器18上的入射角的孔或其它结构。可以使用任何现在已知或稍后开发的准直器19。

SPECT扫描仪10，通过使用检测器18，检测来自校准源11的发射以用于测量系统特定的灵敏性。作为点源，校准源11可以是在相对于检测器18的2D横向方向t上的任何位置处，但是优选被定于中心。作为片状源，校准源11被定位使得来自所述源的发射在给定准直器19的情况下可以在检测器18上的所有位置处被检测到。利用在任何距离d处的校准源11来测量发射。

校准源11是长寿命的、经工厂校准的源。可以使用任何大小的点源，诸如1mm³容器，其具有长寿命的放射性同位素。任何厚度、大小或形状可以用于片状源。校准源11的剂量是已知的，具有任何准确度。在工厂利用与在提供液体放射性示踪剂的实验室中所使用的相比具有更大准确性的设备来测量剂量。可以使用任何现在已知或稍后开发的源。校准源11由一个或多个放射性同位素形成以在不同的能量下或在不同能量峰值的情况下发射。可以使用以多个能量发射的放射性同位素和/或不同放射性同位素的混合物。校准源11相对于检测器18被定位以用于测量检测器或系统特定的灵敏性（例如平面灵敏性或均匀性）。

SPECT扫描仪10可以包括定时器。定时器测量从激活检测直到达到某个数目的计数的时段。随着时间来对检测器18所检测到的发射事件进行计数以计算灵敏性。SPECT扫描仪10，通过使用处理器12或另一处理器，被配置成测量在不同发射能量下检测器18对长寿命校准源11的系统特定的灵敏性（例如平面灵敏性和/或均匀性）。

为了对患者体内的摄取或放射性浓度进行成像，检测器18检测来自患者的发射。从有限源（即患者）中的任何位置发生发射。患者体内的放射性示踪剂迁移到与特定生物化学反应相关联的特定类型的组织或位置、与所述组织或位置连接或者以其它方式在所述组织或位置处集中。结果，从该类型的组织或反应的位置发生更大量的发射。例如，放射性示踪剂被设计成与葡萄糖摄取、脂肪酸合成或其它新陈代谢过程的位置链接。

SPECT扫描仪10，通过使用处理器12或另一处理器，被配置成通过向所检测的数据应用系统矩阵来重构所成像的容积。任何重构可以用于估计患者体内的放射性浓度。处理器12用于执行重构，或SPECT扫描仪10具有执行重构的另一处理器。SPECT扫描仪10从存储器14或缓冲器中访问所检测的发射事件来重构。系统矩阵或前向投影包括针对被提供给患者的液体放射性示踪剂的系统特定的平面灵敏性和/或均匀性。该平面灵敏性和/或均匀性由处理器12根据在校准源11的不同能量下测量的平面灵敏性和/或均匀性来确定。放射性示踪剂系统特定的平面灵敏性和/或均匀性用于重构。所述重构还可以使用针对被应用于患者的放射性示踪剂的剂量值。

处理器12是通用处理器、数字信号处理器、图形处理单元、专用集成电路、现场可编程门阵列、数字电路、模拟电路、其组合、或用于处理发射信息的其它现在已知或稍后开发的设备。处理器12是单个设备、多个设备或网络。对于多于一个设备，可以使用处理的并行或顺序划分。构成处理器12的不同设备可以执行不同的功能，诸如一个处理器（例如专用集成电路或现场可编程门阵列）用于重构并且另一个用于计算平面灵敏性和/或均匀性。在一个实施例中，处理器12是控制处理器或SPECT扫描仪10的其它处理器。在其它实施例中，处理器12是分离的工作站或计算机的部分。

处理器12依据所存储的指令来操作以执行本文中描述的各种动作，诸如动作24的校准、动作32的放射性浓度的估计和/或动作34的摄取值计算。处理器12可以控制动作22的执行。人员或机器人可以执行图1的动作20或图2的动作38。处理器12由软件和/或硬件来被配置以执行、控制执行和/或接收从图1和/或图2的动作中的任何或全部动作所产生的数据。

在一个实施例中，处理器12被配置成从检测器接收计数或计数率并且根据所述计数或达到计数的时间来测量系统特定的平面灵敏性和/或均匀性。校准器源的放射性浓度是已知的或从存储器中被访问，使得由处理器12通过使用在不同能量下的系统特定的平面灵敏性和/或均匀性来校准SPECT扫描仪10。处理器12基于在不同能量下的测量来确定平面灵敏性和/或均匀性以用于给定患者或放射性示踪剂。

