[发明专利]带有粗疏角和层重排的三维飞行时间PET

说明书

技术领域

本发明涉及辐射检测领域。本发明尤其涉及飞行时间正电子发射断层扫描(time-of-flight positron emission tomography，TOF-PET)成像，并特别参考这种技术对本发明进行描述。不过，本发明大体上更多地涉及利用同时产生辐射粒子发射事件的放射性示踪剂和成像剂的成像、光谱术和类似的技术。

背景技术

在PET中，将放射性药剂给予患者或其它成像对象。放射性药剂产生辐射衰变事件，这些事件发射正电子，这些正电子在电子-正电子湮没事件中与周围的成像对象的电子快速相互作用以产生两条相对指向的伽马射线之前传播非常短的距离。这些伽马射线由成像对象周围的辐射检测器检测为两个基本上同时发生的辐射检测事件，这些事件在它们之间限定反应线(line-of-response，LOR)。

虽然对这些伽马射线“基本上同时”进行检测，但若所涉及的两个辐射检测器中的一个比另一个检测器更接近于电子-正电子湮没事件，那么就会在这两个辐射检测事件之间产生小的时间差。由于伽马射线以光速传播，所以这些检测之间的时间差通常在约几纳秒或更少。在TOF-PET中，辐射检测器以足够高的速度运行，以能够产生这种小的飞行时间差的测量值，然后，这种测量值用于将电子-正电子湮没事件定位于LOR的区段。所采集的LOR数据限定投射数据，这些投射数据可由经过过滤的背投、迭代背投(iterative backprojection)或其它算法进行重建，以产生重建图像。

重建速度和精度中的一个因素是角排列(angular binning)分辨率。典型的PET扫描仪具有一个或多个检测器环，每个检测器环包括600至700个检测器像素。因此，在检测器环的横向平面中采集的LOR数据的角分辨率(所采集的角排列尺寸)约在0.5°至1°。通过将LOR数据重排(rebinning)到较少的角仓中来提高重建速度，每个角仓跨越较大的角仓尺寸或间隔。不过，通常认为角重排可将图像的分辨率降低到一定的程度，这种程度相当于角重排的LOR数据的降低的角分辨率。

在三维PET中，辐射检测器的多个环围绕成像对象以向多个层提供成像数据。相对指向的伽马射线通常可由在相同或不同环上的辐射检测器进行检测。由相同环的辐射检测器检测的伽马射线对从位于包含该环的平面中的正电子-电子湮没事件发出；不过，由不同环的辐射检测器检测的伽马射线对从位于由检测这些伽马射线的环所界定的体积中的正电子-电子湮没事件发出。在一种重建方式中，仅对与由相同的环所检测的重合伽马射线对应的LOR数据进行处理。这种方式允许对每个层单独进行重建，但导致大量LOR数据的废弃。为了利用包括使用两个不同的检测器环采集的LOR投射的所有LOR数据，以三维方式进行背投或其它重建，这种方式属于计算密集型并要求大量的数据储存。

本发明构思出克服前面所描述的限制和其它缺点的改进设备和方法。

发明内容

根据一个方面，提供一种成像方法。采集三维正电子发射断层扫描飞行时间反应线(TOF-LOR)数据。每个TOF-LOR对应于带有飞行时间空间定位的反应线。在飞行时间空间定位的基础上将TOF-LOR数据按层排在多个二维TOF-LOR数据集中。这些层排的TOF-LOR数据中的至少一些对应于对于二维数据集是斜的反应线。将二维TOF-LOR数据集重建成限定三维重建图像的对应图像层。

根据另一个方面，公开一种正电子发射断层(PET)扫描仪，这种扫描仪用于实现发明内容的第一段中所提出的方法。

根据再一个方面，公开一种处理器，将这种处理器编程以实现发明内容的第一段中所提出的方法。

根据再一个方面，公开一种飞行时间正电子发射断层扫描仪。提供一种用于采集三维正电子发射断层扫描飞行时间反应线(TOF-LOR)数据的装置。每个TOF-LOR对应于带有飞行时间空间定位的反应线。提供一种用于在飞行时间空间定位的基础上将TOF-LOR数据按层排在多个二维TOF-LOR数据集中的装置。这些层排的TOF-LOR数据中的至少一些对应于反应线，对于二维数据集来讲，这些反应线是斜的。提供一种用于将二维TOF-LOR数据集重建成限定三维重建图像的对应图像层的装置。