專利名稱：臨床前飛行時(shí)間pet成像的制作方法
臨床前飛行時(shí)間PET成像說明書以下內(nèi)容涉及醫(yī)療領(lǐng)域，更具體而言涉及利用正電子發(fā)射層析攝影(PET)進(jìn)行臨 床前成像，并特別參考其加以描述。然而，以下內(nèi)容將在諸如獸醫(yī)診斷PET成像的其他任務(wù) 中找到更多應(yīng)用。在常規(guī)PET成像中，為受檢者服用放射藥劑以在受檢者體內(nèi)分布或在感興趣的受 檢者部分中積聚，例如在感興趣的解剖學(xué)組織中積聚。放射藥劑呈現(xiàn)出正電子電子湮滅事 件，湮滅事件產(chǎn)生均具有511keV能量的相反方向的、射線。設(shè)置于受檢者周圍的輻射探測 器探測基本同時(shí)的，即在選定的并發(fā)時(shí)間窗口之內(nèi)的、射線探測，并假設(shè)基本同時(shí)的、射 線探測來源于沿連接兩個(gè)基本同時(shí)或并發(fā)、射線探測事件的響應(yīng)線(line-of-response) 位于某一點(diǎn)的同一正電子電子湮滅事件。產(chǎn)生這種響應(yīng)線的數(shù)據(jù)集并利用濾波的反向投 影、迭代反向投影或另一種技術(shù)對數(shù)據(jù)集進(jìn)行重構(gòu)，以獲得受檢者體內(nèi)放射藥劑分布的圖 像。飛行時(shí)間PET是類似的，但利用基本并發(fā)、射線探測事件之間有限時(shí)間差來沿著 響應(yīng)線定位正電子_電子湮滅事件。、射線以光速(c)運(yùn)動(dòng)，即大約每100皮秒3厘米。 由AX-C At/2給出空間定位(AX)，因此作為典型范例，對于時(shí)間分辨率大約為600皮秒 的輻射探測器，得到的結(jié)果是飛行時(shí)間定位提供了沿響應(yīng)線大約9厘米的空間分辨率。在 實(shí)踐中，例如，可以由FWHM大約為9厘米的高斯分布表示這種定位。對于為尺寸顯著大于 這一空間定位的典型人類受檢者成像而言，大約為AX = 9厘米的空間定位是有利的。另一方面，臨床前研究中通常使用的類型的小白鼠、家鼠、豚鼠或其他小型動(dòng)物尺 寸小于或相當(dāng)于飛行時(shí)間信息提供的空間定位Ax。因此，飛行時(shí)間定位不會對動(dòng)物之內(nèi)的 正電子電子湮滅事件定位提供額外的有用信息。迄今為止，這種認(rèn)識，加上包括高速輻射探 測器和高速高容量飛行時(shí)間定位處理要很大額外成本，已經(jīng)推動(dòng)著在臨床前PET掃描機(jī)中 包括飛行時(shí)間能力。此外，現(xiàn)有的臨床前研究通常已經(jīng)使用臨床前PET成像來評估腫瘤或癌癥或其他 研究中病理導(dǎo)致的其他大尺度生長物的大尺度解剖學(xué)特征。例如，研究可以通過統(tǒng)計(jì)學(xué)意 義顯著數(shù)量的測試動(dòng)物中平均腫瘤尺寸(如果有的話)的減小來量化治療效果。利用PET 成像容易進(jìn)行這種評估，因?yàn)楦信d趣的腫瘤基本大于典型PET掃描機(jī)的空間分辨率。如果 治療成功地將腫瘤減小到常規(guī)臨床前PET掃描機(jī)的分辨率以下，通常認(rèn)為治療確實(shí)是有效 的。這種方式是便利的并容易地提供了綜合的測量結(jié)果，例如腫瘤尺寸。然而，測量的大尺 度解剖特征可以檢驗(yàn)或未檢驗(yàn)癌癥的后果決定性方面，例如轉(zhuǎn)移的范圍，即癌組織擴(kuò)散離 開原發(fā)瘤的范圍。眾所周知大部分癌癥患者死于轉(zhuǎn)移性癌癥。下文提供了克服上述問題及其他問題的新的改進(jìn)設(shè)備和方法。根據(jù)一個(gè)方面，公開了一種臨床前正電子發(fā)射層析攝影(PET)掃描機(jī)，包括被設(shè) 置成觀察檢查區(qū)域的輻射探測器；利用輻射探測器采集飛行時(shí)間定位的PET成像數(shù)據(jù)的并 發(fā)電子線路；以及重構(gòu)電子線路，用于重構(gòu)所述飛行時(shí)間定位的PET成像數(shù)據(jù)以形成表示 放射藥劑在設(shè)置于所述檢查區(qū)域中的臨床前受檢者中的分布的圖像。
