CN109846503B - 一种全角度符合pet探测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种全角度符合PET探测方法，其特征在于，包括以下步骤：1)探测腔组装步骤：由复数个PET探测模件相邻形成整体封闭的探测腔；2)放入探测对象步骤：以打开探测腔的一端或上下打开或左右分开的形式打开探测腔，放入探测对象；3)获取图像步骤：闭合探测腔，在保持整体封闭的状态下进行PET探测，一次获取探测腔内探测对象的全体静态图像或者全体动态图像。该探测腔闭合状态下所有空隙截面积均小于前述PET探测晶体中最小一个的面积；整体封闭的探测腔是圆柱形形态或者胶囊状形态或者椭球状形态或者正多棱柱形态。
Description
技术领域
本发明涉及PET探测方法的技术领域，尤其涉及一种现有技术中没有出现过的一次性取得可信的全身动态图像的PET探测方法，一种全角度符合的PET探测方法。
背景技术
正电子发射断层成像(Positron Emission Tomography,以下简称PET)设备被广泛应用于动物和人体(以下简称扫描对象)的特异性成像。在PET成像时，需要首先向扫描对象注射正电子核素标记的示踪剂，然后对示踪剂在扫描对象的分布进行成像，对示踪剂标记的部位的成像特异性强，且可以动态成像，识别度极高。
PET采用符合探测的数据采集方式，当两个恰恰相对的探测器晶体上同时检测到511keV的伽马射线的时候，称为真实符合事件，才会把这两个伽马射线作为一个有效的正电子事例，这个正电子事例的发生位置在两个晶体之间的直线上，也就是我们要检测的部位。这条直线被称为反应线Line of Reaction，以下简称LOR。
图4是现有技术中PET探测器的LOR示意图，在PET视野内任意一点的灵敏度由穿过该点的所有LOR所覆盖的立体角所决定，LOR覆盖的立体角越大，该点的灵敏度越大，这种灵敏度与位置的关系如图3所示，越靠近重心灵敏度越高，反之边缘处灵敏度非常低。图4中两个发生位置对比明显可以看到，一个位置在探测器轴向视野的中心，一个位置不在轴向视野的中心而在边缘部位，首先所有位置发生的LOR都有很大一部分检测不到，其次，由于位置不同导致从不同位置发生的LOR的被检测到的几率差别也极大，对于从中心的发生位置发生的LOR绝大部分，只要不是水平或者接近水平都可以被检测到，被检测到的比率高达50％-60％，从边缘发生位置发生的LOR只有一些垂直或者接近垂直于轴向的才可以被检测到，倾斜角度稍大的就有LOR线的一端在检测器之外而导致真实符合事件无法被检测到，能够被检测到的从非中心的发生位置的LOR数量明显低于中心点的LOR数量，这也就导致了所有的发声位置灵敏度都有缺失，且随着发生位置偏离LOR中心，灵敏度越来越低。
传统的PET的探测方法，由于探测器的轴向深度不足，每次只能够对比较有限的局部进行扫描，只能针对部分感兴趣区域成像，生成图像的灵敏度也不足，例如检测器环的深度/长度为30cm，则实际上只能检测一个部位，比如人体的腹部，而且由于角度的问题，大部分的LOR的光电子射向探测器环的开口部，得到图像的灵敏度只在10％左右，极大地提高灵敏度对于传统的PET设备是不可能完成的任务，传统的PET设备如附图1所示。
对于特殊情况下，为了获取全身药物代谢的情况，现有技术中出现了延长PET设备的轴向视野。轴向视野的长度/深度超过或接近扫描对象长度的时候，就可以对扫描对象进行全身动态成像。例如，在Cherry等人所著的Sci.Transl.Med，vol.9,eaaf6169(2017)15March2017之中，通过将人体PET的探测器环的轴向延伸到2米，可以对人体进行全身动态显像。但是这些全身成像设备的PET的探测器环仅仅是在轴向延长了探测器的长度/深度。这种探测器环设计的问题在于扫描视野内的灵敏度不够均匀，灵敏度在探测器整体中间处最高，随着位置从中心沿着轴线向探测器两端移动，灵敏度快速下降，到探测器的两端的位置下降到很低的程度，甚至为零，图2为现有技术中的延长PET设备。这样虽然使得一次成像能捕捉到的范围大大增加，但是得到的图像仍然有很大问题，即灵敏度不均衡，且不仅不均衡，离LOR的近乎完全的捕捉还有极大距离。
但是从上面的分析可以看出，仅仅是延长探测器环，其还不能一次性地较好地得到全身图像或者是全身动态图像，越是靠近头足部位，取得的图像数据的置信度就越是存疑，并没有从根本上解决一次性全身成像或者一次全身动态成像的问题。对于如何以LOR近乎全捕捉的方式快速一次生成全身图像，现有技术还没有意识到这一问题，也没有针对这一问题进行有意义的探索。
发明内容
本发明的第一目的是解决现有技术中所存在的LOR在捕捉中大量流失，无法一次近乎完全捕捉，以一次生成全高灵敏度的全身图像的问题，针对这种没有有效方案的状况，给出一种完善的PET探测方法，在这种装置之下，可以弥补一味地加长探测器环的长度/深度却仍然无法一次性获取可信的全身图像的问题，这一解决问题的方式在现有技术尚未出现，甚至现有技术中都没有明确地提出如前的存在的灵敏度缺陷的问题。现有技术都认为，加长了即可获取全身图像，但是却没有想过这样的全身图像仍是不符使用的，达不到要求的。尤其是在获取动态图像时，延长的PET探测环在其接近两头的部位获取的动态图像仍然是不可信的。
