[实用新型]用于PET成像系统探测器归一化校正的模体

说明书

技术领域

本实用新型涉及医学成像技术领域，特别涉及可用于正电子发射计算机断层成像系统的探测器归一化校正的模体设计。 

背景技术

在核医学领域中，PET（正电子发射计算机断层扫描）是一种可以无创伤地显示人体器官功能和代谢的检查成像技术，在临床上这种技术可以用来指导癌症治疗。其原理是：病人身体里的恶性肿瘤组织代谢旺盛，代谢物质（如葡糖糖、蛋白质等）聚集较多。我们可以利用放射性核素（如¹⁸F、¹¹C等）对代谢物质进行标记，然后使用PET成像系统并通过三维成像技术准确显示代谢物质的聚集和活度来反映生命代谢的活动。由此可见，PET提供了一种直接及时的方法来对肿瘤进行诊断和分析。 

标记代谢物质的放射性核素通过衰变产生正电子，其与周边电子湮灭产生并发事件，并发射一对彼此反向的光子。这对光子被PET探测系统中的一对探测单元同时捕捉到，那么对应的核素可以被定位在这对探测单元所确定的直线上。PET系统获得的原始数据就是一系列由光子对所确定的并发事件。这些并发事件被多角度和位置排列组合后产生三维sinograms（正弦图），然后通过重建算法还原为三维放射性元素分布。 

为了增加探测效率，医用PET通常是一个包含上万个探测单元的环状探测系统。受几何位置和性能差异的影响，例如晶体发光效率、晶体封装、晶体与PMT（光电倍增管）的耦合、电子学系统、光子对的入射角度不同等，探测单元的探测效率不尽一致。因此在实际探测过程中，探测单元的输出并不能准确反映输入光子束强度，例如探测器会输出非均匀的探测结果sinograms，即使所有探测单元被均匀照射。这必然会在重建过程中引入伪影，导致医生对肿瘤的误判断。为了能够准确对探测系统进行建模，得到满意的图像质量，用户必须事先对探测器的探测效率进行校正，这被称为归一化校正。PET系统一般需要经历两种归一化校正，一是出厂前利用低散射源来校正归一化因子中不随时间变化的部分，二是在医院中定时校正探测器性能的漂移对归一化因子的影响。在第一种归一化校正中，通常的做法是用一个含有均匀放射性的棒源绕着PET探测系统的轴做匀速转动以均匀照射所有探测单元。旋转半径要足够大以保证轨迹覆盖PET探测器环的规定视野。校正试验通常要求持续十几个小时以获取足够的符合事件。既然所有探测单元探测到的符合事件在统计上是相同的，那么对应的计数响应就可以作为探测单元效率的量度，以此为基础可计算出归一化因子。由于放射源是棒源，数据处理中散射校正和衰减校正可以忽略。这些因子需要提前计算，以文件方式存储于计算机，在对病人进行检查时，将归一化因子直接作用于测量值就实现了探测器的归一化校正。 

为了保证出厂前的归一化校正的正确性，在试验中必须保证PET系统中所有探测单元能够长时间被均匀照射，这给棒源的加工制作和机械设计带来了很大的困难： 

1.      固体棒源的放射性需要非常均匀，这使得制作成本非常高昂

2.      为了覆盖探测器的轴向视野，棒源的长度通常需要超过20cm，这进一步增加了制作难度

3.      由于衰减棒源需要重复定做，这进一步增加了成本

4.      固体棒源衰减时间长（半衰期271天），保存需要严格遵守屏蔽原则，防止放射性污染，这增加了保存过程的复杂性

5.      归一化校正试验中棒源的旋转轴要求与PET探测器的轴重合，旋转半径需要足够大以保证探测视野内的所有探测单元都被均匀照射到。另外，旋转速度要求在长时间试验中保持稳定。由于棒源偏心放置，无论是共轴定位、旋转配重还是稳定性都对机械设计有非常高的要求

6.      如果棒源长度不足以覆盖PET的轴向视野，在归一化校正试验中棒源还需要沿着探测器的轴向进行步进，这进一步增加了机械设计的复杂性

实用新型内容

本实用新型提出了一种可以满足归一化校正中所有探测单元被均匀照射的要求的用于PET系统出厂前归一化校正的模体。

本实用新型包括轴向与PET探测器环共轴的一圆柱体，在圆柱体的外表面等距离地开设螺旋槽，在旋槽内设置等距离地缠绕在圆柱体外的导管，导管的两端分别设置开口端。 

本实用新型一方面不需要定制价格昂贵的均匀棒源，另一方面简化了机械设计要求，容易满足归一化校正中所有探测单元被均匀照射的要求。 

归一化试验的具体步骤如下： 

先使用活度计测试运送来的FDG溶液的活度，然后在容器中按比例与水混合以得到所需要的活度。考虑到死时间的影响，溶液活度不能太高，通常可以取1mCi。