根據(jù)另一方面，公開了一種臨床前正電子發(fā)射層析攝影(PET)成像方法，包括從 已經(jīng)服用放射藥劑的一個(gè)或多個(gè)非人類動(dòng)物受檢者采集飛行時(shí)間定位的PET成像數(shù)據(jù)；以 及重構(gòu)所采集的飛行時(shí)間定位的PET成像數(shù)據(jù)以形成表示放射藥劑在所述非人類動(dòng)物受 檢者中所選定的一個(gè)或多個(gè)非人類動(dòng)物受檢者中的分布的圖像。根據(jù)另一方面，公開了一種臨床前正電子發(fā)射層析攝影(PET)掃描機(jī)，包括被 設(shè)置成觀察檢查區(qū)域的輻射探測器；用于在檢查區(qū)域中支撐多個(gè)臨床前受檢者以同時(shí)進(jìn) 行PET成像的受檢者支撐組件；利用輻射探測器從多個(gè)臨床前受檢者采集飛行時(shí)間定位的 PET成像數(shù)據(jù)的并發(fā)電子線路；以及重構(gòu)電子線路，用于⑴至少部分基于飛行時(shí)間信息執(zhí) 行過濾操作，所述過濾操作包括丟棄未檢驗(yàn)的飛行時(shí)間定位的PET成像數(shù)據(jù)以及將飛行時(shí) 間定位的PET成像數(shù)據(jù)與多個(gè)臨床前受檢者中的個(gè)體臨床前受檢者相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)操 作，并(ii)重構(gòu)經(jīng)過濾的飛行時(shí)間定位的PET成像數(shù)據(jù)以形成表示放射藥劑在多個(gè)臨床前 受檢者中的分布的圖像。根據(jù)另一方面，公開了一種評估轉(zhuǎn)移性癌癥的方法，包括采集癌癥受檢者的飛行 時(shí)間定位的PET成像數(shù)據(jù)；重構(gòu)所述飛行時(shí)間定位的PET成像數(shù)據(jù)以產(chǎn)生所述癌癥受檢者 一部分的圖像；以及計(jì)算量化被成像部分中分布的癌腫組織的轉(zhuǎn)移性癌癥測量結(jié)果。一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于提高了臨床前成像的處理量。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于改善了臨床前成像的質(zhì)量。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于改善了臨床前成像的靈活性。在閱讀并理解以下詳細(xì)說明的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會理解本發(fā)明的 其他優(yōu)點(diǎn)。附圖僅用于例示優(yōu)選實(shí)施例，不應(yīng)視為限制本發(fā)明。

