CN113133772A - Pet-ct系统及扫描方法 - Google Patents
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Abstract
本发明中的PET‑CT系统，其包括多个PET探测器、多个CT探测器及多个X射线源。所述多个PET探测器沿周向分布，且沿轴向分布，围成一具有轴向长度的检测区域；所述多个CT探测器沿周向分布，且沿轴向分布；与多个PET探测器围成同一检测区域；所述多个X射线源沿周向分布，且沿轴向分布，至少部分所述X射线源发射的X射线可被部分或全部CT探测器接收透射辐射。本发明提供了一种PET‑CT系统，共用机架减小了占用空间；PET探测器和CT探测器若稀疏排布，则减少了所需探测器数量，从而降低了制造成本，而PET探测器和CT探测器若紧密排布，则增强了信号的接收能力，从而提高了图像质量。
Description
技术领域
本发明涉及PET-CT系统及扫描方法。
背景技术
正电子发射型计算机断层显像(简称“PET”)是一种功能成像模式。在实施PET检查时，首先需要向被测物体内注入放射性药物(例如，氟代脱氧葡萄糖FDG)，该药物在体内代谢旺盛区域聚集，并通过图像反映出来，具体过程为：放射性核素衰变释放正电子，正电子在行进几毫米后遇到负电子发生湮灭，产生一对方向相反(180度)能量为511keV的光子，并被PET探测器捕捉；经过一系列的计算和校正，重建出被测物体内药物聚集的三维图像。一般认为，PET成像分辨率较低，可提供与代谢相关的功能信息。
计算机断层扫描(简称“CT”)是利用被测物体各部分结构对X射线的衰减程度不同来成像的，具体过程为：X射线源和CT探测器相对放置并围绕被测物体旋转，CT探测器采集穿透物体的X射线，根据其强度计算出各部分的衰减系数。CT成像比PET成像的分辨率高，可提供结构信息。
由此，PET-CT是将功能性成像(PET)与结构性成像(CT)结合起来的成像技术。现有的PET-CT设备基本采用两个分离的机架结构，即单独的CT机架和单独的PET机架分别采集CT数据集和PET数据集。整个PET-CT成像扫描过程中，被测物体从一个机架部分移动到另一个机架，从而形成了两个分离的不同的成像平面。这种方法存在着许多缺陷：分离的机架占用空间大、成本高，在空间较小的地方无法满足安装要求；分离机架的扫描在时间和空间上不一致，加大了PET图像和CT图像配准的难度，降低了精确度。
发明内容
本发明的目的之一是为了克服现有技术中的不足，提供一种占用空间小的PET-CT系统及扫描方法。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种PET-CT系统，其特征在于，包括：
多个PET探测器，所述多个PET探测器沿周向分布，且沿轴向分布，围成一具有轴向长度的检测区域；
多个CT探测器，所述多个CT探测器沿周向分布，且沿轴向分布；与多个PET探测器围成同一检测区域；
多个X射线源，所述多个X射线源沿周向分布，且沿轴向分布，至少部分所述X射线源发射的X射线可被部分或全部CT探测器接收透射辐射。
根据本发明的一个实施例，所述多个PET探测器、多个CT探测器和/或多个X射线源三者分布方式相同或不相同。
根据本发明的一个实施例，所述多个PET探测器、多个CT探测器和/或多个X射线源均匀分布或非均匀分布。
根据本发明的一个实施例，所述多个PET探测器、多个CT探测器和/或多个X射线源的分布方式包括：
PET探测器、CT探测器和/或X射线源其中之一或多个沿周向排列一圈，每一圈沿周向呈圆形、椭圆形或多边形中的一种或多种分布，沿轴向，分布有平行的多圈；
PET探测器、CT探测器和/或X射线源其中之一或多个呈连续的一条螺旋线、平行的多条螺旋线和/或错位的多条螺旋线。
根据本发明的一个实施例，每一圈中的多个PET探测器、多个CT探测器和/或多个X射线源依次间隔排列或无间隔排列。
