[发明专利]内窥式PET成像系统及方法

说明书

技术领域：

本发明涉及针对医学断层成像系统及方法，确切地说是涉及医学断层内窥式PET成像系统及方法。

背景技术：

胰腺癌是一种恶性程度很高，诊断和治疗都很困难的消化道恶性肿瘤，约90％为起源于腺管上皮的导管腺癌。其发病率近年来明显上升，常用超声内镜检查，早期诊断极其困难，治愈率极低，5年生存率<1％，是预后最差的恶性肿瘤之一。

前列腺癌是男性高发疾病，是发生在前列腺的上皮性恶性肿瘤，2012年我国肿瘤登记地区前列腺癌发病率为9.92/10万，列男性恶性肿瘤发病率的第6位。如果能早期发现，就可以得到有效治疗，临床常用超声内镜检查。早期前列腺癌患者可采用根治性治疗方法，能够治愈早期前列腺癌的方法有放射性粒子植入、根治性前列腺切除术、根治性外放射治疗。

PET成像是癌症早期诊断的有效手段，但是这两种器官体积小，邻近其他放射性核素吸收强的器官，如胰腺与心脏、肝脏相邻，前列腺与膀胱相邻，常规全身PET难以对胰腺和前列腺疾病进行有效诊断。

发明内容：

本发明提供一种内窥式PET成像系统及方法，有效提高胰腺和前列腺PET成像的质量，以满足胰腺癌和前列腺癌早期精确诊断的需求，为胰腺癌和前列腺癌的早期精确诊断提供有效手段。

本发明采用如下技术方案：一种内窥式PET成像系统，由人体腔内探测与控制单元、体外探测与控制单元、γ射线事件处理单元及PET图像重建模单元构成，所述腔内探测与控制单元由腔内γ射线探测器、腔内探测器信号处理模块及腔内控制模块构成；所述体外探测与控制单元由体外γ射线探测器、体外探测器信号处理模块及体外控制模块构成；所述腔内γ射线探测器和体外γ射线探测器绕探测目标做相对旋转运动，探测体内放射性核素正电子湮灭产生的一对方向相反能量相同的γ光子；所述γ射线事件处理单元对腔内γ射线探测器和体外γ射线探测器探测到的γ光子事件进行分析判别，记录真符合事件，剔除假符合事件；所述PET图像重建模单元根据γ射线事件处理单元获得的真符合事件，利用先验图像约束压缩感知重建算法对探测目标区域进行图像重建与显示。

所述腔内γ射线探测器为多排探测器，腔内控制模块包含可实时获取腔内γ射线探测器位姿的位姿传感器，并根据需要对腔内γ射线探测器位姿进行调整，所述腔内控制模块由执行器和控制电路构成，腔内探测器信号处理模块将腔内γ射线探测器获取的信号进行处理并传送到体外γ射线事件处理单元。

所述腔内探测与控制单元可安装在内窥镜插管远端中，利用内窥镜将腔内探测与控制单元送达腔内指定位置。

所述体外γ射线探测器为多排探测器，体外γ射线探测器悬挂在机器臂上，体外控制模块利用机器臂对体外γ射线探测器位姿进行调整，所述体外控制模块由执行器和控制电路构成，体外探测器信号处理模块将体外γ射线探测器获取的信号进行处理并传送到体外γ射线事件处理单元。

所述腔内γ射线探测器的体积小于体外γ射线探测器的体积。

所述腔内γ射线探测器的探测单元数小于体外γ射线探测器的探测单元数。

本发明还采用如下技术方案：一种内窥式PET成像系统的成像方法，首先从医疗成像设备读入患者胃部或者腹部的断层解剖图像序列，根据患者胰腺或者前列腺的位姿规划腔内γ射线探测器在胃内或者直肠内的置入位姿、体外γ射线探测器的位姿、以及两者做相对旋转运动的旋转轴、旋转中心、旋转角度，然后按照如下步骤进行：

1)利用内窥镜将腔内γ射线探测器置入患者胃内或者直肠内事先规划的位置，并进行姿态调整，腔内γ射线探测器位姿通过腔内位姿传感器获得，并由腔内控制模块进行调整；

2)体外控制模块操控机器臂上的体外γ射线探测器置于事先规划的位置，并进行姿态调整，并由体外控制模块进行调整；

3)腔内γ射线探测器和体外γ射线探测器做相对旋转运动同时采集正电子湮灭产生的一对γ光子，相应的信号处理模块对采集的信号进行处理，并发送到体外γ射线事件处理单元，该单元对γ事件进行分析判别，记录真符合γ事件，剔除假符合γ事件；

4)PET图像重建单元根据γ射线事件处理单元获得的真符合γ事件，利用先验图像约束压缩感知重建算法对探测目标区域进行图像重建与显示。