[实用新型]一种SPECT针孔准直器性能测试装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及生物医学成像领域，具体涉及一种用于评估SPECT针孔准直器性能的测试装置。

背景技术

单光子发射计算机断层成像技术(Single-Photon Emission Computed Tomography，SPECT)是采用放射性核素示踪技术，通过探测生物体内某些器官摄入的放射性同位素药物发射出的射线得到投影数据，再将得到的投影数据重建为断层图像，进而获得待测物体内的特定分子的分布情况和代谢信息。小动物SPECT显像可以准确反映放射核素标记的药物在小动物体内摄取、代谢的动态过程，监控治疗方法对疾病的干涉效果。此外，由于SPECT显像可以在同一小动物模型上进行连续的纵向研究，因此可排除因动物个体差异而造成的误差，并可以将实验结果直接类推至临床，对人类新药的研制和开发具有重要的意义。近年来，随着可检测不同分子生物学过程的SPECT探针的出现，使小动物SPECT在针对心脏和大脑等重要器官的无创检测、肿瘤生物学等方面有了广泛的应用前景。

灵敏度和空间分辨率是衡量SPECT探测器性能的两个重要参数。灵敏度表征SPECT在给定活度下（低活度下）单位时间内探测到的有效计数的能力，空间分辨率则表征SPECT系统分辨重建图像中两个相邻点源的能力。由于实验动物的体积远小于人类，小动物SPECT成像要求探测器具有更高的灵敏度与空间分辨率，这也是未来小动物SPECT发展的主要方向之一。目前，小动物SPECT的高空间分辨率（可达1mm以下）可以通过利用针孔准直器（针孔放大成像）或是固有分辨率较高的探测器来获得，而针孔准直器比起昂贵的高分辨率探测器来更经济，同时多针孔的准直器在提高空间分辨率的同时可以兼顾探测效率，弥补了单针孔准直器探测效率过低的缺点。荷兰Utrecht大学研制出了U-SPECT-II小动物SPECT原型机使用了环形排布的75个小孔准直器，空间分辨率达到了0.3mm。美国Mediso公司生产的NanoScanSPECT/CT也采用了多针孔准直器，可对活体小鼠或大鼠全身SPECT成像，达到了“亚毫米级”的空间分辨率，在局部区域甚至可以实现0.2mm的空间分辨率。由此可见，在小动物SPECT的研发中，针孔准直器的应用对提高小动物SPECT显像的空间分辨率是至关重要的，针对针孔准直器的性能评估方法也非常具有现实意义。

与正电子发射断层成像技术(Positron Emission Tomography，PET)不同，目前针对小动物SPECT仪器性能评估没有统一标准。2002年，美国杜克大学S.D.Metzler教授提出了用理论模型来拟合针孔准直器的分辨率和灵敏度（《Analytic Determination of the Pinhole Collimator’sPoint-Spread Function and RMS Resolution With Penetration》[IEEE TRANSACTIONS ONMEDICAL IMAGING,VOL.21,NO.8,AUGUST2002]）。但在实际应用中存在的机械误差会造成放射源的离轴偏移，在图像中形成伪影。因此，这种理论计算存在较大的局限性。美国电气制造商协会（National Electrical Manufactures Association，NEMA）建议结合NEMA2012NU-1（针对临床SPECT的性能评估标准）与NEMA2008NU-4（针对小动物PET性能评估标准）来对小动物SPECT进行性能评估。但是目前的针孔测试平台空间移动自由度不足，不能满足物距、焦距、放大倍数连续调节的需求，很难完成NEMA测试标准中对针孔准直器的各项测试。

其次，目前传统的针孔准直器测试平台不能精确的实现对放射源的定位，不能反映准直器对空间某γ射线源的响应。考虑到γ射线的穿透性很强，即使准直器使用高密度的屏蔽材料，射线也会穿透针孔的边缘，从而在图像中产生伪影。因此，在实际应用中必须用点放射源、线放射源、面放射源对针孔进行中心视野或是偏轴的测试，研究放射源在准直器边缘穿透对图像所造成的影响，才能从根本上减少图像伪影。

最后，对于多针孔准直器的测试包括不同形状针孔对图像采样率的影响，但是目前的测试装置采用直接替换针孔准直器的方法。由于准直器的材料为高密度金属，加工难度较大、周期较长，如果经常替换，造成了资源的浪费。

实用新型内容

本实用新型提供了一种改进型的针孔准直器测试装置，具备多自由度调节等特点，克服了上述问题。

本实用新型的目的在于提供一种SPECT针孔准直器性能测试装置。