根据本发明的一个实施例，沿周向，多个PET探测器和/或CT探测器排列组成闭合或非闭合的一圈探测器；沿轴向，设置有多圈探测器，多圈探测器种类相同或不相同，多圈探测器的数量相同或不相同。
根据本发明的一个实施例，沿周向，多个PET探测器依次排列组成闭合或非闭合的一圈；每一圈和/或每多圈PET探测器为一组，每一组PET探测器的圈数相同或不相同；每两组PET探测器之间设置有一圈或多圈CT探测器。
根据本发明的一个实施例，沿周向，每两个和/或每多个PET探测器之间设置有一个CT探测器和/或多个CT探测器，组成闭合或非闭合的一圈；每一圈和/或每多圈PET探测器为一组，每一组PET探测器的圈数相同或不相同；每两组PET探测器之间设置有一圈或多圈CT探测器。
根据本发明的一个实施例，沿周向，所述X射线源分布于PET探测器和/或CT探测器之间；或者
沿周向，所述X射线源依次排列组成一圈，一圈和/或多圈X射线源间隔分布于一圈探测器和/或多圈探测器之间。
根据本发明的一个实施例，所述多个X射线源位于所述多个CT探测器和/或多个PET探测器围成的检测区域之内、之外和/或与所述多个CT探测器和/或多个PET探测器共同围成所述检测区域。
根据本发明的一个实施例，部分或全部所述X射线源位于所述多个CT探测器围成的检测区域之内，且可移动至所述检测区域之外地设置。
根据本发明的一个实施例，所述多个PET探测器和/或多个CT探测器之间设置有允许X射线穿过的间隙。
根据本发明的一个实施例，还包括机架，所述多个PET探测器、多个CT探测器设置于同一机架上。
根据本发明的一个实施例，所述多个PET探测器形状和尺寸相同或不相同；所述多个CT探测器形状和尺寸相同或不相同；所述多个X射线源形状和尺寸相同或不相同；所述PET探测器、CT探测器和X射线源三者形状和尺寸相同或不相同。
PET-CT系统扫描方法，其特征在于，包括步骤：
控制X射线源开启和关闭，直到所有射线源均被开启和关闭为止；
X射线源发出射线束穿过被检测物体，CT探测器接收并输出电信号；
根据CT探测器产生的电信号进行CT图像的重建；
被检测物体内的放射性药剂发出伽马辐射由PET探测器接收，PET探测器输出电信号；
根据PET探测器产生的电信号进行PET图像的重建；
将CT图像与PET图像融合，得到合成的PET-CT图像。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供了一种PET-CT系统，共用机架减小了占用空间；PET探测器和CT探测器若稀疏排布，则减少了所需探测器数量，从而降低了制造成本，而PET探测器和CT探测器若紧密排布，则增强了信号的接收能力，从而提高了图像质量；PET扫描和CT扫描在物理上固有地对准，避免了之后复杂的配准过程，提高了图像配准精度；在CT工作模式下，X射线源以阵列的方式围绕被检测区域，不需要旋转即可完成对被检测物体的成像，避免了复杂机械结构的设计，减少了旋转时机械振动对图像质量的影响；共用机架、阵列式扫描以及被检测物体和扫描床的固定，加快了成像速度，能更好地应用于动态成像领域。
附图说明
图1为PET-CT系统的原理示意图。
图2为棋盘格分布的PET探测器和CT探测器以及X射线源圆环状阵列的组合方式示意图。
图3为按照图2的探测器与射线源排布方式所组成的PET-CT系统结构示意图。
图4-1为总体紧密、横向稀疏的PET探测器和CT探测器分布示意图。
图4-2为总体紧密、纵向稀疏的PET探测器和CT探测器分布示意图。
图4-3为总体紧密、棋盘格分布的PET探测器和CT探测器分布示意图。
图4-4为总体稀疏、横向稀疏的PET探测器和CT探测器分布示意图。
图5-1为图3立体结构中，射线源嵌入探测器阵列的轴向剖面示意图。
图5-2为射线源位于探测器圆柱状阵列外围的轴向剖面示意图。