圖1示意性示出了臨床前成像系統(tǒng)。圖2示意性示出了部分基于飛行時(shí)間定位將PET響應(yīng)線關(guān)聯(lián)到四個(gè)同時(shí)成像的臨 床前對象之一。圖3示意性示出了散射事件的鑒別，該鑒別部分基于飛行時(shí)間定位，獲得與四個(gè) 同時(shí)成像的臨床前對象的任一個(gè)都不關(guān)聯(lián)的PET響應(yīng)線。圖4-6示意性示出了利用圖1的臨床前成像系統(tǒng)任選執(zhí)行的例示性臨床前成像過程。參考圖1，成像系統(tǒng)包括正電子發(fā)射層析攝影(PET)掃描機(jī)10，包括用于探測由 正電子電子湮滅事件發(fā)射的511keV Y射線的一個(gè)或多個(gè)輻射探測器環(huán)12。探測器環(huán)12 的探測器是具有亞納秒(即小于一納秒)時(shí)間分辨率的高速探測器，更優(yōu)選地，時(shí)間分辨 率等于或低于大約800皮秒，更優(yōu)選地，時(shí)間分辨率等于或低于大約600皮秒，更優(yōu)選地時(shí) 間分辨率等于或低于大約500皮秒，更優(yōu)選地時(shí)間分辨率等于或低于大約400皮秒，更優(yōu) 選地時(shí)間分辨率等于或低于大約300皮秒，還想到過更快速的探測器。一些適當(dāng)?shù)奶綔y器 包括與高速光探測器耦合的響應(yīng)于511keV y射線入射而產(chǎn)生光閃爍的閃爍體，高速光探 測器例如是光電倍增管(PMT)探測器、硅光電倍增管(SiPM)探測器、其他固態(tài)光電探測器 等。例如，在2006年10月26日公開的WO 2006/111883A2中和2006年10月26日公開的 W02006/111869A2中介紹了一些適當(dāng)?shù)奶綔y器。受檢者支撐組件14包括具有一個(gè)或多個(gè)支撐元件的基底16，例如四個(gè)細(xì)長支撐元件18，以支撐多達(dá)四個(gè)臨床前受檢者，例如一個(gè)或多個(gè)小白鼠、一個(gè)或多個(gè)家鼠、一個(gè)或 多個(gè)豚鼠或一個(gè)或多個(gè)另一種嚙齒類動(dòng)物、或一個(gè)或多個(gè)兔子、或其他非人的動(dòng)物受檢者， 例如猴子或其他靈長類動(dòng)物。在給定的臨床前成像期間中，臨床前受檢者可以占據(jù)細(xì)長支 撐元件18的一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)或全部四個(gè)。盡管未示出，外殼典型地圍繞一個(gè)或多個(gè)輻射 探測器環(huán)12，基底16固定到該外殼，細(xì)長支撐元件18突出到一個(gè)或多個(gè)輻射探測器環(huán)12 中，從而由一個(gè)或多個(gè)輻射探測器環(huán)12的輻射探測器在360°環(huán)形角區(qū)間上看到支撐元件 18。或者，可以從外殼獨(dú)立地支撐受檢者支撐組件14。細(xì)長支撐元件18優(yōu)選由對Y射線 基本透明的材料制成，例如塑料或基于碳纖維的材料。盡管圖示的細(xì)長支撐元件18被示為 平坦平臺，其他想到的細(xì)長支撐元件包括空心管狀支撐等，此外，根據(jù)臨床前受檢者的幾何 形狀，想到過支撐或多或少伸長，或在想到的一些實(shí)施例中，沒有伸長。盡管在圖1中示出 了四個(gè)細(xì)長支撐元件18，但要認(rèn)識到，細(xì)長支撐元件18的數(shù)量可以是兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)、五 個(gè)、六個(gè)或更多細(xì)長支撐元件，設(shè)定一個(gè)或多個(gè)輻射探測器環(huán)12的大小以接收兩個(gè)、三個(gè)、 圖示的四個(gè)、五個(gè)、六個(gè)或更多細(xì)長支撐元件18。在一些實(shí)施例中，可以互連支撐元件以界 定格柵，格柵具有開口以接收臨床前受檢者。在想到的一些實(shí)施例中，PET掃描機(jī)10是人體 大小的PET掃描機(jī)，可以是商用臨床或診斷PET掃描機(jī)。除了未示出的外殼之外，PET掃描 機(jī)10可以包括圖1中未示出的其他元件、部件或特征，例如輻射屏蔽。