一种全角度符合PET探测方法，其特征在于：1)探测腔组装步骤：由复数个PET探测模件相邻形成整体封闭的探测腔，每个PET探测模件都由PET探测晶体和光电传感器阵列和光导组成，PET探测晶体均向腔内方向布置；2)放入探测对象步骤：以打开探测腔的一端或上下打开或左右分开的形式打开探测腔，放入探测对象；3)获取图像步骤：闭合探测腔，在保持整体封闭的状态下进行PET探测，一次获取探测腔内探测对象的全体静态图像或者全体动态图像。
所述整体封闭具体是指，该探测腔的闭合状态下的所有空隙截面积均小于前述PET探测晶体中最小一个的面积；所述整体封闭的探测腔是圆柱形形态或者胶囊状形态或者椭球状形态或者正多棱柱形态的其中一种。步骤(2)中，探测腔上下或左右分成两半，两半探测腔各自具备支撑结构,分别用于支撑两半探测腔；左右两半探测腔的开启和闭合利用位于下方的直线导轨实现，上下两半探测腔的开启和闭合利用位于侧方的竖直的直线导轨实现；所述直线导轨是扫描床移动用直线导轨。
如前所述的全角度符合PET探测方法：当所述整体封闭的探测腔是圆柱状形态，由中间的桶部和两端的两个平面端盖组成；该桶部由若干个探测模件环紧密排列组成圆柱状，每个探测模件环由一定数量的探测模件以晶体向内方式圆周排列成环状；该平面端盖由一定数量的探测模件以晶体向内方式平行排列成圆盘状，其形成的近似为圆形的平面端盖内侧面的尺寸大于前述桶部的圆形开口。当所述整体封闭的探测腔是圆柱状形态，其中间的桶部以轴线水平的状态放置，探测腔外部具有外壳，外壳由桶部外表面的桶部外壳和两个平面端盖外表面的端盖外壳组成，两个平面端盖外壳均以一个或一个以上的合页或铰链的方式与桶部外壳连接，以使得在闭合时形成整体封闭的探测腔，并具有一个或一个以上的闭合时的固定卡扣装置；
当所述整体封闭的探测腔是胶囊状形态，由中间的桶部和两端的两个内凹曲面端盖组成；该桶部由若干个探测模件环紧密排列组成圆柱状，每个探测模件环由一定数量的探测模件以晶体向内方式圆周排列成环状；该内凹曲面端盖由一定数量的探测模件以晶体向内指向的方式以曲面弧度排列，其形成的向内凹的曲面的端盖，垂直于桶部轴线的横剖面，大于前述桶部的圆形开口。当所述整体封闭的探测腔是胶囊状形态，其中间的桶部以轴线水平的状态放置，探测腔外部具有外壳，外壳由桶部外表面的桶部外壳和两个内凹曲面端盖外表面的端盖外壳组成，两个内凹曲面端盖外壳均以一个或一个以上的合页或铰链的方式与桶部外壳连接，以使得在闭合时形成整体封闭的探测腔，并具有一个或一个以上的闭合时的固定卡扣装置；所述内凹曲面端盖是半球状端盖或者少于一半的椭球状端盖或者少于一半的球冠状端盖其中之一。
当所述整体封闭的探测腔是椭球状形态，其a＞b＝c，且由上下两半椭球或者左右两半椭球组成或者左右两半椭球中间夹放桶部的其中之一的方式组成，所述上下两半椭球镜像对称，所述左右两半椭球镜像对称；该桶部由若干个探测模件环紧密排列组成圆柱状，每个探测模件环由一定数量的探测模件以晶体向内方式圆周排列成环状。
当所述整体封闭的探测腔是椭球状形态且其中间夹放桶部时，其中间的桶部以轴线水平的状态放置，探测腔外部具有外壳，外壳由桶部外表面的桶部外壳和两个左右两半椭球外表面的半椭球外壳组成，两个半椭球外壳均以一个或一个以上的合页或铰链的方式与桶部外壳连接，以使得在闭合时形成整体封闭的探测腔，并具有一个或一个以上的闭合时的固定卡扣装置；椭球状形态的探测腔中间夹放的桶部是圆柱状桶或者从满足a＞b＝c的某个椭球上截取的中间部分的桶部。
当所述整体封闭的探测腔是椭球状形态且由上下两半椭球或者左右两半椭球组成时，探测腔外部具有外壳，该外壳由适配上下两半椭球或者左右两半椭球的上下两半椭球外壳或者左右两半椭球外壳组成，上下两半椭球外壳或者左右两半椭球外壳均以一个或一个以上的合页或铰链的方式与桶部外壳连接，以使得在闭合时形成整体封闭的探测腔，并具有一个或一个以上的闭合时的固定卡扣装置。
当所述整体封闭的探测腔是正多棱柱状形态，由中间的桶部和两端的两个平面端盖组成；该桶部由若干个探测模件环紧密排列组成正多棱柱状，每个探测模件环由一定数量的探测模件以晶体向内方式圆周排列成正多边形状；该平面端盖由一定数量的探测模件以晶体向内方式平行排列成圆盘状，其形成的近似为圆形的平面端盖内侧面的尺寸大于前述桶部的正多边形开口。当所述整体封闭的探测腔是正多棱柱状形态，其中间的桶部以轴线水平的状态放置，探测腔外部具有外壳，外壳由桶部外表面的桶部外壳和两个平面端盖外表面的端盖外壳组成，两个端盖外壳均以一个或一个以上的合页或铰链的方式与桶部外壳连接，以使得在闭合时形成整体封闭的探测腔，并具有一个或一个以上的闭合时的固定卡扣装置。