图5-3为射线源位于探测器圆柱状阵列内部的轴向剖面示意图。
图6为纵向稀疏分布的PET探测器和CT探测器以及X射线源连续螺旋线阵列的组合方式示意图。
图7为按照图6的探测器与射线源排布方式所组成的PET-CT一体化结构示意图。
图8为斜向稀疏分布的PET探测器和CT探测器以及X射线源三螺旋线阵列的组合方式示意图。
图9为按照图8的探测器与射线源排布方式所组成的PET-CT一体化结构示意图。
图10为八棱柱三维结构的探测器阵列的示意图。
图11为有缺口椭圆柱三维结构的探测器阵列的示意图。
图12为根据图1所述PET-CT系统的方法流程图。
具体实施方式
本发明中的PET-CT系统，其包括多个PET探测器、多个CT探测器及多个X射线源。所述多个PET探测器沿周向分布，且沿轴向分布，围成一具有轴向长度的检测区域；所述多个CT探测器沿周向分布，且沿轴向分布；与多个PET探测器围成同一检测区域；所述多个X射线源沿周向分布，且沿轴向分布，至少部分所述X射线源发射的X射线可被部分或全部CT探测器接收透射辐射。
根据本发明的其中一个方案，所述多个PET探测器、多个CT探测器和/或多个X射线源三者分布状态相同或不相同。根据本方案，既可以是多个PET探测器分布方式相同或不同，多个CT探测器分布方式相同或不同，多个X射线源分布方式相同或不同；还可以是PET探测器、CT探测器和X射线源三者相同或不相同，在不相同的情况下，可以是三者完全不同，也可以是其中任意两者相同，与第三者不相同。
根据本发明的其中一个方案，所述多个PET探测器、多个CT探测器和/或多个X射线源均匀分布或非均匀分布。根据本方案，既可以是多个PET探测器均匀分布或者不均匀分布，多个CT探测器均匀分布或者不均匀分布，多个X射线源均匀分布或不均匀分布；还可以是PET探测器、CT探测器和X射线源三者分布状态不同的组合，比如三者都是均匀分布或者都是不均匀分布，也可以是其中一个均匀分布，另外两者不均匀分布；还可以是其中两者不均匀分布，第三者均匀分布。
根据本发明的其中一个方案：所述多个PET探测器、多个CT探测器和/或多个X射线源的分布方式包括：
PET探测器、CT探测器和/或X射线源其中之一或多个沿周向排列一圈，每一圈沿周向呈圆形、椭圆形或多边形中的一种或多种分布，沿轴向，分布有平行的多圈；
PET探测器、CT探测器和/或X射线源其中之一或多个呈连续的一条螺旋线、平行的多条螺旋线和/或错位的多条螺旋线
按照本方案，可以是所述多个PET探测器、多个CT探测器和/或多个X射线源均沿轴向分布有平行的多圈，每一圈沿周向呈圆形、椭圆形或多边形中的一种或多种分布。根据本方案，可以是沿轴向，PET探测器、CT探测器和X射线源其中之一、两者或者三者均设置多圈；多圈平行设置，既可以是多圈PET探测器平行设置，多圈CT探测器平行设置，多圈X射线源平行设置，还可以是PET探测器、CT探测器和X射线源中的两者或三者均平行，比如其中多圈PET探测器与多圈CT探测器及多圈X射线源平行设置。
按照本方案，还可以是所述多个PET探测器、多个CT探测器和/或多个X射线源分别呈连续的螺旋线、错位的螺旋线和/或三螺旋线阵列分布。其既可以是PET探测器、CT探测器和X射线源三者分别沿一条螺旋线分布，也可以分别沿多条螺旋线分布，还可以是其中之一或两者沿一条螺旋线分布，另外的之一或两者沿多条螺旋线分布。当沿多条螺旋线分布时，多条螺旋线既可以平行设置，也可以错位设置。既可以是多个PET探测器分布形成的多条螺旋线平行，多个CT探测器分布形成的多条螺旋线平行，多个X射线源分布形成的多条螺旋线平行，也可以是PET探测器分布形成的螺旋线、CT探测器分布形成的螺旋线和X射线源分布形成的螺旋线三者均平行，或者其中两者平行并与第三者错位，再或者三者均错位设置。
按照本方案，还可以是PET探测器、CT探测器和X射线源其中之一或者两者按照周向分布一圈，其余的按照一条或多条螺旋线分布。