在想到的一些實(shí)施 例中，PET掃描機(jī)10可以是諸如混合式PET/磁共振(PET/MR)成像系統(tǒng)或混合式PET/計(jì) 算層析x射線攝影(PET/CT)成像系統(tǒng)的混合式成像系統(tǒng)的部件。繼續(xù)參考圖1，并發(fā)電子線路20識別基本同時(shí)的，例如由時(shí)域并發(fā)時(shí)間窗口定義 的、粒子探測事件，該探測事件涉及能量大約為511keV的、粒子，例如，如以大約511keV 為中心的積分強(qiáng)度窗口定義的。并發(fā)電子線路20還包括飛行時(shí)間定位部件，該部件利用一 個(gè)或多個(gè)輻射探測器環(huán)20的輻射探測器的亞納秒速度沿著連接兩個(gè)基本并發(fā)的Y粒子探 測事件的響應(yīng)線定位發(fā)源的電子正電子湮滅事件。例如，在一些實(shí)施例中，將飛行時(shí)間定位 表示為其橫坐標(biāo)沿著響應(yīng)線的高斯或其他統(tǒng)計(jì)學(xué)概率分布。可以將并發(fā)電子線路20部分 或全部集成到一個(gè)或多個(gè)輻射探測器環(huán)20中，或可以是部分或全部獨(dú)立的電子線路部件。在典型的臨床前成像期間中，為臨床前受檢者服用放射藥劑，放射藥劑聚集在與 所研究病理相關(guān)的器官或組織中或與所研究病理相關(guān)的癌腫或其他異常組織中。將臨床前 受檢者固定在支撐元件18上或中，在固定到支撐元件18上或中之前或之后，任選地為臨床 前受檢者使用麻醉，并將固定有臨床前受檢者的受檢者支撐組件14插入PET掃描機(jī)10中。 由一個(gè)或多個(gè)輻射探測器環(huán)12和并發(fā)電子線路20采集形式為飛行時(shí)間定位的響應(yīng)線的成 像數(shù)據(jù)。由重構(gòu)電子線路22重構(gòu)所采集的數(shù)據(jù)，重構(gòu)電子線路22可以包括適當(dāng)編程的計(jì) 算機(jī)、微處理器或微控制器、數(shù)字，模擬或混合專用集成電路(ASIC)等。重構(gòu)產(chǎn)生表示放射 藥劑在一個(gè)或多個(gè)臨床前受檢者中分布的圖像。要理解諸如本文所用的“受檢者圖像”或 “圖像”的術(shù)語表示通過重構(gòu)產(chǎn)生的、表示放射藥劑在臨床前受檢者體內(nèi)分布的圖像，還可 能包括由于臨床前受檢者體內(nèi)或檢查區(qū)域中別處的Y射線吸收材料導(dǎo)致的特征或人為噪 聲，例如陰影，由重構(gòu)算法或其他處理引入的人為噪聲等。重構(gòu)電子線路22采用適當(dāng)?shù)闹貥?gòu)算法，例如濾波的反向投影、迭代重構(gòu)算法等， 任選地考慮飛行時(shí)間定位信息。重構(gòu)電子線路22任選地還采用標(biāo)識臨床前受檢者位置的受檢者圖24，以便使重構(gòu)電子線路22能夠丟棄未檢驗(yàn)任何臨床前受檢者的飛行時(shí)間定位 的響應(yīng)線(例如，因?yàn)樗鼈兪请S機(jī)噪聲事件或已經(jīng)在去往探測器的途中被散射)，并任選地 將飛行時(shí)間定位的響應(yīng)線與起源的臨床前受檢者相關(guān)聯(lián)。在事先知道受檢者圖24時(shí)，可以 任選地使用受檢者圖24來細(xì)化飛行時(shí)間定位。在一些實(shí)施例中，受檢者圖24包括基于PET掃描機(jī)10和受檢者支撐組件14幾何 形狀的先驗(yàn)知識且任選還考慮到關(guān)于哪些支撐元件18加載臨床前受檢者的先驗(yàn)知識產(chǎn)生 的所存儲數(shù)據(jù)。在這種實(shí)施例中，受檢者圖24通常是近似的，例如，界定設(shè)置個(gè)體臨床前受 檢者的圓形或其他形狀的容器區(qū)域但不勾勒臨床前受檢者的周界。