如前所述的全角度符合PET探测方法，其特征在于：在每两个PET探测模件之间都连接着符合电路；所述每个PET探测模件的具体构造为，外面有探测器外壳包裹，内部靠外设置有光电传感器阵列，内部靠内设置有PET探测晶体，光电传感器阵列和PET探测晶体之间设置有光导，光导既与光电传感器阵列紧密耦合，也与PET探测晶体紧密耦合；所述PET探测晶体材质是闪烁晶体，该闪烁晶体由1个或者1个以上的晶体块组成。
所述PET探测晶体选自锗酸铋(BGO)晶体、碘化钠(NaI)晶体、NaI(Tl)单晶晶体、硅酸镥(LSO)晶体、硅酸钆(GSO)晶体、硅酸钇镥(LYSO)的其中一种或多种；所述晶体块，具体是由复数个晶体条组成的晶体条阵列或者由1个或者1个以上整体切割的晶体组成；在每个探测模件环之间装设有高原子序数物质制成的隔片或者部分探测模件环之间装设有高原子序数物质制成的隔片或者所有探测模件环之间均不装设隔片；所述高原子序数物质是铅或钨；所述正多棱柱是正六棱柱或正八棱柱，所述正多边形是正六边形或正八边形。
如前所述的全角度符合PET探测方法，其特征在于：所述晶体条阵列由复数个晶体条组成；所述1个或者1个以上的晶体块，每一个晶体块是由1个或者1个以上的整体切割的晶体组成。
当所述整体封闭的探测腔是胶囊状形态时，探测腔的具体设置如下：探测腔分成左右两半，左、右两半探测腔各自具备左、右支撑结构,分别用于支撑左右两半探测腔；左、右两半探测腔的开启和闭合利用位于下方的直线导轨实现；所述直线导轨是扫描床移动用直线导轨，所述直线导轨下方为调整该导轨高度用的垫块，导轨以上的床体组件可沿该导轨整体移动；该扫描床可以具有扫描床支柱，由于该扫描床支柱需要占用空间而可以就此去除部分PET探测模件。
所述步骤(2)中，所述左右分开的形式打开探测腔，具体是左、右两半探测腔支撑结构(1)带动左、右两半探测腔沿导轨(2)向左右两边分开；所述步骤(2)中的放入检测对象，是将检测对象转移到扫描床的合适位置；所述步骤(3)中的闭合探测腔，是指扫描床及扫描床体支架(5)沿扫描床用直线导轨(3)移动到扫描位置，并将左、右两半探测腔闭合；所述步骤(3)中，计算时以飞行时间法对于真实符合事件LOR进行筛选；在所述步骤(3)完成之后，左、右两半探测腔沿直线导轨向左右分开，扫描床移动出扫描位置，替换检测对象，重复步骤(1)-(3)。
本发明的优点是，主要可以分为两点，一是彻底解决了一次性获取全身图像和全身动态图像的问题，利用本发明的探测器，几乎所有的真实符合事件的LOR都能被即时捕捉到，则从根本上确保了一次成像的成功率，二是彻底解决了发生事件捕捉的灵敏度问题，举例而言，如果仅仅是从加长探测器长度的角度考虑，要使得1米多的人体所有的发生位置都得到高灵敏度的捕捉，则探测器长度可能需要达到4米长，才能使得全身捕捉的灵敏度都能达到要求，这样是非常不经济的，因为如锗酸铋等晶体价格昂贵，以本发明的方式要比4米长的探测器环用料更少，但是实现的效果更好，几乎是全部发生部位的灵敏度都差不多的效果，这是现有技术没有人想到也没有人做到的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术的传统PET探测器环与待测对象的示意图；
图2是近年来出现的轴向加长的探测器环与待测对象的示意图；
图3是轴向加长探测器环对于内部各部位灵敏度不同的示意图；
图4是轴向加长探测器环中，不同的检测点的LOR能被捕捉到的示意图；
图5是中间的桶部和两端的两个平面端盖组成的探测腔示意图；
图6是中间的桶部和两端的两个内凹曲面状端盖组成的探测腔示意图
图7是一整个椭球状的封闭探测腔的示意图；
图8是部分外壳剖开的一个PET探测模件的示意图；
图9是左、右两半探测腔如何进行探测的示意图；
图10是胶囊状形态且由圆柱状桶部的身体和两个半球状端盖组成的探测腔示意图。
附图标记对应装置为，1、探测对象、2、PET探测模件、3、托架、4、底座、5、光电传感器阵列、6、光导、7、PET探测晶体、左、右两半探测腔8、左、右支撑结构9、直线导轨10、扫描床移动用直线导轨11、垫块12、扫描床体13、扫描床支架14、三角形的支撑部15、圆柱形支撑部16。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
具体实施方式
一种全角度符合PET探测方法，其特征在于：1)探测腔组装步骤：由复数个PET探测模件相邻形成整体封闭的探测腔，每个PET探测模件都由PET探测晶体和光电传感器阵列和光导组成，PET探测晶体均向腔内方向布置；2)放入探测对象步骤：以打开探测腔的一端或上下打开或左右分开的形式打开探测腔，放入探测对象；3)获取图像步骤：闭合探测腔，在保持整体封闭的状态下进行PET探测，一次获取探测腔内探测对象的全体静态图像或者全体动态图像。
