專利名稱：用于獲取pet/spect和ct影像數(shù)據(jù)的斷層成像系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及旨在獲取正電子發(fā)射型斷層成像(PET)、單光子發(fā)射型斷層成像(SPECT)及X射線CT成像數(shù)據(jù)的裝置和方法。
背景技術(shù)：
PET和SPECT根本不同于X射線CT，盡管它們可能都利用一些類似的硬件及類似的影像重建算法。具 體而言，PET和SPECT影像的制取需要對病人施用放射性藥物示蹤劑，然后在靶組織或器官中采集。示蹤劑衰變時放出正電子，湮滅形成的伽瑪光子從病人體內(nèi)均勻地向周圍輻射。因此，能夠探測到從靶組織或器官散發(fā)出的伽瑪光子。探測到的數(shù)據(jù)然后用于重建靶身體構(gòu)造的二維切片影像。由于伽瑪光子從病人體內(nèi)均勻地散發(fā)，不一定需要將探測器圍繞病人旋轉(zhuǎn)，這取決于探測器是否完全包圍病人。相比之下，X射線CT是一種傳送方法，X射線束穿過病人并在病人體內(nèi)衰減。衰減后的射線束然后被一個或多個X射線探測器探測到。由于體內(nèi)不同的組織和構(gòu)造對X射線的衰減程度不同，因此能夠形成強度不同的對比影像。而且，由于X射線束主要是單向發(fā)射，射線源一般必須圍繞病人旋轉(zhuǎn)，使數(shù)據(jù)能夠從各個角度采集，而這正是重建二維切片影像所必需的。本領(lǐng)域內(nèi)大家都知道_，可以將PET、SPECT和CT成像部件整合成一臺單一的斷層成像設(shè)備。例如，大家知道CT數(shù)據(jù)可用來修正PET和SPECT成像數(shù)據(jù)。更具體而言，由于伽瑪光子在病人體內(nèi)的不同深度形成，從較深處的身體構(gòu)造散發(fā)的伽瑪光子往往比接近身體表面所產(chǎn)生的伽瑪光子衰減更大。此外，骨頭等構(gòu)造比其他軟組織之類更容易吸收伽瑪光子。例如，如果采用PET或SPECT方法成像胸腔內(nèi)的構(gòu)造，肋骨可能會造成影像中的遮蓋，從而降低影像品質(zhì)。因此，大家都知道用X射線CT數(shù)據(jù)來修正包圍身體的各個構(gòu)造的影響。為了獲得經(jīng)過精確修正的PET/SPECT數(shù)據(jù)，病人必須在從X射線CT到PET/SPECT掃描的間隔期間保持不動，使在CT中成像的各個構(gòu)造位置與在進行PET/SPECT測量時的位置相同。這樣，需要采集所有CT和PET/SPECT數(shù)據(jù)的時間愈長，病人愈可能出現(xiàn)不同程度的移動，由此降低影像品質(zhì)。不幸的是，之前的設(shè)備均要求用戶單獨獲取CT及PET/SPECT影像數(shù)據(jù)。這樣，病人的移動便成了問題。因此，我們需要一種裝置及/或方法來同時獲取CT及PET/SPECT數(shù)據(jù)。一些實施例可以做到這點及/或提供超過現(xiàn)有技術(shù)的其他優(yōu)點
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一些實施例涉及一種PET/SPECT/CT設(shè)備，其中包括:具有一般圓形內(nèi)外沿的共用掃描架，內(nèi)圓是一個中心孔，共用掃描架具有一個旋轉(zhuǎn)自由度；至少有一個裝于共用掃描架上的固定式X射線源，射線源發(fā)射的X射線束橫向穿過中心孔；裝于共用掃描架上且方向?qū)?zhǔn)至少一個X射線源的多個固定式X射線閃爍探測器，這些X射線探測器排列成一段弧形，弧形中心附近至少裝有一個X射線源；以及裝于共用掃描架上的多個固定式PET/SPECT閃爍探測器，這些PET/SPECT探測器排列成一段弧形，弧形中心就是中心孔的圓心，多個PET/SPECT探測器在Z方向上對應(yīng)多個X射線閃爍探測器并隔開一段距離。根據(jù)一些實施例,共用掃描架還可以在9方向具有一個自由度。根據(jù)一些實施例，內(nèi)外沿具有相同的中心。根據(jù)一些實施例，至少一個X射線源發(fā)射扇形射線束。根據(jù)一些實施例，多個X射線閃爍探測器包括一種或多種閃爍晶體，晶體材料選自摻鈰硅酸釔镥(LYSO )、摻鈉碘化銫(Na: Cs I)、鍺酸鉍(BGO )、摻鈰硅酸釓(GSO )、摻鉈碘化鈉(Tl:NaI)、氟化鋇(BaF2)、摻鈰鋁酸釔(YAlO3,即YAP)、摻鈰氧正硅酸镥(Ce = Lu2SiO5,即LSO)、溴化鑭(LaBr3)、摻鈰溴化鑭，或其中任意組合。