[实用新型]一种全息正电子浓度成像系统

说明书

本实用新型公开了一种全息正电子浓度成像系统，包括有标记正电子同位素模块、注射模块、机械支撑模块、探测模块和图像重建模块。标记正电子同位素模块对生物体中参与生理与生化过程的物质用正电子同位素进行标记，使生物体带有可以发射多辐照事件的标记物；注射模块可将标记有正电子同位素的药物注入动物或者人体内，并实时控制注入生物体内的放射性药物剂量；探测模块对切伦科夫光子进行探测；图像重建模块将切伦科夫事件集合重建成某一时刻的放射性活度分布。本实用新型能有效提高伽玛模式PET的空间分辨率和灵敏度，特别适合于对准确度和精确度要求很高的临床用PET，在癌症和心血管疾病中有广泛的应用。

技术领域

本实用新型属于医学粒子物理应用技术领域，具体涉及一种全息正电子浓度成像系统。

背景技术

在过去十年中，对伽玛模式PET的研究主要集中空间分辨率和灵敏度的提高。意大利研制的YAP-PET使用PET/SPECT双模结构，单个YAP闪烁晶体的尺寸为2×2×30mm³，能提供1.8mm FWHM的重建图像空间分辨率。 Washington University的MicroPET Focus 120在正硅酸镥(Lu₂ SiO₅，简称LSO) 闪烁晶体与位置灵敏光电倍增管(Position-SensitivePhotomultiplier，简称PSPMT) 之间采用光纤进行耦合。在视场范围(Field of View,简称FOV)中心点，该系统能提供1.69mm FWHM的空间分辨率，其峰值绝对灵敏度达7.1％(能量窗口为250-650keV)。GE公司将EXPLORE VISTA DR商用化，采用两环LGSO/GSO 双层晶体，晶体尺寸为1.5×1.5×15mm³。空间分辨率在FOV的中心为1.6mm FWHM，灵敏度为4％(能量窗口为250-700keV)。UC Davis分校S.R.Cherry 教授所领导的研究组使用1×1×10mm³的LSO晶体实现了逼近1mm的分辨率。英国开发出QUAD-HIDAC 32伽玛模式PET采用大范围气体探测器，也能得到约为1mm的最高空间分辨率，而且在整个FOV内均匀分布。在国内，中科院高能物理研究所研制的Eplus采用正硅酸钇镥(Lu2-nYinSiO5，简称LYSO)为闪烁晶体，从报刊新闻中获知其主要性能指标为能量分辨率23％，时间分辨率 4.3ns，空间分辨率2.3mm，最大计数率1250cps/uCi。

如上所述，目前对伽玛模式PET系统性能的优化，更多的是通过改变硬件，特别是探测器的优化设计来提高空间分辨率。这个途径面临两个主要问题。首先，随着分辨率的进一步提高，硬件手段遇到的困难和系统成本急剧增加。比如，减小晶体切割尺寸是重要的硬件手段之一。受切割过程中的材料损耗、制作安装及其他工程困难的影响，闪烁晶体尺寸的继续减小已经遇到实质性障碍。更重要的是，空间分辨率的提高对相应的图像重建算法提出了新的挑战。

当前，伽玛模式PET系统普遍使用的是同样应用于临床系统的通用PET图像重建算法，以基于统计原理的迭代法为主。其中，以最大似然度作为优化目标和迭代准则的极大似然估计法(Maximum Likelihood Expectation Maximization，简称MLEM)最为经典，也是很多流行算法的基础。在MLEM的基础上，有序子集最大期望法(Ordered-subsetexpectation-maximization，简称OSEM)法将数据依据投影角度分为多个子集进行处理，有效地加速了迭代过程，成为目前应用最为广泛的重建方法。