[发明专利]紧凑且可移动的高分辨率PET脑成像仪

说明书

按照能源部第DE-AC05-06OR23177号管理和实施合同，美国可能具有该发明的某些权益。

发明领域

本发明涉及PET成像，特别是涉及用于病人神经性脑功能成像的紧凑且可移动的高分辨率PET成像系统。

发明背景

脑疾病，如老年痴呆症和帕金森氏症，因为寿命的增加而在老年人口中变得更普遍。因美国和欧洲人口持续老龄化，到2050年美国的老年痴呆症病例预期将增长到1600万。估计美国有150万人患有帕金森氏症，其影响美国60岁以上人口的1％而且每年有100,000例新生病例。

虽然很多新的脑功能成像用的PET放射药物在开发中，由于PET分辨率较差以及CT/MRI/fMRI特异性较差，诸如PET+CT和MRI+PET的脑成像形式并不足以胜任。现有临床PET扫描仪具有4-5mm的分辨率，这在很多脑成像情况下是不够的。另外，现有临床PET扫描仪体积大、价格昂贵、未专为脑成像进行优化，而且通常仅在与CT的成套设备中可用。已有的标准PET扫描器为置于专用成像房间的庞大的设备并且要求病人被运送到扫描器中。某些病人无法被运送到成像房间，他们可能位于医疗机构的远处部分，特别是在他们需要连着生命维持和监护仪器时或者是快速诊断和进程判断非常重要时。在很多其他情况下，在门诊场合有脑成像扫描仪将是有利的，例如在神经病学部门。在当前技术条件下，脑成像仪是庞大而笨重的设备，而且不能提供动态高分辨率二维或三维图像。

因此，需要一种能产生动态高分辨率二维或三维图像的紧凑且可移动的专用脑成像仪。紧凑且可移动的成像仪应该能容易地连接到患者头部以产生患者脑部的高分辨率图像。

发明概要

本发明为一种脑成像仪，其包括安装在头盔形结构内的紧凑的环形静态PET成像仪。当接附于患者头部时，在整个成像过程中，头盔形脑成像仪保持头对成像仪的相对几何固定。脑成像头盔包含辐射传感器和最低限度的前端电子设备。柔性机械悬挂/带束系统支持头盔的重量，从而在成像扫描期间允许患者头部进行有限的运动。使用对使用及存储空间需求有限的、非常简单的可移动扫描器，紧凑的环形PET成像仪能实现神经学上的脑功能、癌以及创伤影响的甚高分辨率成像。

目的和优点

本发明的紧凑高分辨率脑成像仪取得了一些优点，包括：

(1)在整个成像过程中，头盔形脑成像仪保持头对成像仪的相对几何固定，从而增加图像的准确度。

(2)脑成像仪在紧凑的特殊用途设备中提供高效率和高分辨率。

(3)PET脑成像仪包括小于2mm的高分辨率。

(4)本发明所提出的成像仪的较高空间分辨率能实现对更小异物的检测和对脑疾病的更早的检测及更准确的诊断。

(5)作为紧凑和可移动的结果，部件专门化的成像仪可被移动至患者处，如在ER、ICU、病床或门诊中心，以提供现场成像，特别是当患者不能被移动到PET成像中心时。

(6)高分辨率和经济的专用PET脑成像仪在脑疾病的早期检测和治疗计划和监测上有重要作用。

(7)当在和疾病特异性生物标志物联合使用时，脑成像仪改善脑疾病的早期诊断。

(8)本发明的脑成像仪可适合用在患者身体的其他部位，如四肢、颈和甲状腺、以及胸部(如果配以改造的台架的话)。

(9)脑成像仪包括专用轻质可移动台架以用于静态扫描或可选地用于平移/转动扫描。

(10)大约10cm的脑/头切片宽度和小于25cm的视场的实时静态断层成像。

(11)紧凑的几何结构允许扫描整个头部时仍保持靠近。

(12)脑成像仪在整个视场内提供小于2.5mmFWHM的三维重建分辨率(在中心为1.5-1.7mm)。

(13)能实现用于高质量的全角度采样的快速连续动态扫描。

本发明的这些以及其他目的和优点通过阅读下面描述以及参考附图将更好地理解。

附图说明

图1是从患者头部上看过去的按照本发明的脑成像系统的概念视图，该系统包括围绕在患者头部安置的环形检测器模块。

图2是按照本发明的使用模块化方法构造的PET成像仪检测器模块的剖面图。

图3是按照本发明的使用模块化方法构造的PET成像仪检测器模块的剖面图。

图4描述了以4×4阵列布置的16个3mm×3mm的读出像素或板的阵列所构造的基本原始的12.5mm硅PMT成像模块。

图5描述了图5中的基本的四侧可接合模块的2×2阵列，这些可接合模块接合到一起形成约一英寸的方形光检测器。