由所述复数个PET探测模件相邻形成整体封闭的探测腔，PET探测晶体均向腔内方向布置。这里的PET探测晶体均向腔内方向布置，是指晶体的探测面都向内布置，以便于探测LOR。所述的由所述复数个PET探测模件相邻形成整体封闭的探测腔，这里是将本申请提到的多种整体封闭的探测腔的具体形式进行了有效提炼，有介于本申请对各种整体封闭的便利情况都进行了研究和试制，将本申请的腔提炼成整体封闭的探测腔是合理有效的。
所述整体封闭具体是指，该探测腔的闭合状态下的所有空隙截面积均小于前述PET探测晶体中最小一个的面积；所述整体封闭的探测腔是圆柱形形态或者胶囊状形态或者椭球状形态或者正多棱柱形态的其中一种。
该探测腔的所有空隙截面积均小于前述PET探测晶体中最小一个的面积。介于PET探测晶体和光电传感器阵列和光导的形制，本申请PET探测模件都是长方体或正方体或者类似长方体或类似正方体的形状，需要合理地安排每一个PET探测模件的位置，以使得整体探测腔没有大的空隙露出，影响本申请技术方案的实现，该探测腔的所有空隙截面积均小于前述PET探测晶体中最小一个的面积，经过这样的限制，避免了过大的空隙的产生。前述PET探测晶体中最小一个的面积，可以是4*4平方厘米、5*5平方厘米、6*6平方厘米、7*7平方厘米、8*8平方厘米、9*9平方厘米、10*10平方厘米其中之一。
实施例1
如前所述的全角度符合PET探测方法：当所述整体封闭的探测腔是圆柱状形态，由中间的桶部和两端的两个平面端盖组成；该桶部由若干个探测模件环紧密排列组成圆柱状，每个探测模件环由一定数量的探测模件以晶体向内方式圆周排列成环状；该平面端盖由一定数量的探测模件以晶体向内方式平行排列成圆盘状，其形成的近似为圆形的平面端盖内侧面的尺寸大于前述桶部的圆形开口。当所述整体封闭的探测腔是圆柱状形态，其中间的桶部以轴线水平的状态放置，探测腔外部具有外壳，外壳由桶部外表面的桶部外壳和两个平面端盖外表面的端盖外壳组成，两个平面端盖外壳均以一个或一个以上的合页或铰链的方式与桶部外壳连接，以使得在闭合时形成整体封闭的探测腔，并具有一个或一个以上的闭合时的固定卡扣装置；
这种中间是圆柱状形态，两面平面端盖的方式加工难度一般，其中其形成的近似为圆形的平面端盖，由于本申请PET探测模件都是长方体或正方体或者类似长方体或类似正方体的形状，因此其只能是近似为圆形，而一般不是完整圆形，因为PET探测模件边缘很难做成扇形以配合。在两个平面端盖紧贴时，三部分也形成了整体封闭的探测腔。图5给出了中间的桶部和两端的两个平面端盖组成的探测腔示意图。
实施例2
当所述整体封闭的探测腔是胶囊状形态，由中间的桶部和两端的两个内凹曲面端盖组成；该桶部由若干个探测模件环紧密排列组成圆柱状，每个探测模件环由一定数量的探测模件以晶体向内方式圆周排列成环状；该内凹曲面端盖由一定数量的探测模件以晶体向内指向的方式以曲面弧度排列，其形成的向内凹的曲面的端盖，垂直于桶部轴线的横剖面，大于前述桶部的圆形开口。当所述整体封闭的探测腔是胶囊状形态，其中间的桶部以轴线水平的状态放置，探测腔外部具有外壳，外壳由桶部外表面的桶部外壳和两个内凹曲面端盖外表面的端盖外壳组成，两个内凹曲面端盖外壳均以一个或一个以上的合页或铰链的方式与桶部外壳连接，以使得在闭合时形成整体封闭的探测腔，并具有一个或一个以上的闭合时的固定卡扣装置；所述内凹曲面端盖是半球状端盖或者少于一半的椭球状端盖或者少于一半的球冠状端盖其中之一。
这种中间是桶部形态，两端内凹曲面状端盖的方式加工难度一般，端盖部需要三维立体设计，尤其是由于本申请PET探测模件都是长方体或正方体或者类似长方体或类似正方体的形状，需要一定的空间设计以保证检测效果，并避免空隙过大，内凹曲面状端盖在与中间桶部接触的边缘部位，为了保持紧密接触将其设计成圆环形或近似圆环形。在两个内凹曲面端盖紧贴时，三部分也形成了整体封闭的探测腔。
如前所述的一种全角度符合PET探测器阵列，所述内凹曲面状端盖，具体是半球状端盖、少于一半的椭球状端盖或少于一半的球冠状端盖三种情形之一。这里内凹曲面状端盖最容易设计的形式就是半球状端盖，但是出于节省材料的需要，也可以设计成少于一半的球冠状端盖，出于适当加长的需要，也可以设计成少于一半的椭球状端盖。出于设计和使用、检测的需要，这里的内凹曲面端盖均设计成相对于中心轴对称的，端盖在与中间桶部接触的边缘部位，为了保持紧密接触将其设计成圆环形或近似圆环形。在两个内凹曲面端盖紧贴时，三部分也形成了整体封闭的探测腔。图6是中间的桶部和两端的两个内凹曲面状端盖组成的探测腔示意图。虽然特殊的内凹曲面端盖没有进一步图示，但是本领域技术人员就此设计并实施半球状端盖、少于一半的椭球状端盖或少于一半的球冠状端盖三种情形之一不存在设计制造上的障碍。图10给出了探测腔是胶囊状形态且由圆柱状桶部的身体和半球状两个端盖组成的探测腔形态。
实施例3
当所述整体封闭的探测腔是椭球状形态，其a＞b＝c，且由上下两半椭球或者左右两半椭球组成或者左右两半椭球中间夹放桶部的其中之一的方式组成，所述上下两半椭球镜像对称，所述左右两半椭球镜像对称；该桶部由若干个探测模件环紧密排列组成圆柱状，每个探测模件环由一定数量的探测模件以晶体向内方式圆周排列成环状。