在一些實(shí)施例中，從初始重構(gòu)所采集的成像數(shù)據(jù)產(chǎn)生受檢者圖24——例如，可以 使用兩次通過方式，其中，初次通過提供受檢者圖24，后續(xù)通過利用受檢者圖24細(xì)化或改 善重構(gòu)。在這些實(shí)施例中，受檢者圖24可以相對更精確，例如提供臨床前受檢者周界或臨 床前受檢者體內(nèi)感興趣器官周界的近似勾畫。或者，從第一次通過重構(gòu)導(dǎo)出的受檢者圖可 以是近似的，例如界定大到足以包含對應(yīng)受檢者圖像的容器圓、橢圓、矩形等。在另一種方 式中，使用計(jì)算層析x射線攝影(CT)或磁共振(MR)圖像來界定容器或受檢者的其他勾畫。還可以將受檢者圖24用于對所得的重構(gòu)圖像分段，亦即，標(biāo)識重構(gòu)圖像中對應(yīng)于 每個(gè)臨床前受檢者的部分。例如，如果四個(gè)圖示的受檢者支撐18均支撐臨床前受檢者，那 么將所得的重構(gòu)圖像適當(dāng)分成四個(gè)圖像，每個(gè)圖像針對每個(gè)受檢者。將所得圖像存儲在圖 像存儲器28中。評估電子線路30可以包括適當(dāng)編程的計(jì)算機(jī)、微處理器或微控制器、數(shù)字， 模擬或混合ASIC等，其處理圖像以產(chǎn)生定量的臨床前研究結(jié)果，例如每個(gè)臨床前受檢者的 平均腫瘤尺寸。由于結(jié)合受檢者圖24執(zhí)行的飛行時(shí)間定位和任選數(shù)據(jù)過濾能夠?qū)崿F(xiàn)高的圖像質(zhì) 量，所以在一些關(guān)于癌癥治療的實(shí)施例中，評估電子線路30用于計(jì)算量化癌腫組織從原生 或成核部位擴(kuò)散的一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)移性癌癥測量結(jié)果。例如，評估電子線路30可以計(jì)算受檢 者體內(nèi)轉(zhuǎn)移性癌癥已經(jīng)擴(kuò)散到的一部分中的線狀或分布癌組織的密度。這種轉(zhuǎn)移性癌密度 參數(shù)例如可以被計(jì)算為(例如基于強(qiáng)度值位于可歸因于癌組織范圍)被識別為屬于癌組織 的像素或體素計(jì)數(shù)與被識別為屬于良性組織的像素或體素計(jì)數(shù)的比。在一些實(shí)施例中，臨 床前評估電子線路30將每個(gè)臨床前受檢者圖像的像素或體素分類成癌腫或非癌腫之一， 并至少基于癌腫像素或體素的計(jì)數(shù)或空間分布產(chǎn)生轉(zhuǎn)移性癌測量結(jié)果。臨床前評估測量結(jié) 果存儲器32存儲由評估電子線路30計(jì)算的評估測量結(jié)果。參考圖2，提供了利用受檢者圖24將飛行時(shí)間定位的響應(yīng)線與特定臨床前受檢者 相關(guān)聯(lián)的例示范例。圖2的例示性受檢者圖24包括對應(yīng)于四個(gè)受檢者支撐元件18上的四 個(gè)臨床前受檢者的四個(gè)圓形容器區(qū)域40a、40b、40c、40d。要附帶指出，例如，如果對應(yīng)于容 器區(qū)域40b (例如)的受檢者支撐是空的，那么從受檢者圖24中適當(dāng)省略對應(yīng)的容器40b。在圖2中，響應(yīng)線L0R-A通過兩個(gè)不同的容器區(qū)域，即容器區(qū)域40a、40d。于是，僅 僅基于響應(yīng)線而不考慮飛行時(shí)間定位信息，就不能判斷L0R-A是源于對應(yīng)于容器區(qū)域40a 的臨床前受檢者還是源于對應(yīng)于容器區(qū)域40d的臨床前受檢者。圖2還示出了由高斯分布 T0F-A表示的飛行時(shí)間定位信息。