按照本方案，PET探测器、CT探测器或X射线源沿周向分布一圈时，既可以是PET探测器分布一圈、CT探测器分布一圈、X射线源分布一圈，还可以是PET探测器、CT探测器或X射线源其中两者或三者共同分布一圈。当分布一圈时，既可以是紧密分布，相邻的两个相接触，相邻两个之间可设置相应的机架结构；也可以是间隔一定的距离分布。
根据本发明的一个方案，多个PET探测器和/或CT探测器排列组成闭合或非闭合的一圈探测器；沿轴向，设置有多圈探测器，多圈探测器种类相同或不相同，多圈探测器的数量相同或不相同。
根据本发明的一个方案，沿周向，多个PET探测器依次排列组成闭合或非闭合的一圈；每一圈和/或每多圈PET探测器为一组，每一组PET探测器的圈数相同或不相同；每两组PET探测器之间设置有一圈或多圈CT探测器。
根据本发明的一个方案，沿周向，每两个和/或每多个PET探测器之间设置有一个CT探测器和/或多个CT探测器，组成闭合或非闭合的一圈；每一圈和/或每多圈PET探测器为一组，每一组PET探测器的圈数相同或不相同；每两组PET探测器之间设置有一圈或多圈CT探测器。
根据本发明的一个方案，沿周向，所述X射线源分布于PET探测器和/或CT探测器之间；或者，沿周向，所述X射线源依次排列组成一圈，一圈和/或多圈X射线源间隔分布于一圈探测器和/或多圈探测器之间。
根据本发明的一个方案，所述多个X射线源位于所述多个CT探测器和/或多个PET探测器围成的检测区域之内、之外和/或与所述多个CT探测器和/或多个PET探测器共同围成所述检测区域。
根据本发明的一个方案，部分或全部所述X射线源位于所述多个CT探测器围成的检测区域之内，且可移动至所述检测区域之外地设置。
根据本发明的一个方案，所述多个PET探测器和/或多个CT探测器之间设置有允许X射线穿过的间隙。
根据本发明的一个方案，还包括机架，所述多个PET探测器、多个CT探测器设置于同一机架上。
下面结合附图，通过具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的可实施方式的一部分，而不是其全部。根据这些实施例，本领域的普通技术人员在无需创造性劳动的前提下可获得的所有其他实施方式，都属于本发明的保护范围。
图1示出了一种PET-CT系统的原理示意图。PET-CT系统12包括机架10，PET探测器2和CT探测器1混合阵列9安装在机架10上，PET探测器2和CT探测器1共用同一机架10。X射线源3内嵌于PET探测器2和CT探测器1混合阵列9上，并安装在机架10上。机架10的具体结构可以采用现有的结构，配合常规的机械连接方式，只要其能够按照本发明中的分布方式固定PET探测器2和CT探测器1即可。
如图2和图3所示，CT探测器1、PET探测器2及X射线源3分布为圆管状，共同围成一检测区域6。沿周向，CT探测器1和PET探测器2依次排列围成一圈。每两个CT探测器1之间设置一个PET探测器2，每两个PET探测器2之间设置一个CT探测器1。沿轴向，设置有多圈混合探测器，且相邻两圈的相邻的探测器不相同，也就是说，沿轴向的同一条直线上的多个探测器，相邻的两个探测器为PET探测器2和CT探测器1。因此，沿周向和轴向，相邻的两个探测器均不相同，分别为PET探测器2和CT探测器1。在如图2所示的展开图中，PET探测器2和CT探测器1呈棋盘格分布。X射线源3呈线阵列，等间距地内嵌于探测器阵列上。
沿轴向，每四圈混合探测器为一组，两组混合探测器之间设置有一圈X射线源3。一圈X射线源3数目为多个。每一圈X射线源3的个数可根据实际需要确定。如图3所示的示例中，共设置十二圈混合探测器和两圈X射线源3。
CT探测器1和PET探测器2围绕被检测物，固定并形成了如图3所示的圆管状结构。在三维结构中，X射线源3阵列形成了沿轴向等距分布的同心圆环，每一环上X射线源3数目相同，CT探测器1和PET探测器2以棋盘格形式填满了非射线源分布区域。通过开启不同位置的X射线源3，相对位置的CT探测器1接收透射辐射，无需旋转就能完成对物体的扫描成像。