当所述整体封闭的探测腔是椭球状形态且其中间夹放桶部时，其中间的桶部以轴线水平的状态放置，探测腔外部具有外壳，外壳由桶部外表面的桶部外壳和两个左右两半椭球外表面的半椭球外壳组成，两个半椭球外壳均以一个或一个以上的合页或铰链的方式与桶部外壳连接，以使得在闭合时形成整体封闭的探测腔，并具有一个或一个以上的闭合时的固定卡扣装置；椭球状形态的探测腔中间夹放的桶部是圆柱状桶或者从满足a＞b＝c的某个椭球上截取的中间部分的桶部。
当所述整体封闭的探测腔是椭球状形态且由上下两半椭球或者左右两半椭球组成时，探测腔外部具有外壳，该外壳由适配上下两半椭球或者左右两半椭球的上下两半椭球外壳或者左右两半椭球外壳组成，上下两半椭球外壳或者左右两半椭球外壳均以一个或一个以上的合页或铰链的方式与桶部外壳连接，以使得在闭合时形成整体封闭的探测腔，并具有一个或一个以上的闭合时的固定卡扣装置。
整体呈椭球状形态，目前看来是较为节约探测晶体的一种处理方式，尤其是对于长条形的检测对象，这样设计既满足了探测晶体需要节约使用的需要，又能较低成本地实现整体封闭的探测腔，当然出于设计和制作，后期LOR计算采集数据考虑，这个标准椭球状腔最好设计成a＞b＝c的形态，这种轴对称的椭球便于设计制作以及数据采集，如何非要制作不是轴对称的椭球也是可以的，但是不是轴对称的椭球不仅设计制作复杂，而且后期数据计算难以定位和计算，现实中基本难以实际应用。为了一定意义上降低设计难度，该椭球状形态也可以是左右两半椭球中间夹放桶部，该桶部可以是圆柱状或者截取不同的a＞b＝c的椭球中部状，这样也是类似椭球状形态，本申请认为其也属于椭球状形态之中的实施方式，这样的拼接式设计便于在现有技术上进行修改，实际设计制作难度也稍低，也是实际可取的实施方式。图7是一整个椭球状的封闭探测腔的示意图。
实施例4
当所述整体封闭的探测腔是正多棱柱状形态，由中间的桶部和两端的两个平面端盖组成；该桶部由若干个探测模件环紧密排列组成正多棱柱状，每个探测模件环由一定数量的探测模件以晶体向内方式圆周排列成正多边形状；该平面端盖由一定数量的探测模件以晶体向内方式平行排列成圆盘状，其形成的近似为圆形的平面端盖内侧面的尺寸大于前述桶部的正多边形开口。当所述整体封闭的探测腔是正多棱柱状形态，其中间的桶部以轴线水平的状态放置，探测腔外部具有外壳，外壳由桶部外表面的桶部外壳和两个平面端盖外表面的端盖外壳组成，两个端盖外壳均以一个或一个以上的合页或铰链的方式与桶部外壳连接，以使得在闭合时形成整体封闭的探测腔，并具有一个或一个以上的闭合时的固定卡扣装置。
这种正多棱柱的形态的探测腔非常容易设计、制作和维护，缺点是要多浪费一些探测晶体，而且每个棱处的结合和承托需要一定的辅助手段，这种形态很容易想象出，这里不给出图示示意。出于美观或者设计的一般理念，最常见的设计中，所述正多棱柱是正六棱柱或正八棱柱，所述正多边形是正六边形或正八边形。
实施例5
如前所述的全角度符合PET探测方法，其特征在于：在每两个PET探测模件之间都连接着符合电路；所述每个PET探测模件的具体构造为，外面有探测器外壳包裹，内部靠外设置有光电传感器阵列，内部靠内设置有PET探测晶体，光电传感器阵列和PET探测晶体之间设置有光导，光导既与光电传感器阵列紧密耦合，也与PET探测晶体紧密耦合；所述PET探测晶体材质是闪烁晶体，该闪烁晶体由1个或者1个以上的晶体块组成。
所述符合电路是计算LOR所必须的，可以最迅速地将真实符合事件的LOR筛选出来。所述探测器外壳，在PET探测晶体之外的部分，设计成开口状，或者所用的材质不影响正电子发射信号采集。
所述PET探测晶体选自锗酸铋(BGO)晶体、碘化钠(NaI)晶体、NaI(Tl)单晶晶体、硅酸镥(LSO)晶体、硅酸钆(GSO)晶体、硅酸钇镥(LYSO)的其中一种或多种；所述晶体块，具体是由复数个晶体条组成的晶体条阵列或者由1个或者1个以上整体切割的晶体组成；在每个探测模件环之间装设有高原子序数物质制成的隔片或者部分探测模件环之间装设有高原子序数物质制成的隔片或者所有探测模件环之间均不装设隔片；所述高原子序数物质是铅或钨；所述正多棱柱是正六棱柱或正八棱柱，所述正多边形是正六边形或正八边形。这里即使完全不装设隔片，也能够实施该技术方案，但是装设隔片能够适当地减少串扰和PET探测模件相互之间的电磁影响，是一种可以考虑的方式，这里的隔片可以是全部装设，也可以是根据具体情况和需要在某些模件之间的位置装设，而其他位置不装设，都是可以的。
如前所述的全角度符合PET探测方法，其特征在于：所述晶体条阵列由复数个晶体条组成；所述1个或者1个以上的晶体块，每一个晶体块是由1个或者1个以上的整体切割的晶体组成。
实施例6
当所述整体封闭的探测腔是胶囊状形态时，探测腔的具体设置如下：探测腔分成左右两半，左、右两半探测腔各自具备左、右支撑结构,分别用于支撑左右两半探测腔；左、右两半探测腔的开启和闭合利用位于下方的直线导轨实现；所述直线导轨是扫描床移动用直线导轨，所述直线导轨下方为调整该导轨高度用的垫块，导轨以上的床体组件可沿该导轨整体移动；该扫描床可以具有扫描床支柱，由于该扫描床支柱需要占用空间而可以就此去除部分PET探测模件。