根據(jù)一些實施例，多個X射線探測器中的每一個都包括用反射介質(zhì)彼此光學(xué)隔離的閃爍晶體陣列，陣列大小選自下列中的一個或多個:8x8、16xl6、32x32、64x64或128x128。根據(jù)一些實施例，PET/SPECT和CT數(shù)據(jù)按照隔行掃描模式采集。在閱讀并理解以下詳細說明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員會清楚地知道本發(fā)明的其他優(yōu)點和益處。


本發(fā)明可能以某些實物零件及零件布置作為實施例，在本說明書中進行詳細描述，并對其中的附圖部分加以說明:圖1是一個實施例的主視圖；以及圖2是一個實施例的透視圖，利用坐標(biāo)系加以說明。
具體實施例方式本文利用柱面坐標(biāo)系來定義斷層成像系統(tǒng)的相對方位、位置及方向，如圖2所示。本文所使用的Z坐標(biāo)定義為垂直于掃描架并通過其中心點的軸線。0坐標(biāo)表示一條垂直于Z軸的半徑的角度，其值為相對原點繞Z軸從0到360度之間的任意值。0變量表示Z軸和垂直于Z軸的半徑之間的夾角。根據(jù)一些實施例，PET/SPECT和CT探測器裝于共用旋轉(zhuǎn)板(即共用掃描架)上，并以基本同步的方式獲取PET和CT及/或SPECT和CT影像。例如，一些實施例用于采集PET/SPECT和CT數(shù)據(jù)，確定掃描架旋轉(zhuǎn)一圈時完整的二維影像。根據(jù)圖1所示的實施例100，掃描架110上有外沿112和內(nèi)沿114。內(nèi)沿上還開有一個中心孔116。內(nèi)外沿 112、114具有相同的中心118。X射線源120固定裝在掃描架110上，其中至少包括一個X射線發(fā)射陽極122。陽極122發(fā)射的X射線124呈扇形射線束狀，橫掃中心孔116并穿過位于其中的受檢者身體。穿過病人等受檢者后，X射線束124受到受檢者衰減。傳送出來的X射線束然后被呈弧形排列并固定裝在掃描架110上的多個X射線探測器130探測到。陽極射線源122大致位于探測器130的弧形中心。實施例100還包括裝于掃描架110上的多個固定式PET/SPECT探測器140。將多個PET/SPECT探測器140布置成一般圓弧形(即圓弧兩邊繼續(xù)延伸會形成一個完整的圓)。一般圓弧形的中心點118與掃描架110內(nèi)外沿112、114的中心點相同。根據(jù)圖1的實施例100,PET/SPECT探測器在Z方向上與X射線閃爍探測器一一對應(yīng)并隔開一段距離。因此，PET/SPECT和CT探測器的視野彼此銜接，并可能有一定的重疊。在一些實施例中，可以通過掃描架110旋轉(zhuǎn)一整圈來獲取足夠的PET/SPECT及/或CT數(shù)據(jù)，重建一個二維切片影像。而且，在一些實施例中，通過在Z方向上遞增平移受檢者相對掃描架的位置，從而取得螺旋式數(shù)據(jù)，并據(jù)此重建三維影像。在其他實施例中，重建三維影像可通過旋轉(zhuǎn)掃描架一整圈 后，讓病人步進穿過掃描架一段距離A z，然后在掃描架旋轉(zhuǎn)一圈時執(zhí)行又一次數(shù)據(jù)采集。重復(fù)此過程N次可生成N張切片深度的多切片三維影像。再者，在一些實施例中，CT數(shù)據(jù)可在交替或隔行掃描模式下隨PET/SPECT數(shù)據(jù)一起采集。例如，在掃描架上給定的0 I位置，X射線數(shù)據(jù)可隨PET/SPECT數(shù)據(jù)一起采集。然后移動掃描架步長A 0至0 2位置，再次跟隨PET/SPECT數(shù)據(jù)采集CT數(shù)據(jù)。重復(fù)此過程必要的次數(shù)后，可獲得足以生成所需影像的斷層掃描數(shù)據(jù)。還有，可結(jié)合使用靜態(tài)調(diào)強(Step andShoot)及/或螺旋掃描協(xié)議進行隔行掃描數(shù)據(jù)采集。在另外的實施例中，可同時采集CT和PET/SPECT數(shù)據(jù)。在這些實施例中的系統(tǒng)可能需要分辨X射線光子與伽瑪光子，從而避免“交叉談話噪音”。