在圖2所示的圖示中，沿著高斯分布T0F-A的任何點(diǎn)到充 當(dāng)高斯分布圖示的橫坐標(biāo)的響應(yīng)線L0R-A的距離表示起源電子正電子湮滅事件在沿著響 應(yīng)線L0R-A的該位置的概率。飛行時(shí)間信息T0F-A表示，與響應(yīng)線L0R-A源于對應(yīng)于容器區(qū)域40d的臨床前受檢者的低得多的概率相比，響應(yīng)線L0R-A源于對應(yīng)于容器區(qū)域40a的 臨床前受檢者的概率高得多。圖2中標(biāo)示的點(diǎn)S-A表示響應(yīng)線L0R-A的起源電子-正電子 湮滅事件最可能的位置。在圖2的例示性范例中，飛行時(shí)間定位的分辨率與容器區(qū)域40a、40b、40c、40d之 一的尺寸相當(dāng)，因此尺寸相當(dāng)于或大于被成像的臨床前受檢者。迄今為止，在這種配置下， 現(xiàn)有技術(shù)認(rèn)為飛行時(shí)間定位價(jià)值不大。然而，如圖2所示，可以有效地采用飛行時(shí)間定位將 響應(yīng)線L0R-A與特定臨床前受檢者，即對應(yīng)于圖2的例示范例中的容器區(qū)域40a的受檢者， 相關(guān)聯(lián)，可以將其任選地用于細(xì)化定位。參考圖3，還可以使用飛行時(shí)間定位來標(biāo)識不與正電子的湮滅點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的響應(yīng)線。 在這種情況下，響應(yīng)線可能是噪聲，且一旦識別，就可以有利地將其丟棄。在圖3中，采集響 應(yīng)線L0R-X，響應(yīng)線源于在對應(yīng)于容器區(qū)域40a的臨床前受檢者中發(fā)生的電子-正電子湮滅 事件S-X。然而，在散射部位X散射兩個(gè)相反方向的511keV Y射線之一。因此，所采集的 響應(yīng)線L0R-X錯(cuò)誤地不通過容器區(qū)域40a，更不必說通過電子-正電子湮滅事件S-X的點(diǎn)。 相反，所采集的響應(yīng)線L0R-X錯(cuò)誤地通過容器區(qū)域40d，因此考慮所采集的響應(yīng)線L0R-X而 沒有飛行時(shí)間定位信息，可能會錯(cuò)誤地作出結(jié)論，即采集的響應(yīng)線L0R-X源于對應(yīng)于容器 區(qū)域40d的臨床前受檢者。然而，通過額外地考慮飛行時(shí)間定位信息T0F-X，在圖3中由相 對于響應(yīng)線L0R-X繪制的高斯分布再次表達(dá)，顯然非常有可能采集的響應(yīng)線L0R-X源于容 器區(qū)域40d中。此外，因?yàn)樗杉捻憫?yīng)線L0R-X不通過其他容器區(qū)域40a、40b、40c的任一 個(gè)，可以斷定所采集的響應(yīng)線L0R-X為噪聲或代表錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，且未檢驗(yàn)任何臨床前受檢者， 因此可以丟棄。參考圖4，描述了利用圖1的PET成像系統(tǒng)適當(dāng)實(shí)踐例示性成像過程。圖4的方 式使用兩次通過重構(gòu)，其中，在圖像分段操作52中劃分第一次重構(gòu)通過50以產(chǎn)生受檢者圖 24。第一重構(gòu)通過50可以采用幾乎任何重構(gòu)算法，在一些實(shí)施例中，不考慮飛行時(shí)間定位 信息，盡管還想到采用考慮沿響應(yīng)線進(jìn)行飛行時(shí)間定位的重構(gòu)算法。分段操作52可以采用 任何適當(dāng)?shù)姆侄嗡惴?，例如閾值算法，任選地接著是分組或聚合操作以標(biāo)識相鄰的區(qū)域。此 外，在一些實(shí)施例中，省略操作50、52，以另一種方式獲得受檢者圖24，例如將受檢者圖24 重構(gòu)為對應(yīng)于臨床前受檢者已知位置的容器區(qū)域組合的受檢者圖24。