这里具体描述胶囊状形态下，探测腔如何分成两半，如图9所示，左、右两半探测腔8各自具备左、右支撑结构9，分别用于支撑左右两侧探测器。这样的分开的支撑结构，使得探测腔的左右分开成为可能，每一侧的探测腔重量都很大，不可能期待其能够悬空或者简单地挂载、吊置等方式开合。
探测腔左右开合用直线导轨10，这使得左、右两半探测腔的开合能够精确进行，且能够自动控制，如图9中所示，该探测腔用的直线导轨可以有两个，且相互间平行。
为了方便移动检测对象和进行检测，如图9中，还设置了扫描床移动用直线导轨11，为了调整检测的高度，导轨下方为调整该导轨高度用的垫块12，导轨以上的床体组件可沿该扫描床移动用导轨整体移动，该扫描床移动用导轨11也可以如图9中示出的是平行的两个，且相互间平行，出于设置的考虑，这里扫描床移动用导轨与前面直线导轨是相互垂直的。
该扫描床体13为了能悬空置于探测腔之中，其下面还具有扫描床支架14，该扫描床支架连接扫描床以及扫描床移动用导轨11，并制成所述扫描床以便于检测，所述扫描床支架为前后两个，且每个支架均由三角形的支撑部15和一根圆柱形支撑部16组成，如图9所示。
为了给封闭后的扫描床支柱腾出空间，这里采取了缩减至少对应的2-4个PET探测模件的尺寸或者拿掉2-4个PET探测模件的方式，为了电磁屏蔽考虑，扫描床支柱上可以套上一块带孔的屏蔽电磁信号的板。
实施例7
对于前述步骤(1)-(3)，1)探测腔组装步骤：由复数个PET探测模件相邻形成整体封闭的探测腔，每个PET探测模件都由PET探测晶体和光电传感器阵列和光导组成，PET探测晶体均向腔内方向布置；2)放入探测对象步骤：以打开探测腔的一端或上下打开或左右分开的形式打开探测腔，放入探测对象；3)获取图像步骤：闭合探测腔，在保持整体封闭的状态下进行PET探测，一次获取探测腔内探测对象的全体静态图像或者全体动态图像。
所述步骤(1)中，可以进行开闭的测试，以及在刚开机后，利用一个非生命体的空白用模体放入，进行预扫描，进行正式测试前的预测试。然后在步骤(2)，使得PET探测模件处于待命状态。
所述步骤(2)中，所述左右分开的形式打开探测腔，具体是左、右支撑结构9带动左、右两半探测腔8沿直线导轨10向左右两边分开；所述步骤(2)中的放入检测对象，是将检测对象转移到扫描床体13的合适位置；所述步骤(3)中的闭合探测腔，是指扫描床体13及扫描床支架14沿扫描床移动用导轨11移动到扫描位置，并将左、右两半探测腔8闭合。
所述步骤(3)中，计算时以飞行时间法对于真实符合事件LOR进行筛选。
在所述步骤(3)完成之后，左、右两半探测腔8沿直线导轨10向左右分开，扫描床体13移动出扫描位置，替换检测对象，重复步骤(1)-(3)。
所述静态图像可以是任何图像格式的图像，所述动态图像可是是连续的任意格式的视频流，也可以是连续获取的一连串图像，可以以类似CT图的形式展示和用于识别。
本申请中PET的基本工作过程如下：(A)使用加速器生产正电子发射同位素；用正电子发射体标记有机化合物成为化学示踪剂；先用体外核素放射源做一次透射CT，记录透射投影数据，这组数据后来要被用于衰减补偿，然后把正电子核素示踪剂注射到观测体内，(B)在体外利用探测器环探测γ光子的衰变地点；数据处理和图象重建；(C)结果揭示。本申请的方法的检测方式(1)-(3)都是在前述步骤(B)之内，步骤(A)和步骤(C)用多种现有技术的实施方式都可以完成。为本领域技术人员所知。
本申请所述的静态图像采集，是将探测到的湮没事件按LOR进行计数存放在一个投影数据矩阵里，使它能重建一组静态的断层图像；本申请所述的动态采集，实际是一组相继的静态采集，用来观察放射性药物的运动过程。具体成像的方式可以是PET探测器探测到同一环内正电子湮灭时转换成的一对γ光子所分别命中的环上晶体条的位置，并把这些位置信号转换成电信号，连同γ光子的能量信号和到达时刻的时间信息一起送到后续的电子前端放大和符合系统中去，此后就把经选出的真实的符合事例所命中的两个探测器晶体条的数据经计算机接口，送到后面的计算机系统去。计算机将探测到的湮没事件按LOR进行计数存放在一个投影数据矩阵(sinogram m atrix)里，是按层保存的，每层的数据都包含了特定角度的信息，即对于每一个特定角度的采样都是这个角度上所有LOR值的线性积分。在每一层投影数据矩阵(sinogram m atrix)中，矩阵的行与列分别代表角度值与放射性采样，通过数学运算和图像重建，从这些投影数据重建出物体内选定层面的图像，重建放射性药物分布的断层图像。