传统CT使用的是单射线源，需要较大的射线张角和较长的距离才能覆盖被检测物体。而本发明提出的射线源阵列为静止式CT模式，凭借着紧凑排列的射线源，在源与探测器距离较短的情况下就能实现对物体的覆盖扫描。
扫描床11可移动地设置，扫描床11可移动至CT探测器1、PET探测器2以及X射线源3围成的检测区域6内，并可自检测区域6内移出地设置。计算机17与数据采集控制器13通信连接，可向数据采集控制器13发出指令。数据采集控制器13与PET-CT系统12相连，控制CT探测器1、PET探测器2以及X射线源3工作，数据采集控制器13可控制扫描时的各种参数。图像融合模块16与CT重建器14及PET重建器15通信连接，图像融合模块16与计算机17通信连接。
被检测物体被放置于扫描床11上，随着扫描床11的移动，进入机架10围成的被检测区域6。计算机17向数据采集控制器13发出指令，数据采集控制器13与PET-CT系统12相连，控制扫描时的各种参数。扫描得到的信号进入CT重建器14和PET重建器15，并最终经过图像融合模块16融合，合成PET-CT图像并将图像输送至计算机17显示。
本实施例中的CT探测器1和PET探测器2共用同一机架10，CT探测器1和PET探测器2还可以采用以下分布方式：
图4-1为其中一种分布方案，总体紧密、横向稀疏的PET探测器2和CT探测器1分布示意图。CT探测器1隔列排布，PET探测器2填充其余空位，也形成了隔列排布的结构。以横向的轴线为轴卷绕后形成整体如图3所示的管状形状，形成横向的圆管状结构。在三维结构中，沿轴向设置有多圈CT探测器1和多圈PET探测器2。每两圈CT探测器1之间设置一圈PET探测器2，每两圈PET探测器2之间设置一圈CT探测器1。
图4-2为另一种分布方案，总体紧密、纵向稀疏的PET探测器2和CT探测器1分布示意图。CT探测器1隔行排布，PET探测器2填充其余空位，也形成了隔行排布的结构。以横向的轴线为轴卷绕后，形成整体如图3所示的管状形状。在三维结构中，沿轴向设置有多圈混合探测器，每一圈混合探测器中包括CT探测器1和PET探测器2。相邻的两个CT探测器1之间设置一个PET探测器2。相邻的两个PET探测器2之间设置一个CT探测器1。CT探测器1与PET探测器2之间无间隔，除必要的机架10结构外，无其他结构或空隙。沿轴向，相邻的两个探测器相同，即沿轴向的同一直线上，相邻的两个探测器都是CT探测器1或PET探测器2。沿轴向，相邻CT探测器1之间无间隔，相邻两个PET探测器2之间无间隔，除必要的机架10结构外，无其他结构或空隙。
图4-3为总体紧密、棋盘格分布的PET探测器2和CT探测器1分布示意图。CT探测器1在横向和纵向上都间隔分布，PET探测器2填充其余空位，也形成了在横向和纵向上都间隔分布的结构。总体来看，PET探测器2和CT探测器1呈棋盘格分布。以横向的轴线为轴卷绕后，形成整体如图3所示的管状形状。
图4-1、图4-2与图4-3所示的PET探测器2和CT探测器1，均采用紧密的分布方式，增强了辐射信号的接收能力，提高了重建图像的质量。
图4-4为总体稀疏、横向稀疏的PET探测器2和CT探测器1分布示意图。CT探测器1隔列排布，且间隔距离为两列。PET探测器2与CT探测器1相邻，同样是隔列分布，且间隔距离为两列。由于探测器阵列上存在空位4，所以总体上探测器分布依然稀疏。以横向的轴线为轴卷绕后，形成整体如图3所示的管状形状。
稀疏的探测器分布有效减少了所需探测器数目，降低了PET-CT系统的制造成本。
进一步地，两种探测器的制作工艺不同，PET探测器能够阻断具有511keV左右能量的发射辐射，CT探测器能够阻断具有20keV到160keV左右能量的透射辐射。