繼續(xù)參考圖4，在過濾操作54中，丟棄被識別為噪聲的任何飛行時(shí)間定位的PET數(shù) 據(jù)。過濾操作54適當(dāng)?shù)夭捎弥T如已經(jīng)參考圖3所述的處理。例如，可以將每條響應(yīng)線的飛 行時(shí)間定位部分識別為由半高全寬(FWHM)或飛行時(shí)間分布的其他寬度測量結(jié)果勾畫的響 應(yīng)線的片段部分。如果這個(gè)片段部分不與受檢者圖24表示的任何臨床前受檢者相交，那么 假設(shè)響應(yīng)線為噪聲并適當(dāng)?shù)貋G棄。在第二次通過重構(gòu)56中，再次重構(gòu)飛行時(shí)間定位的PET數(shù)據(jù)，但這一次減去被過 濾操作54去除的任何被丟棄的響應(yīng)線。如任選的第一次通過重構(gòu)50那樣，第二次通過重 構(gòu)56可以采用不并入飛行時(shí)間定位信息的重構(gòu)算法或可以采用并入飛行時(shí)間定位信息的 重構(gòu)算法。在一些實(shí)施例中，第一次通過重構(gòu)50不并入飛行時(shí)間定位信息，因?yàn)樗哪康?僅僅是識別由臨床前受檢者占據(jù)的區(qū)域，因此可以是低分辨率圖像，而第二次通過重構(gòu)56 并入飛行時(shí)間定位信息，從而提供更高的圖像分辨率。在任一種情況下，第二次通過重構(gòu)56 產(chǎn)生圖像60，在分解操作62中將圖像60適當(dāng)?shù)胤纸饣騽澐殖蓡蝹€(gè)受檢者圖像64a、64b、64c、64d。分解操作62有利地任選地利用受檢者圖24。例如，返回參考圖2和3的例示性 受檢者圖24，容器區(qū)域40a、40b、40c、40d任選地界定對應(yīng)的單個(gè)受檢者圖像64a、64b、64c、 64d。然后由圖1的評估電子線路30對單個(gè)受檢者圖像64a、64b、64c、64d進(jìn)行適當(dāng)處理， 以提取針對每個(gè)對應(yīng)臨床前受檢者的相關(guān)信息，例如腫瘤大小、定量的轉(zhuǎn)移性癌信息等。在圖4的處理中，任選的第一次通過重構(gòu)50和第二次通過重構(gòu)56兩者都將該組 PET數(shù)據(jù)作為單元加以處理，以產(chǎn)生組合圖像，然后將組合圖像分解成單個(gè)臨床前受檢者圖 像。使用飛行時(shí)間定位信息丟棄被識別為噪聲的響應(yīng)線，但不用于將響應(yīng)線與特定的對應(yīng) 臨床前受檢者進(jìn)行正面關(guān)聯(lián)。參考圖5，在備選方式中，數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)操作70參考受檢者圖24，利用諸如已參考圖2 所述的方式將響應(yīng)線與特定臨床前受檢者進(jìn)行正面關(guān)聯(lián)。例如，可以將每條響應(yīng)線的飛行 時(shí)間定位部分識別為由半高全寬(FWHM)或飛行時(shí)間分布的其他寬度測量結(jié)果勾畫的響應(yīng) 線的片段部分。如果這一片段部分與受檢者圖24表示的臨床前受檢者之一相交，那么響應(yīng) 線是與該臨床前受檢者相關(guān)聯(lián)的。如果片段部分不和受檢者圖24所示的任何臨床前受檢 者相交，那么丟棄響應(yīng)線。這種數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)操作70的結(jié)果是對應(yīng)于每個(gè)臨床前受檢者的一組 PET數(shù)據(jù)。對于包括四個(gè)同時(shí)成像的PET受檢者的例示性范例而言，操作70的結(jié)果是對應(yīng) 于例示性的四個(gè)同時(shí)成像的臨床前受檢者的四個(gè)PET數(shù)據(jù)組72a、72b、72c、72d。