用于pet成像系統探測器歸一化校正的模體的制作方法
【專利摘要】用于PET成像系統探測器歸一化校正的模體，涉及醫(yī)學成像【技術領域】，包括軸向與PET探測器環(huán)共軸的一圓柱體，在圓柱體的外表面等距離地開設螺旋槽，在旋槽內設置等距離地纏繞在圓柱體外的導管，導管的兩端分別設置開口端。本實用新型一方面不需要定制價格昂貴的均勻棒源，另一方面簡化了機械設計要求，容易滿足歸一化校正中所有探測單元被均勻照射的要求。
【專利說明】用于PET成像系統探測器歸一化校正的模體

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及醫(yī)學成像【技術領域】，特別涉及可用于正電子發(fā)射計算機斷層成像系統的探測器歸一化校正的模體設計。

【背景技術】
[0002]在核醫(yī)學領域中，PET (正電子發(fā)射計算機斷層掃描)是一種可以無創(chuàng)傷地顯示人體器官功能和代謝的檢查成像技術，在臨床上這種技術可以用來指導癌癥治療。其原理是:病人身體里的惡性腫瘤組織代謝旺盛，代謝物質(如葡糖糖、蛋白質等)聚集較多。我們可以利用放射性核素(如18F、nC等)對代謝物質進行標記，然后使用PET成像系統并通過三維成像技術準確顯示代謝物質的聚集和活度來反映生命代謝的活動。由此可見，PET提供了一種直接及時的方法來對腫瘤進行診斷和分析。
[0003]標記代謝物質的放射性核素通過衰變產生正電子，其與周邊電子湮滅產生并發(fā)事件，并發(fā)射一對彼此反向的光子。這對光子被PET探測系統中的一對探測單元同時捕捉到，那么對應的核素可以被定位在這對探測單元所確定的直線上。PET系統獲得的原始數據就是一系列由光子對所確定的并發(fā)事件。這些并發(fā)事件被多角度和位置排列組合后產生三維sinograms (正弦圖),然后通過重建算法還原為三維放射性元素分布。
[0004]為了增加探測效率，醫(yī)用PET通常是一個包含上萬個探測單元的環(huán)狀探測系統。受幾何位置和性能差異的影響，例如晶體發(fā)光效率、晶體封裝、晶體與PMT (光電倍增管)的耦合、電子學系統、光子對的入射角度不同等，探測單元的探測效率不盡一致。因此在實際探測過程中，探測單元的輸出并不能準確反映輸入光子束強度，例如探測器會輸出非均勻的探測結果sinograms，即使所有探測單元被均勻照射。這必然會在重建過程中引入偽影，導致醫(yī)生對腫瘤的誤判斷。為了能夠準確對探測系統進行建模，得到滿意的圖像質量，用戶必須事先對探測器的探測效率進行校正，這被稱為歸一化校正。PET系統一般需要經歷兩種歸一化校正，一是出廠前利用低散射源來校正歸一化因子中不隨時間變化的部分，二是在醫(yī)院中定時校正探測器性能的漂移對歸一化因子的影響。在第一種歸一化校正中，通常的做法是用一個含有均勻放射性的棒源繞著PET探測系統的軸做勻速轉動以均勻照射所有探測單元。旋轉半徑要足夠大以保證軌跡覆蓋PET探測器環(huán)的規(guī)定視野。校正試驗通常要求持續(xù)十幾個小時以獲取足夠的符合事件。既然所有探測單元探測到的符合事件在統計上是相同的，那么對應的計數響應就可以作為探測單元效率的量度，以此為基礎可計算出歸一化因子。由于放射源是棒源，數據處理中散射校正和衰減校正可以忽略。這些因子需要提前計算，以文件方式存儲于計算機，在對病人進行檢查時，將歸一化因子直接作用于測量值就實現了探測器的歸一化校正。
[0005]為了保證出廠前的歸一化校正的正確性，在試驗中必須保證PET系統中所有探測單元能夠長時間被均勻照射，這給棒源的加工制作和機械設計帶來了很大的困難:
[0006]1.固體棒源的放射性需要非常均勻，這使得制作成本非常高昂
[0007]2.為了覆蓋探測器的軸向視野，棒源的長度通常需要超過20cm，這進一步增加了制作難度
[0008]3.由于衰減棒源需要重復定做，這進一步增加了成本
[0009]4.固體棒源衰減時間長(半衰期271天)，保存需要嚴格遵守屏蔽原則，防止放射性污染，這增加了保存過程的復雜性
[0010]5.歸一化校正試驗中棒源的旋轉軸要求與PET探測器的軸重合，旋轉半徑需要足夠大以保證探測視野內的所有探測單元都被均勻照射到。另外，旋轉速度要求在長時間試驗中保持穩(wěn)定。由于棒源偏心放置，無論是共軸定位、旋轉配重還是穩(wěn)定性都對機械設計有非常高的要求
[0011]6.如果棒源長度不足以覆蓋PET的軸向視野，在歸一化校正試驗中棒源還需要沿著探測器的軸向進行步進，這進一步增加了機械設計的復雜性
[0012]實用新型內容
[0013]本實用新型提出了一種可以滿足歸一化校正中所有探測單元被均勻照射的要求的用于PET系統出廠前歸一化校正的模體。
[0014]本實用新型包括軸向與PET探測器環(huán)共軸的一圓柱體，在圓柱體的外表面等距離地開設螺旋槽，在旋槽內設置等距離地纏繞在圓柱體外的導管，導管的兩端分別設置開口端。
[0015]本實用新型一方面不需要定制價格昂貴的均勻棒源，另一方面簡化了機械設計要求，容易滿足歸一化校正中所有探測單元被均勻照射的要求。
[0016]歸一化試驗的具體步驟如下:
[0017]先使用活度計測試運送來的FDG溶液的活度，然后在容器中按比例與水混合以得到所需要的活度?？紤]到死時間的影響，溶液活度不能太高，通?？梢匀mCi。
[0018]整個圓柱體被固定在支架上，使用激光定位精確校準使得圓柱體的幾何軸和PET探測器環(huán)共軸。
[0019]將導管的一端插入容器中，另一端連接空氣泵，利用短暫開關空氣泵吸入一小段FDG溶液。
[0020]然后通過空氣泵壓力變化使得溶液在導管內環(huán)繞圓柱體做勻速循環(huán)運動。由于圓柱體和導管材料的低反應截面特性，這一小段FDG溶液在PET探測器中可以被看做是一個點源在空間中運動，同時完成橫截面的勻速旋轉運動和軸向的勻速步進運動，并滿足均勻照射所有探測單元的要求。
[0021]在試驗過程中探測到的符合事件按照其位置和角度信息被填充到正弦圖內。為了減小統計誤差，正弦圖的每個單元要求至少獲得250個以上的探測事件，對應的探測時間通常需要四個小時。
[0022]由于FDG溶液半衰期很短(110分鐘)，試驗完成后，導管和容器內的溶液只需要在屏蔽中放置一天就可以使得得其放射性活度降為零。這給處理用過的FDG溶液帶來了很大的方便。
[0023]試驗得到的正弦圖被后續(xù)程序進行處理，通過計算得到正歸一化因子中不隨時間變化的部分并作為系統參數存儲起來。此試驗僅需要進行一次。
[0024]在實際的歸一化試驗中，這種模體有以下優(yōu)點:首先除了運動點源，這個模體還可以很方便的模擬其他形式的放射源而不需要改變整體結構。比如在吸入一段FDG溶液并使它在導管中旋轉一周時再吸入另一段FDG溶液并一直重復下去，保證每段溶液切向位置是一樣的，這樣通過空氣泵的壓力變化這些FDG溶液可以看做在視野范圍內的一條勻速轉動的均勻放射性棒源。如果在一周內等間隔吸入多段FDG溶液，可以模擬勻速轉動的多條均勻放射性棒源。更進一步，如果把長導管吸滿FDG溶液，就可以生成一個環(huán)形的均勻放射性面源，這可以增加單位時間的符合事件采集數目而不需要考慮衰減校正。這種靈活性為我們試驗不同方案帶來很大的方便。另外，模體參數優(yōu)化變得簡單可行。另外，還可通過可編程為空氣泵提供更簡單的方法來改變試驗參數，例如可以通過編程簡單的改變空氣泵的壓力以改變點源的移動速度。因此可以嘗試不同的移動參數或者不同的FDG溶液放射性活度以找到最佳的參數以兼顧探測時間和信號統計性能。其次，FDG溶液較易得到，有益于PET運行成本控制。同時FDG溶液放射性可以很快衰減到零，易于處理。而且相對于固體棒源，這種模體的試驗時間可以大大降低。再次，放射源的的運動不依賴于機械，簡化了機械設計。最后，圓柱體與PET系統共軸放置，也易于滿足穩(wěn)定性和定位的要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為本實用新型的一種結構示意圖。

