[发明专利]加马光子侦测成像装置与方法

说明书

本发明提供一种加马光子侦检装置以及加马光子侦测方法，该装置包括有多个侦测探头以及信号处理电路，每一个侦测探头具有多层闪烁晶体侦检器。利用该多个侦测探头侦测一目标物所产生的加马光子，加马光子先与第一层侦检器作用，后与第二层侦检器作用，然后取得关于至少一第一时间段中每一个侦测探头所产生的电信号，并分别对每一个侦测探头所具有的多个闪烁晶体侦检器所产生的电信号进行第一时讯符合演算，以得到多个第一时讯相关数据。最后，取得关于至少一第二时间段中该每一个侦测探头的第一层闪烁晶体侦检器所产生的电信号，以及进行一第二时讯符合演算，以得到多对第二时讯相关数据。利用该第一和第二时讯相关数据进行活度分布重建。

技术领域

本发明为一种加马光子侦测装置与方法，特别是指一种侦测瞬发加马光子(prompt gamma ray)以及正子互毁加马(positron annihilation gamma ray)的加马光子侦测成像装置与方法。

背景技术

如图1所示，放射治疗(Radiotherapy,RT)就是用高能量的光子(如X光射线)或带电粒子来照射病灶处，以达到“杀死恶性肿瘤”或“抑制恶性肿瘤增生”为目的的一种治疗方式。其中，曲线90代表X光剂量和组织深度关系，由于X光射线与物质作用的物理特性，随射线进入组织深度的增加，相对剂量也随深度逐渐衰减，因此单一X光射束进入体内的路径上有较多的剂量释放在肿瘤前后的正常组织，致使X光射线尚未破坏肿瘤癌细胞前就已经影响正常组织，甚至让肿瘤后的正常组织区域也有剂量沉积。相对于X光治疗的方式，曲线91则为带电粒子，例如，质子或重离子，剂量和深度关系，由于物质作用因质子速度越快行进单位距离损失的能量越少，所以进入病患体表最初释放的动能相当低，直到一定的射程深度，质子或重离子动能大幅下降后产生最大剂量沉积，此称为布拉格峰910(Bragg Peak)，在布拉格峰之后几乎完全没有剂量。

由于质子或重离子治疗具有剂量集中在布拉格峰的特性，因此质子或重离子射程的不确定性影响远较X光更为敏感。若质子或重离子射程预测具有不确定性，其剂量高度集中的布拉格峰所在深度与预期有差异，将造成高剂量区未涵盖到整个肿瘤或高剂量区涵盖到肿瘤周围的重要器官等风险。因此质子或重离子治疗在临床应用上必须要能精准确认质子或重离子射程范围，将其布拉格峰限制在肿瘤区域才能达到最佳的治疗效果。

然质子或重离子治疗过程仍有一些因素影响其不准确性，说明如下：

(1)治疗计划所造成的不确定性：这是由于目前治疗计划主要来自X光CT影像的Hounsfield unit(HU)为组织与电子密度的对应关系，然质子或重离子与生物组织作用主要考虑是组织的原子核及其阻挡本领(stopping power)，因此将CT影像的HU信息转换为生物组织的阻挡本领，将有其不确定性。除此之外，CT影像假影、X光射束硬化(beamhardening)现象等等也是现行评估质子或重离子射程的不确定来源；

(2)实际治疗位置与治疗计划有差异：主要来自病患摆位误差、呼吸或心跳等造成的治疗标的移动等；

(3)治疗过程的肿瘤尺寸改变、病患体型改变等；以及

(4)来自于产生质子或重离子射束的设施所造成的误差，例如降能器(energydegrader)、射束形成(beam delivery)相关装置等误差。