[发明专利]重建装置、方法以及程序

说明书

技术领域

本说明书记载的实施方式涉及重建装置、方法以及程序。

背景技术

在医用成像的领域中，正电子放射断层摄影（Positron Emission Tomography：PET）的使用范围不断扩大。在PET成像中，放射性医药品通过注入、吸入或者食物而被摄取，并取入到图1所示的被图像化的被检体15。在投放了放射性医药品之后，由于药剂的物理特性以及生物体分子特性，药剂集中于人体（即，被检体15）内的特定部位。药剂的实际的空间分布、药剂的蓄积区域的浓度以及从投放到最终排出的处理的动态是具有临床意义的重要的因子。在该处理中，附着于放射性药剂的正电子放射体根据半衰期、分支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。如果所放射的正电子与电子碰撞，则发生湮没事件，破坏正电子以及电子。大多数情况下，湮没事件生成大致相差180度以511keV飞行的2条湮没γ射线。

通过检测2条湮没γ射线，并在它们的检测位置间引出直线，即，引出LOR（Line-Of-Response：响应线），因此能够分割出大致的本来湮没了的位置。该处理只识别可能发生相互作用的射线，但能够通过蓄积大量的这样的线，通过断层摄影重建处理，推定本来的分布。除了2个闪烁事件的位置以外，如果能够利用准确的定时（几百皮秒以内的），则能够通过计算飞行时间（Time-Of-Flight:TOF）而进一步增加与沿着LOR的事件的推定位置相关的信息。扫描仪的定时的分辨率的界限决定沿着该射线的定位的精度。决定本来的闪烁事件的位置时的界限决定扫描仪的最大的空间分辨率。另一方面，同位素的固有的特性（例如，正电子的能量）还有助于（根据2条湮没γ射线的正电子的飞行路程以及共线性）决定特定的药剂的空间分辨率。

通过收集大量的事件，生成通过断层摄影重建而推定的被检体的图像所需的信息。在对应的检测器要素中大致同时发生的2个检测到的事件形成LOR。能够通过LOR，按照用于对投影进行定义的那些几何学性质、或者用于重建的正弦图（sinograms）来描绘直方图。事件还能够分别施加于图像。

因此，数据收集以及图像重建的基本要素是作为横穿系统的被检体开口的直线的LOR。能够关于事件的位置得到进一步的信息。第1，被熟知的是通过采样和重建，重建或定位点的系统的能力在视野整体中不是空间不变的，在中央部比较良好但向周边部逐渐降低。为了对该举动添加特征，一般使用点扩散函数（Point-Spread-Function：PSF）。为了将PSF取入重建处理，开发了工具。第2，能够使用与湮没γ射线的检测相关的各检测器的湮没γ射线的到达期间的飞行时间或者时间差，沿着LOR决定发生事件的大致位置。

对大量的湮没事件重复上述的检测处理。必须对每个成像案例进行分析，决定为了辅助成像任务需要几次计数（即，成对的事件），但在现在的惯例中，典型的情况是规定在100cm长的FDG（fluoro-deoxyglucose：氟代脱氧葡萄糖）的研究中需要蓄积数亿计数。蓄积该数量的计数所需的时间由药剂的注入量、扫描仪的灵敏度以及计数性能决定。

PET检测器只能够检测单一的相互作用。即，1条湮没γ射线与1个闪烁体相互作用，通过闪烁处理生成光，但与此相对，PET事件实质上通过下述检测中的2个检测来定义：以511keV、与在对象被检体15中生成的湮没事件对应的形状，实质上同时或者一致生成。因此，PET系统需要准确地查对事件，或者为了成对而恰当地识别各事件的时间线。该识别一般通过构成实际时间比较器的复杂的电路网来实现。计数速率的必要条件还非常严格（每秒最高数亿事件），因此，同时计数电路的结构还需要处理非常多的计数。

由于要求高效率性（即，能够每秒接收并处理数亿事件），因此，同时计数电路的构造一般在PET检测系统中是最重要的要素中之一。一般为了比较而将触发线导入到集中型硬件。通常，同时计数窗口、即被认为2个事件为“同时”的时间周期由高级系统控制来设定，一般而言，即使在检查中或者检查期间也不变动。

总之，在PET成像中，使用放射性同位素（例如，F-18）的特定的种类的放射性医药品被注入患者，即被注入被检体15。同位素具有经过1个或者多个转移而放射正电子的不稳定的核。1个正电子与1个电子一起湮没，能够生成向大致180度的相反方向放射的2个511keV的光子。接着如图1所示的那样，在PET环20中，通过成对的闪烁体10（即，LYSO等闪烁体（scintillation crystals））捕获上述的光子，通过电路进行记录。