这里的图像重建可以采用二维重建与三维重建。二维图像重建包括解析法和迭代法。解析法是以中心切片定理为基础的反投影方法，常用的是滤波反投影法。在滤波反投影法FBP中，将某一角度下的Ram p滤波和低通窗滤波后的投影数据，按其投影方向的反向，向回涂抹于整个空间，从而得到一个二维分布。该方法的优点是操作简便，易于临床实现，但是抗噪声能力差，在采集数据相对欠采样和热源尺寸较小情况下，往往难以得到令人满意的重建图像，并且其定量精度较差。滤波反投影法在投影数据不包含噪声的时候可以准确地重现示踪剂在体内的分布，该算法经常用于噪声较小的图像重建，例如头部图像。迭代法是属于数值逼近算法，即从断层图像的初始计值出发，通过对图像的估计值进行反复修正，使其逐渐逼近断层图像的真实值。可从一个假设的初始图像出发，采用迭代的方法，将理论投影值同实测投影值进行比较，在某种最优化准则指导下寻找最优解。迭代法求解过程是：a.假定一初始图像；b.计算该图像投影；c.同测量投影值对比；d.计算校正系数并更新初始图像值；e.满足停步规则时，迭代中止，否则以新的重建图像作为初始图像从b步开始。计数的核医学成像中可发挥其高分辨的优势。迭代法最大的缺点是计算量大，计算速度慢，较难满足临床实时重建的需求。在PET中常用的迭代法包括最大似然法(M axim umLikelihoodExpectation M axim ization，MLEM)和有序子集最大似然法(Ordered SubsetExpectation M axim ization，OSEM)算法。OSEM是近年来发展完善的快速迭代重建算法，它具有空间分辨好、抗噪能力强、速度快于其它迭代法等优点，已在新型的核医学断层影像设备中广为应用，是目前PET临床中主要的、实用的迭代算法。OSEM算法将投影数据分成n个子集，每次重建时只使用一个子集对投影数据进行校正，重建图像时更新一次，这样所有的子集都对投影数据校正一次，和传统的迭代算法M LEM相比，在近似相同的计算时间和计算量下，重建图像被刷新了n倍，大大加快了图像重建速度，缩短了重建时间。
三维重建方式，效果更好，但是所涉及的数据很大，例如，一个具有N个探测环的探测器，3D扫描获得的数据有N个与轴向相垂直的投影数据矩阵(sinogram m atrix)，N(N-1)个不垂直的投影数据矩阵(sinogram m atrix)，而2D扫描模式仅有2N-1个矩阵数据。对采集到的三维数据，可以直接采用三维重建方法，为了提高运算速度，减少运算量，通常采用重组的方法即PET的准3D重建的方法，将三维数据重组成二维数据，再用二维重建方法得到各断层图像。三维重建的困难在于容积数据采集的不完整性，未能采集到的数据必须由2D重建的断层图像的正弦图数据通过某种算法估计得到，测量得到的投影数据与估算数据一起通过滤波反投影法进行三维重建。迭代法最大优点之一是可以根据具体成像条件引入与空间几何有关的或与测量值大小有关的约束和条件因子，如可进行对空间分辨不均匀性的校正，散射衰减校正，物体几何形状约束，平滑性约束等控制迭代的操作，从而获得更加精确的重建图像。随着计算能力的提升，三维重建逐渐变为一般方式。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种全角度符合PET探测方法，其特征在于：
(1)探测腔组装步骤：由复数个PET探测模件相邻形成整体封闭的探测腔，每个PET探测模件都由PET探测晶体和光电传感器阵列和光导组成，PET探测晶体均向腔内方向布置；
(2)放入探测对象步骤：以左右分开的形式打开探测腔，放入探测对象；
步骤(2)中，探测腔左右分成两半，两半探测腔各自具备支撑结构,分别用于支撑两半探测腔；
(3)获取图像步骤：闭合探测腔，在保持整体封闭的状态下进行PET探测，一次获取探测腔内探测对象的全体静态图像或者全体动态图像；
左右两半探测腔的开启和闭合利用位于下方的第一直线导轨实现；
所述步骤(2)中，所述左右分开的形式打开探测腔，具体是左、右两半探测腔支撑结构带动左、右两半探测腔沿第一直线导轨向左右两边分开；
所述整体封闭具体是指，该探测腔的闭合状态下的所有空隙截面积均小于前述PET探测晶体中最小一个的面积；
所述整体封闭的探测腔是圆柱形形态或者胶囊状形态或者椭球状形态或者正多棱柱形态的其中一种；
在每两个PET探测模件之间都连接着符合电路；
所述每个PET探测模件的具体构造为，外面有探测器外壳包裹，内部靠外设置有光电传感器阵列，内部靠内设置有PET探测晶体，光电传感器阵列和PET探测晶体之间设置有光导，光导既与光电传感器阵列紧密耦合，也与PET探测晶体紧密耦合；
当所述整体封闭的探测腔是圆柱状形态时，其由中间的桶部和两端的两个平面端盖组成；该桶部由若干个探测模件环紧密排列组成圆柱状，每个探测模件环由一定数量的探测模件以晶体向内方式圆周排列成环状；该平面端盖由一定数量的探测模件以晶体向内方式平行排列成圆盘状，其形成的近似为圆形的平面端盖内侧面的尺寸大于前述桶部的圆形开口；