所检测的发射事件或其它扫描数据被存储在存储器14中。数据以任何格式来被存储。存储器14是缓冲器、高速缓存、RAM、可移除介质、硬驱动器、磁性的、光学的、数据库或其它现在已知或稍后开发的存储器。存储器14是单个设备或者两个或多个设备的群组。存储器14是SPECT扫描仪10的部分或远程工作站或数据库，诸如PACS存储器。

存储器14存储校准器源11的剂量、在不同能量下测量的系统特定的平面灵敏性和/或在不同能量下测量的系统特定的均匀性。存储器14可以存储在处理的不同阶段的数据，诸如计数、达到计数的时间、表示所检测事件的没有进一步处理的原始数据、在重构之前的经滤波或阈值化的数据、经重构的数据、经滤波的重构数据、系统矩阵、投影数据、阈值、将显示的图像、已经显示的图像、或其它数据。存储器14或不同的存储器可以存储被加载到SPECT扫描仪10中或被提供给SPECT扫描仪10的类标准灵敏性。存储器14或不同的存储器存储任何校准信息。为了处理，数据绕过存储器14，被临时存储在存储器14中，或从存储器14被加载。

存储器14附加地或可替换地是具有处理指令的非暂时性计算机可读存储介质。存储器14存储对经编程的处理器12可执行的指令进行表示的数据。用于实现本文中所讨论的过程、方法和/或技术的指令被提供在非暂时性计算机可读存储介质或存储器（诸如高速缓存、缓冲器、RAM、可移除介质、硬驱动器、或其它计算机可读存储介质）上。计算机可读存储介质包括各种类型的易失性和非易失性存储介质。在图中图示的或本文中所述的功能、动作或任务响应于计算机可读存储介质中或其上存储的一个或多个指令集而被执行。功能、动作或任务独立于指令集、存储介质、处理器或处理策略的特定类型并且可以由单独或以组合而操作的软件、硬件、集成电路、固件、微代码等等来执行。同样地，处理策略可以包括多重处理、多重任务化、并行处理等等。在一个实施例中，指令存储在可移除介质设备上用于被本地或远程系统读取。在其它实施例中，指令存储在远程位置中用于通过计算机网络或在电话线路上传递。在还其它的实施例中，指令被存储在给定的计算机、CPU、GPU或系统内。

显示器16是CRT、LCD、等离子体屏幕、投影仪、打印机或用于示出图像的其它输出设备。显示器16显示经重构的功能容积的图像，诸如作为位置的函数而示出放射性浓度。患者的组织的摄取函数被表示在图像中。多平面重构、3D再现、或横截面成像可以用于根据所重构容积的体元来生成图像。可替换地或附加地，由处理器12所得到的任何量可以被显示，诸如SUV和/或SUV中的改变。可以确定其它量，诸如针对区域的平均SUV或放射性浓度，在预定单位容积中的最大SUV、峰值SUV，放射性浓度中的变化，或总SUV。

剂量校准器15是用于测量剂量的离子腔室或其它容器。剂量校准器15被示出为连接到SPECT扫描仪10的处理器12，但是可以代替地具有其自己的处理器或连接到具有另一处理器的计算机。可以不提供SPECT扫描仪10。

以点源形式的长寿命的源11被定位在剂量校准器15中。源11是用于校准SPECT扫描仪10的相同或不同的源11。源11以50keV和400keV之间的两个或多个峰值能量来生成发射。这些能量类似于用于临床SPECT成像的能量。

处理器12被配置成根据用于剂量校准器15的能量来确定校正。来自源11的发射被测量。发射是以不同的能量峰值。来自剂量校准器15的所测量发射被处理器12接收。处理器12确定在通过剂量校准器15测量的放射性浓度与源11的已知放射性浓度中的差异。所述差异被处理器12用作校正以用于对通过剂量校准器15的其它测量进行校准。

虽然以上已经通过参考各种实施例而描述了本发明，但是应当理解的是，在不偏离本发明的范围的情况下可以做出许多改变和修改。因此意图的是，前述详细描述被视为说明性的而不是限制性的，并且理解到是以下权利要求、包括所有等同物意图限定本发明的精神和范围。

Claims (20)