需要说明的是，本发明中所述探测器排布方式并不仅仅局限于上述实施例，只要满足成像分辨率、制造成本等要求即可。
在该实施例中，本发明提出一种可实施的扫描方法。图5-1展示了图3结构的轴向剖面图，其中，铅准直器5用于调整射线束的张角和方向。在CT工作模式下，不同X射线源3圆环阵列上处于同一轴向上的X射线源3a和3b被同时开启，发出X射线束7穿过被检测区域6，被相对的多个CT探测器1接收。X射线束7至少能覆盖相邻射线源圆环阵列3c和3d之间CT探测器1数目的一半，因此射线源3a和3b发出的射线束7存在重叠部分。冗余的投影数据可以通过重建算法解决。当CT探测器1接收到投影数据后，关闭X射线源3a和3b，并沿圆环顺时钟方向依次开启和关闭X射线源3，不同圆环阵列的X射线源3开启和关闭的时间同步。按上述步骤执行，直到所有X射线源3都被开启和关闭为止。上述扫描模式避免了机械结构的旋转，减少了机架振动对成像质量的影响。另外，不同层面的同时扫描、电子开关的迅速响应以及被检测物体和扫描床的固定，加快了成像的速度，抑制了物体运动的影响，尤其适合于运动物体的动态成像。
除了图5-1所示的X射线源3内嵌于探测器阵列的结构，还存在另外几种源与探测器的位置关系。如图5-2所示，X射线源3a、3b、3c、3d固定于探测器外围，通过探测器阵列28上具有一定宽度的缝隙29向被检测区域6发出X射线7。优选地是，所述缝隙29的宽度恰好能透过X射线束7，使其覆盖对侧相邻圆环间一半的探测器数目。在此实施例中，X射线束7不存在重叠部分，也就没有投影数据的冗余。在CT工作模式下，X射线源3a和3b同时开启，遵循图5-1所示的扫描模式进行扫描。
图5-3中，X射线源3a、3b、3c、3d是灵活的可移动结构。在CT工作模式下，X射线源3移入探测器圆柱状阵列内部，即检测区域6内；在PET工作模式下，X射线源3移出探测器圆柱状阵列。不同于图5-1和图5-2的扫描模式，在此实施例中，同时开启和关闭相邻圆环阵列上处于对侧的射线源3a和3c，X光经铅准直器5调整后形成互不重叠的X射线束7，并被多个CT探测器1接收。之后沿逆时针方向依次同步开启和关闭不同圆环上的X射线源3，在此过程中，相邻圆环阵列上开启的X射线源3始终处于对侧方向。
图6所示为本发明所述的另一个实例方案下的探测器阵列的展开图，其中，CT探测器1隔行分布，即纵向稀疏，PET探测器2填充在空位中，同样采用了隔行分布、纵向稀疏的形式。总体而言，CT探测器1与PET探测器2呈混合紧密排列。X射线源3在展开图中呈斜向线阵列分布，线阵列与线阵列之间等间距地内嵌于CT探测器1与PET探测器2阵列上。CT探测器1与PET探测器2围绕被检测物，固定并形成了如图7所示的圆管状结构。在三维结构中，X射线源3的阵列形成了一条连续的螺旋线，沿轴向从头到尾覆盖了整个被检测区域6；CT探测器1沿轴向紧密排布，在垂直于轴向方向稀疏，PET探测器2也是如此。在CT工作模式下，X射线源3沿螺旋线方向依次开启和关闭，直到所有X射线源3都被开启和关闭为止，这样就完成了对整个物体的全覆盖式扫描成像。
图8所示为本发明所述的另一个实例方案下的探测器阵列的展开图，其中，CT探测器1和PET探测器2均斜向稀疏分布。由于空位4的存在，探测器总体呈混合稀疏排列。X射线源3在展开图中呈斜向线阵列分布，线阵列与线阵列之间等间距地内嵌于探测器阵列上。与图6中的实施方案不同的是，图8中同一垂直方向上存在三个X射线源3。探测器围绕被检测物，固定并形成了如图9所示的圆柱结构。在三维结构中，X射线源3阵列形成了三条互不相交的连续螺旋线25、26、27，沿轴向从头到尾覆盖了整个被检测区域6。在CT工作模式下，沿三条螺旋线25、26、27，位于同一垂直于轴向的平面上的X射线源3同时开启和关闭，完成对物体的扫描。