例如，如果X射線光子引發(fā)及/或PET/SPECT探測器探測到一個閃爍事件，該閃爍事件可確認(rèn)為因X射線光子所致而拒收。在一些實施例中，必要時可使用適當(dāng)?shù)臏?zhǔn)直過濾器來消除X射線及/或伽瑪光子，從而充分減少“交叉談話噪音”。在其他實施例中，選擇的閃爍晶體和準(zhǔn)直過濾器可以使CT探測器對伽瑪輻射不敏感及/或PET/SPECT探測器對X射線輻射不敏感。上面已經(jīng)描述和在各種視圖中所示的實施例旨在圖示說明本發(fā)明的實施例，而實施例本身并不局限于這些。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員會清楚地知道，上述方法和設(shè)備可以在不脫離本發(fā)明的一般范圍前提下有其他變化類型。據(jù)此，希望將所有這些可能的變化類型都包括在所附權(quán)利要求書或其中權(quán)利要求項的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種PET/SPECT/CT設(shè)備，其中包括: 共用掃描架，具有一般圓形內(nèi)沿和一般圓形內(nèi)沿，內(nèi)沿定義了中心孔，共用掃描架具有一個旋轉(zhuǎn)自由度； 至少一個裝于共用掃描架上的固定式X射線源，射線源發(fā)射的X射線束穿過中心孔； 裝于共用掃描架上且方向?qū)?zhǔn)至少一個X射線源的多個固定式X射線閃爍探測器，所述X射線探測器排列成一段弧形，弧形中心接近所述至少一個X射線源；以及 裝于共用掃描架上的多個固定式PET/SPECT閃爍探測器，這些PET/SPECT探測器排列成一段弧形，弧形中心為中心孔的圓心，其中多個PET/SPECT探測器在Z方向上與所述多個X射線閃爍探測器相互間隔一段距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，共用掃描架還具有在0方向上的一個自由度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，內(nèi)外沿具有相同的中心。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，所述至少一個X射線源發(fā)射扇形射線束。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，多個X射線閃爍探測器包括一種或多種閃爍晶體，晶體材料選自摻鈰硅酸釔镥(LYSO )、摻鈉碘化銫(Na: Cs I)、鍺酸鉍(BGO )、摻鈰硅酸釓(GSO )、摻鉈碘化鈉(Tl:NaI)、氟化鋇(BaF2)、摻鈰鋁酸釔(YAlO3,即YAP)、摻鈰氧正硅酸镥(Ce = Lu2SiO5,即LSO)、溴化鑭(LaBr3)、摻鈰溴化鑭，或其中任意組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的設(shè)備，多個X射線探測器中的每一個都包括用反射介質(zhì)彼此光學(xué)隔離的閃爍晶體陣列，陣列大小選自下列中的一個或多個:8x8、16x16、32x32、64x64或128x128。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，PET/SPECT和CT數(shù)據(jù)按照隔行掃描模式采集。
全文摘要
本發(fā)明的一些實施例一般涉及一種開有中心孔的共用PET/SPECT/CT掃描架。在共用掃描架上至少裝有一個固定式X射線源，射線源發(fā)射的X射線束穿過中心孔。一些實施例還包括裝于共用掃描架上且方向?qū)?zhǔn)至少一個X射線源的多個固定式X射線閃爍探測器。在一些實施例中，多個固定式PET/SPECT閃爍探測器也裝在共用掃描架上，這些PET/SPECT探測器排列成一段弧形，弧形中心就是中心孔的圓心。
文檔編號A61B6/03GK103181773SQ20121038082
公開日2013年7月3日 申請日期2012年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月9日
發(fā)明者威廉·K·麥克羅斯基, 威廉·D·迪金森, 克萊斯特·H·海普, 蒂莫西·W·米立夫 申請人:明峰醫(yī)療系統(tǒng)股份有限公司