1.一种用于针对定量单光子发射计算机断层扫描（SPECT）的校准的方法，所述方法包括：

针对第一能量而测量（26）伽马相机对校准源的第一系统特定的平面灵敏性或第一系统特定的均匀性，所述校准源具有多个发射能量峰值，包括第一能量和第二能量；

针对第二能量而测量（26）伽马相机对校准源的第二系统特定的平面灵敏性或第二系统特定的均匀性；以及

根据所述第一和第二系统特定的平面灵敏性或第一和第二系统特定的均匀性来估计（32）液体放射性示踪剂的放射性浓度。

2.根据权利要求1所述的方法，其中估计（32）放射性浓度包括随着第一和第二能量中与液体放射性示踪剂的放射性示踪剂能量最接近的而选择第一或第二系统特定的平面灵敏性或均匀性。

3.根据权利要求1所述的方法，其中估计（32）放射性浓度包括基于液体放射性示踪剂的放射性示踪剂能量而从第一和第二系统特定的平面灵敏性或均匀性内插。

4.根据权利要求1所述的方法，其中估计（32）放射性浓度包括根据利用伽马相机从患者体内的液体放射性示踪剂所测量的计数来重构放射性浓度，所述重构是包括系统特定的平面灵敏性项或均匀性项的系统矩阵的函数。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括根据液体放射性示踪剂的放射性浓度和经校正的剂量值来计算（34）特定的摄取值。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括针对校准源的第三能量来测量（26）伽马相机对校准源的第三系统特定的平面灵敏性或第三系统特定的均匀性，其中估计（32）包括根据第三系统特定的平面灵敏性或均匀性来估计（32）。

7.根据权利要求1所述的方法，其中针对第一和第二能量而测量（26）包括在校准源中不同同位素的混合物、以第一能量发射的第一同位素和以第二能量发射的第二同位素的情况下测量。

8.根据权利要求1所述的方法，其中针对第一和第二能量而测量（26）包括在具有多个发射能量峰值的单个同位素的情况下测量。

9.根据权利要求1所述的方法，其中针对第一和第二能量而测量（26）包括测量第一和第二系统特定的平面灵敏性，所述校准源包括各向同性的点源（11）。

10.根据权利要求9所述的方法，其中估计（32）放射性浓度包括根据第一或第二能量下的类标准灵敏性分别与所测量的第一或第二系统特定的平面灵敏性的差异来变更针对液体放射性示踪剂的类标准平面灵敏性。

11.根据权利要求9所述的方法，其中测量（26）第一和第二系统特定的平面灵敏性包括在针对校准源已知的剂量的情况下测量第一和第二总计数数目和获取第一和第二计数数目的第一和第二时间。

12.根据权利要求1所述的方法，其中针对第一和第二能量而测量（26）包括测量第一和第二系统特定的均匀性，所述校准源包括片状源。

13.根据权利要求12所述的方法，其中测量（26）第一和第二系统特定的均匀性包括针对第一和第二能量、跨伽马相机而测量位置特定的灵敏性。

14.根据权利要求12所述的方法，其中测量（26）第一和第二系统特定的均匀性包括分别测量第一和第二非本征均匀性校正。

15.根据权利要求14所述的方法，还包括确定（24）针对用于伽马相机的多个准直器中每一个的几何准直器校正矩阵，所述确定是第一和第二非本征均匀性校正的函数。

16.根据权利要求1所述的方法，还包括利用校准源来校准（40）剂量校准器（15）。

17.一种用于针对定量单光子发射计算机断层扫描（SPECT）的校准的方法，所述方法包括：

通过SPECT系统的检测器来定位（20）长寿命的源，所述长寿命的源具有多个发射能量；

通过检测器来检测（22）由所述长寿命的源以多个发射能量的发射；以及

根据由所述长寿命的源以多个发射能量的发射来校准（40）SPECT系统的检测器。

18.根据权利要求17所述的方法，其中校准（40）检测器包括根据能量来校准（40）检测器的平面灵敏性。

19.根据权利要求17所述的方法，其中校准（40）检测器包括根据能量来校准（40）检测器的均匀性。

20.一种用于单光子发射计算机断层扫描（SPECT）成像中的校准的系统，所述系统包括：

剂量校准器（15）；

长寿命的点源（11），其可操作成以在50keV和400keV之间的两个或多个峰值能量来生成发射，所述长寿命的点源（11）被定位在剂量校准器（15）中；以及

处理器（12），其被配置成根据用于剂量校准器（15）的能量以及根据通过剂量校准器（15）对在长寿命点源（11）的所述两个或多个峰值能量下的发射的测量来确定校正。