【具體實施方式】
[0026]如圖1所示，本實用新型設有一圓柱體1，在圓柱體I的外表面等距離地開設螺旋槽，在旋槽內設置等距離地纏繞在圓柱體I外的導管2，導管2的兩端21和22分別設置開口端。
[0027]使用時導管2的兩端連接到一個可編程壓力控制的空氣泵上。整個圓柱體I被固定在支架上，使用激光定位精確校準使得圓柱體的幾何軸和PET探測器環(huán)共軸。
[0028]圓柱體I的直徑需要足夠大以覆蓋PET探測器的橫截面視野，長度要求大于PET探測器的軸向視野。
[0029]圓柱體I和導管2的材料應該慎重選擇以保證他們在并發(fā)事件探測的有效能窗范圍內有非常低的反應截面，比如圓柱體I可以用內部填充大量空氣的聚丙烯泡沫塑料制作，導管2可以選擇直徑兩毫米的醫(yī)用細導管。
【權利要求】
1.用于PET成像系統探測器歸一化校正的模體，其特征在于包括軸向與PET探測器環(huán)共軸的一圓柱體，在圓柱體的外表面等距離地開設螺旋槽，在旋槽內設置等距離地纏繞在圓柱體外的導管，導管的兩端分別設置開口端。
【文檔編號】A61B6/03GK204121041SQ201420551771
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年9月24日 優(yōu)先權日:2014年9月24日
【發(fā)明者】李楠 申請人:江蘇賽諾格蘭醫(yī)療科技有限公司