在一个实施例中，探测器阵列形成了八棱柱的三维结构，沿周向，多个探测器形成八边形形状分布。如图10所示，在所述阵列中，CT探测器1和PET探测器2沿垂直于轴向方向稀疏排列，且存在部分空位4，所以整体呈稀疏分布。射线源3形成错位的螺旋线阵列，内嵌于探测器阵列上。
在另一实施例中，探测器阵列形成了有缺口椭圆柱的三维结构，沿周向，探测器按照椭圆弧形状分布。如图11所示，在所述阵列中，CT探测器1和PET探测器2沿轴向稀疏排列，且存在部分空位4，所以整体呈稀疏分布。X射线源3随机杂乱分布，内嵌于探测器阵列上。轴向延伸的缺口8的作用在于，当被检测物体无法拆卸和挪动时，可以通过该缺口8将物体送入被检测区域，实现扫描成像。
本发明可将不同立体结构的探测器、不同的探测器排布方式、不同的X射线源排布方式、X射线源与探测器阵列不同的位置关系、X射线源不同的开启和关闭顺序加以组合，从而形成不同的PET-CT一体化系统，在此不一一列举。
在以上实施例中，所述的紧密如图2、图4-1、4-2、4-3、图6等所示，将机架10上设置PET探测器和CT探测器的区域分割为多个方格区域，每个方格区域内均设置有PET探测器或CT探测器。将设置X射线源3的区域分割为多个区域，每个区域内均设置有X射线源3。多个PET探测器之间、多个CT探测器之间和/或多个X射线源之间依次排列，不留空位。所述的稀疏如图4-4、图8所示，是指多个PET探测器、CT探测器和/或多个X射线源之间留有空位，部分方格内未设置PET探测器、CT探测器和X射线源。纵向、横向为以如图2、图4-1、4-2、4-3、4-4、图6、图8为参照使用的相对概念。
图12展示了根据图1中PET-CT系统12的扫描方法。需要注意的是，下面步骤的排序是为了解释而不是限制实施方法。一些步骤可以以不同于本文中描述的顺序发生，或与本文描述之外的其他步骤同时发生。另外，实现本文描述的实施例并不一定需要所有的步骤发生。
在步骤18处，数据采集控制器13处在CT工作模式下，X射线源3以一定的顺序依次开启和关闭，直到所有X射线源3均被开启和关闭为止。
在步骤19处，X射线源3发出射线束7穿过被检测物体，探测器阵列9中的CT探测器1接收到投影数据。
在步骤20处，CT探测器1产生的电信号传输到CT重建器14中进行CT图像的重建。
在步骤21处，数据采集控制器13处在PET工作模式下。被检测物体内的放射性药剂发出伽马辐射，被探测器阵列9中的PET探测器2接收。
在步骤22处，PET探测器2产生的电信号传输到PET重建器15中进行PET图像的重建。
需要说明的是，在步骤20和22中，由于X射线源3的占位以及探测器的稀疏分布，缺失的数据需要用插值或其他有效的方法进行补全。
在步骤23处，来自CT重建器14的CT图像和来自PET重建器15的PET图像被传输到图像融合模块16中，进行配准融合。由于CT和PET扫描在物理上几乎是对准的，所以配准过程较为简单，加快了成像的速度。
在步骤24处，合成的PET-CT图像最终在计算机17上加以显示。
本发明提供了一种PET-CT系统，共用机架减小了占用空间；PET探测器和CT探测器若稀疏排布，则减少了所需探测器数量，从而降低了制造成本，而PET探测器和CT探测器若紧密排布，则增强了信号的接收能力，从而提高了图像质量；PET扫描和CT扫描在物理上固有地对准，避免了之后复杂的配准过程，提高了图像配准精度；在CT工作模式下，X射线源以阵列的方式围绕被检测区域，不需要旋转即可完成对被检测物体的成像，避免了复杂机械结构的设计，减少了旋转时机械振动对图像质量的影响；共用机架、阵列式扫描以及被检测物体和扫描床的固定，加快了成像速度，能更好地应用于动态成像领域。
Claims (15)
1.一种PET-CT系统，其特征在于，包括：
多个PET探测器，所述多个PET探测器沿周向分布，且沿轴向分布，围成一具有轴向长度的检测区域；
多个CT探测器，所述多个CT探测器沿周向分布，且沿轴向分布；与多个PET探测器围成同一检测区域；