当所述整体封闭的探测腔是胶囊状形态时，其由中间的桶部和两端的两个内凹曲面端盖组成；该桶部由若干个探测模件环紧密排列组成圆柱状，每个探测模件环由一定数量的探测模件以晶体向内方式圆周排列成环状；该内凹曲面端盖由一定数量的探测模件以晶体向内指向的方式以曲面弧度排列，其形成的向内凹的曲面的端盖，垂直于桶部轴线的横剖面，大于前述桶部的圆形开口；
当所述整体封闭的探测腔是椭球状形态时，其a＞b＝c，且由左右两半椭球组成或者左右两半椭球中间夹放桶部的其中之一的方式组成，所述左右两半椭球镜像对称；该桶部由若干个探测模件环紧密排列组成圆柱状，每个探测模件环由一定数量的探测模件以晶体向内方式圆周排列成环状；
当所述整体封闭的探测腔是正多棱柱状形态时，其由中间的桶部和两端的两个平面端盖组成；该桶部由若干个探测模件环紧密排列组成正多棱柱状，每个探测模件环由一定数量的探测模件以晶体向内方式圆周排列成正多边形状；该平面端盖由一定数量的探测模件以晶体向内方式平行排列成圆盘状，其形成的近似为圆形的平面端盖内侧面的尺寸大于前述桶部的正多边形开口。
2.如权利要求1所述的全角度符合PET探测方法，其特征在于：
当所述整体封闭的探测腔是圆柱状形态，其中间的桶部以轴线水平的状态放置，探测腔外部具有外壳，外壳由桶部外表面的桶部外壳和两个平面端盖外表面的端盖外壳组成，两个平面端盖外壳均以一个或一个以上的合页或铰链的方式与桶部外壳连接，以使得在闭合时形成整体封闭的探测腔，并具有一个或一个以上的闭合时的固定卡扣装置；
当所述整体封闭的探测腔是胶囊状形态，其中间的桶部以轴线水平的状态放置，探测腔外部具有外壳，外壳由桶部外表面的桶部外壳和两个内凹曲面端盖外表面的端盖外壳组成，两个内凹曲面端盖外壳均以一个或一个以上的合页或铰链的方式与桶部外壳连接，以使得在闭合时形成整体封闭的探测腔，并具有一个或一个以上的闭合时的固定卡扣装置；所述内凹曲面端盖是半球状端盖或者少于一半的椭球状端盖或者少于一半的球冠状端盖其中之一；
当所述整体封闭的探测腔是椭球状形态且其中间夹放桶部时，其中间的桶部以轴线水平的状态放置，探测腔外部具有外壳，外壳由桶部外表面的桶部外壳和两个左右两半椭球外表面的半椭球外壳组成，两个半椭球外壳均以一个或一个以上的合页或铰链的方式与桶部外壳连接，以使得在闭合时形成整体封闭的探测腔，并具有一个或一个以上的闭合时的固定卡扣装置；椭球状形态的探测腔中间夹放的桶部是圆柱状桶或者从满足a＞b＝c的某个椭球上截取的中间部分的桶部；
当所述整体封闭的探测腔是椭球状形态且由左右两半椭球组成时，探测腔外部具有外壳，该外壳由适配左右两半椭球的左右两半椭球外壳组成，左右两半椭球外壳均以一个或一个以上的合页或铰链的方式与桶部外壳连接，以使得在闭合时形成整体封闭的探测腔，并具有一个或一个以上的闭合时的固定卡扣装置；
当所述整体封闭的探测腔是正多棱柱状形态，其中间的桶部以轴线水平的状态放置，探测腔外部具有外壳，外壳由桶部外表面的桶部外壳和两个平面端盖外表面的端盖外壳组成，两个端盖外壳均以一个或一个以上的合页或铰链的方式与桶部外壳连接，以使得在闭合时形成整体封闭的探测腔，并具有一个或一个以上的闭合时的固定卡扣装置。
3.如权利要求2其中所述的全角度符合PET探测方法，其特征在于：
所述PET探测晶体材质是闪烁晶体，该闪烁晶体由1个或者1个以上的晶体块组成。
4.如权利要求3其中所述的全角度符合PET探测方法，其特征在于：
所述PET探测晶体选自锗酸铋(BGO)晶体、碘化钠(NaI)晶体、NaI(Tl)单晶晶体、硅酸镥(LSO)晶体、硅酸钆(GSO)晶体、硅酸钇镥(LYSO)的其中一种或多种；
所述晶体块，具体是由复数个晶体条组成的晶体条阵列或者由1个或者1个以上整体切割的晶体组成；
在每个探测模件环之间装设有高原子序数物质制成的隔片或者部分探测模件环之间装设有高原子序数物质制成的隔片或者所有探测模件环之间均不装设隔片；
所述高原子序数物质是铅或钨；
所述正多棱柱是正六棱柱或正八棱柱，所述正多边形是正六边形或正八边形。
5.如权利要求4其中所述的全角度符合PET探测方法，其特征在于：
还设有扫描床移动用直线导轨，所述扫描床移动用直线导轨下方设有调整扫描床移动用直线导轨高度用的垫块，扫描床移动用直线导轨以上的床体组件可沿扫描床移动用直线导轨整体移动；扫描床移动用直线导轨与第一直线导轨是相互垂直的；
该扫描床可以具有扫描床支柱，由于该扫描床支柱需要占用空间而可以就此去除部分PET探测模件。
6.如权利要求5其中所述的全角度符合PET探测方法，其特征在于：
所述步骤(2)中的放入探测对象，是将探测对象转移到扫描床的合适位置；
所述步骤(3)中的闭合探测腔，是指扫描床及扫描床体支架(5)沿扫描床移动用直线导轨移动到扫描位置，并将左、右两半探测腔闭合；
所述步骤(3)中，计算时以飞行时间法对于真实符合事件LOR进行筛选；
在所述步骤(3)完成之后，左、右两半探测腔沿第一直线导轨向左右分开，扫描床移动出扫描位置，替换探测对象，重复步骤(1)-(3)。
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