[发明专利]PET检测器模块和PET扫描仪系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请基于2009年9月11日提交的在先的美国专利申请No.12/557903以及2010年6月7日提交的在先的日本专利申请No.2010-130327并要求其优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明的实施方式涉及具有不同尺寸的光电倍增管(PMT)的长PET检测器阵列。

背景技术

在医用图像领域中PET的使用正不断增加。在PET(positron emission tomography(正电子发射断层摄影术))成像中，通过注入、吸入或食物摄取将放射性药剂取入到被检体。投放放射性药剂后，药剂的物理及生物体分子特性局部存在于人体内的特定位置。药剂的实际空间分布、药剂的蓄积程度以及从投放到排出的过程的动态均为可具有临床意义的因素。在该过程中，附着在放射性药剂上的正电子放射体根据半衰期或分支放射比等同位素的物理性质放射正电子。

放射性核素放射正电子。当被放射出的正电子与电子碰撞时发生消失现象。通过碰撞，正电子与电子消失。大多数情况下，消失现象产生向大致180度方向放出的2条511keV的γ射线。

通过检测2条γ射线，并在检测位置之间连结线(即，LOR：line-of-response响应线)，从而可以推定实际的消失位置。该过程只识别有可能性的相互作用的线，但是通过将那种线的大多数集聚，执行图像重建过程，从而可以推定实际的分布。除了2个闪烁现象的位置之外，在还可利用正确的定时(数百pico秒(数百微微秒)以内)时，通过计算飞行时间(TOF：time-of-flight)，可以追加LOR上的现象的大致的位置信息。与扫描仪的时间分辨率有关的限制决定LOR上的位置决定精度。与实际的闪烁现象的位置决定有关的限制决定扫描仪的根本的空间分辨率。同位素的特定的特征(例如，正电子能量)有利于特定的药剂的空间分辨率的决定(通过2条γ射线的正电子范围与2条γ射线的共线性)。

通过收集大多数的现象可以取得根据图像重建而被推定的被检体的图像中所需要的信息。在一对检测器元件中大致同时发生的2个检测现象为了规定重建对象的投影或正弦图(sinogram)，形成根据其几何学属性能够制成直方图(histogram)的LOR。现象也可以对图像单独地追加。

因此，数据收集以及图像重建的基本要素是作为横穿插入患者的开口的线的LOR。可以取得与现象位置有关的追加信息。最初，通过采样与重建，系统重建或定位某点的能力在摄像视野中并不是空间性的不变量，中心较好，随着靠近周边逐渐恶化。点扩散函数(PSF)为了将该举动进行特征关联而被典型地利用。开发用于将PSF编入重建过程的工具。其次，可以利用飞行时间、即伴随成对检测的向各检测器的γ射线的到达时间差，决定现象发生的可能性高的LOR上的位置。

上述检测过程对大多数的消失现象需要重复进行。为了决定提供图像化任务(task)所需要的计数(即，成对现象)数，必须解析各图像化的事例。在当前运用中，一般需要通过长度100cm的FDG(Fluorodeoxyglucose氟代脱氧葡萄糖)的研究蓄积数亿计数。蓄积该数量的计数所需时间由药剂的注入量、扫描仪的灵敏度以及计数性能来决定。

PET成像系统为了检测从被检体放射的γ射线而使用在互相相对的位置所配置的检测器。典型的情况是，为了检测从各个角度飞来的γ射线而利用检测器环。因此，PET扫描仪典型的情况是为了可以收集尽可能多的放射而具有大致圆筒形状，当然必须是各向同性(Isotropy)。另外，为了对欠缺角度进行收集也可以利用检测器的部分环或旋转。但是那种方法对扫描仪的整体灵敏度有严重的影响。在圆筒形状中，平面内包含的所有γ射线有可能干涉检测器，当使与轴方向有关的尺寸变大时，对收集放射的灵敏度或性能带来极其有利的效果。因此，最好的构造是具有有可能检测所有γ射线的球体构造。当然，在对人体的应用中，球状构造变得极大，因此不得不变得造价极高。因此，现实上，检测器的轴方向的长度可变的圆筒形状为最新的PET扫描仪的构造的基础。