多个X射线源，所述多个X射线源沿周向分布，且沿轴向分布，至少部分所述X射线源发射的X射线可被部分或全部CT探测器接收透射辐射。
2.根据权利要求1所述的PET-CT系统，其特征在于，所述多个PET探测器、多个CT探测器和/或多个X射线源三者分布方式相同或不相同。
3.根据权利要求1所述的PET-CT系统，其特征在于，所述多个PET探测器、多个CT探测器和/或多个X射线源均匀分布或非均匀分布。
4.根据权利要求1所述的PET-CT系统，其特征在于，所述多个PET探测器、多个CT探测器和/或多个X射线源的分布方式包括：
PET探测器、CT探测器和/或X射线源其中之一或多个沿周向排列一圈，每一圈沿周向呈圆形、椭圆形或多边形中的一种或多种分布，沿轴向，分布有平行的多圈；
PET探测器、CT探测器和/或X射线源其中之一或多个呈连续的一条螺旋线、平行的多条螺旋线和/或错位的多条螺旋线。
5.根据权利要求1所述的PET-CT系统，其特征在于，每一圈中的多个PET探测器、多个CT探测器和/或多个X射线源依次间隔排列或无间隔排列。
6.根据权利要求1所述的PET-CT系统，其特征在于，沿周向，多个PET探测器和/或CT探测器排列组成闭合或非闭合的一圈探测器；沿轴向，设置有多圈探测器，多圈探测器种类相同或不相同，多圈探测器的数量相同或不相同。
7.根据权利要求1或6所述的PET-CT系统，其特征在于，沿周向，多个PET探测器依次排列组成闭合或非闭合的一圈；每一圈和/或每多圈PET探测器为一组，每一组PET探测器的圈数相同或不相同；每两组PET探测器之间设置有一圈或多圈CT探测器。
8.根据权利要求1或6所述的PET-CT系统，其特征在于，沿周向，每两个和/或每多个PET探测器之间设置有一个CT探测器和/或多个CT探测器，组成闭合或非闭合的一圈；每一圈和/或每多圈PET探测器为一组，每一组PET探测器的圈数相同或不相同；每两组PET探测器之间设置有一圈或多圈CT探测器。
9.根据权利要求6所述的PET-CT系统，其特征在于，沿周向，所述X射线源分布于PET探测器和/或CT探测器之间；或者
沿周向，所述X射线源依次排列组成一圈，一圈和/或多圈X射线源间隔分布于一圈探测器和/或多圈探测器之间。
10.根据权利要求1所述的PET-CT系统，其特征在于，所述多个X射线源位于所述多个CT探测器和/或多个PET探测器围成的检测区域之内、之外和/或与所述多个CT探测器和/或多个PET探测器共同围成所述检测区域。
11.根据权利要求10所述的PET-CT系统，其特征在于，部分或全部所述X射线源位于所述多个CT探测器围成的检测区域之内，且可移动至所述检测区域之外地设置。
12.根据权利要求11所述的PET-CT系统，其特征在于，所述多个PET探测器和/或多个CT探测器之间设置有允许X射线穿过的间隙。
13.根据权利要求1所述的PET-CT系统，其特征在于，还包括机架，所述多个PET探测器、多个CT探测器设置于同一机架上。
14.根据权利要求1所述的PET-CT系统，其特征在于，所述多个PET探测器形状和尺寸相同或不相同；所述多个CT探测器形状和尺寸相同或不相同；所述多个X射线源形状和尺寸相同或不相同；所述PET探测器、CT探测器和X射线源三者形状和尺寸相同或不相同。
15.PET-CT系统扫描方法，其特征在于，包括步骤：
控制X射线源开启和关闭，直到所有射线源均被开启和关闭为止；
X射线源发出射线束穿过被检测物体，CT探测器接收并输出电信号；
根据CT探测器产生的电信号进行CT图像的重建；
被检测物体内的放射性药剂发出伽马辐射由PET探测器接收，PET探测器输出电信号；
根据PET探测器产生的电信号进行PET图像的重建；
将CT图像与PET图像融合，得到合成的PET-CT图像。
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