[发明专利]PET扫描仪系统以及其中的图像重建方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请基于2009年10月1日提交的在先美国专利申请12/571524号和2010年7月22日提交的在先日本专利申请2010-165074号并要求其优先权，这些申请的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根据所收集到的PET(正电子放射断层摄影，Positron Emission Tomography)信息、收集到的病床的位置信息和收集到的检测器系统的位置信息而重建图像的PET扫描仪系统。

背景技术

在医用成像领域中，PET的使用正在增加。在PET成像中，通过注入、吸入或食物摄取，使患者取入放射性药剂。投放放射性药剂后，根据药剂的物理和生物分子特性，药剂积聚在人体内的特定的位置。药剂的实际空间分布、药剂的积聚程度和从投放到最终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比等同位素的物理特性而放射正电子。

放射性原子核素放射正电子。当被放射出的正电子与电子碰撞时发生湮没事件(event)。通过碰撞，正电子与电子湮没。大多数情况下，湮没事件产生向大致180度方向放出的两条511keV的γ射线。

通过检测两条γ射线，并在检测位置间连接线(即，LOR：line-of-response，响应线)，从而可以推定实际的湮没位置。该过程只识别可能相互作用的线，但是通过集聚很多这样的线并执行图像重建过程，则可以推定实际的分布。除了两个闪烁事件的位置之外，在可利用正确的定时(数百皮秒以内)的情况下，通过计算飞行时间(TOF：time-of-flight)，可以追加LOR上的事件的大致位置信息。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。与实际的闪烁事件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)有助于特定药剂的空间分辨率的决定(根据两条γ射线的正电子范围和共线性)。

通过收集大量事件，可以取得通过图像重建而推定的患者的图像所需要的信息。为了通过在一对检测器元件中大致同时发生的两个检测事件来规定重建对象的投影或正弦图，而根据其几何学属性形成能够制成直方图的LOR。事件也可以对图像分别地追加。

因此，数据收集与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。可以取得与事件位置有关的追加信息。首先，通过采样与重建，系统重建或定位某点的能力并不是摄像视野中的空间的不变量，而是在中心较好，随着靠近周边逐渐恶化。点扩散函数(PSF)被典型地利用于使该行为特征化。正在开发用于将PSF编入重建过程的工具。其次，可以利用飞行时间、即γ射线到达伴随配对(pairing)(对检测)的各检测器的到达时间差，决定事件发生可能性高的LOR上的位置。

上述检测过程需要对大量湮没事件重复进行。为了决定辅助成像任务所需要的计数(即，成对事件)的数量，必须解析各成像的事例。在当前的运用中，一般情况下，长度100cm的FDG(Fluorodeoxyglucose，氟代脱氧葡萄糖)的研究需要积蓄数亿计数。积蓄该数量的计数所需要的时间由药剂的投放量、扫描仪的灵敏度和计数性能来决定。

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上配置的检测器。典型的情况是，为了检测从各角度飞来的γ射线而利用检测器环。因此，PET扫描仪典型的情况是为了能够收集尽可能多的γ射线而具有大致圆筒形状，当然必须是各向同性的。另外，为了对欠缺的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PET扫描仪的整体灵敏度有严重的影响。在圆筒形状的情况下，平面内包含的所有γ射线都有可能干扰检测器。在这种圆筒形状的情况下，当使与轴方向有关的尺寸变大时，在收集γ射线的灵敏度或性能方面具有极其有利的效果。因此，最佳的结构是具有有可能检测所有γ射线的球体结构。当然，在对人体的应用中，球状结构变得极大，不得不变得价格极高。因此，现实中，检测器的轴方向的长度可变的圆筒形状为最新的PET扫描仪的结构的基础。