在獨(dú)立的重構(gòu)操作74a、74b、74c、74d中獨(dú)立重構(gòu)四個(gè)PET數(shù)據(jù)組72a、72b、72c、 72d的每個(gè)?？梢杂赏恢貥?gòu)流水線串行地，或由四個(gè)獨(dú)立的重構(gòu)流水線并行或同時(shí)地執(zhí)行 四個(gè)獨(dú)立的重構(gòu)操作74a、74b、74c、74d。串行方式涉及較少硬件但相對較慢，而并行方式涉 及四倍的硬件，但相對較快。因?yàn)樗膫€(gè)PET數(shù)據(jù)組72a、72b、72c、72d的每個(gè)都由于其獨(dú)立 為單個(gè)不同數(shù)據(jù)組而已經(jīng)考慮了飛行時(shí)間定位信息，所以在一些實(shí)施例中四個(gè)獨(dú)立重構(gòu)操 作74a、74b、74c、74d采用忽略飛行時(shí)間信息的常規(guī)PET重構(gòu)算法。或者，四個(gè)獨(dú)立的重構(gòu) 操作74a、74b、74c、74d可以并入飛行時(shí)間信息，如果飛行時(shí)間定位分辨率小于臨床前受檢 者的典型尺寸，這后一種方式是有用的。在任一種方式中，結(jié)果都是對應(yīng)于同時(shí)成像的四個(gè) 臨床前受檢者的四個(gè)獨(dú)立圖像76a、76b、76c、76d。圖5的方式相對于圖4的方式可能是有利的，因?yàn)樵谥貥?gòu)之前(或者對于兩次通 過方式而言，在第二次通過重構(gòu)之前)從不同臨床前受檢者分離出數(shù)據(jù)。通過在重構(gòu)之前 分開數(shù)據(jù)，減小了重構(gòu)算法將引入串?dāng)_的可能性，在串?dāng)_中，來自一個(gè)臨床前受檢者的數(shù)據(jù) 影響另一臨床前受檢者的重構(gòu)。此外，重構(gòu)更小的數(shù)據(jù)組可以更快，尤其是如果使用并行重 構(gòu)流水線來同時(shí)重構(gòu)多個(gè)數(shù)據(jù)組的話。在圖4和5的方式中，已經(jīng)假設(shè)希望重構(gòu)同時(shí)成像的所有臨床前受檢者的圖像。 然而，在一些情況下，成像可能僅針對臨床前受檢者之一，或者可能僅針對同時(shí)成像的臨床 前受檢者的子組。例如，研究可能提倡為每位受檢者服用造影劑藥丸并監(jiān)測造影劑的匯集。 在這種情形下，可以有利地為第一臨床前受檢者服用藥丸并監(jiān)測匯集，接下來對第二臨床 前受檢者重復(fù)該過程，依次類推。因?yàn)樵煊皠┑膮R集是取決于時(shí)間的過程，因此可以有利地 一次僅對單個(gè)受檢者成像。然而，為了提高處理量，一次向PET掃描機(jī)10中加載幾個(gè)臨床 前受檢者可能是有利的。參考圖6，修改圖5的方式以執(zhí)行這種成像序列，每次重點(diǎn)放在單個(gè)臨床前受檢者 上。以如下方式修改圖5的過程修改的關(guān)聯(lián)操作70’將飛行時(shí)間定位的PET數(shù)據(jù)僅與感興趣的臨床前受檢者相關(guān)聯(lián)，并丟棄任何其他飛行時(shí)間定位的PET數(shù)據(jù)，從而產(chǎn)生與單個(gè) 選中的臨床前受檢者相關(guān)聯(lián)的單個(gè)飛行時(shí)間定位的PET數(shù)據(jù)組。在圖2中，盡管任何其他 臨床前受檢者都可以是選擇的受檢者，但選擇的臨床前受檢者是第二臨床前受檢者。因此， 處理與圖5中的相同，只是僅執(zhí)行重構(gòu)操作74b以僅產(chǎn)生單個(gè)圖像76b。將關(guān)聯(lián)操作70’限 制到單個(gè)臨床前受檢者，然后僅重構(gòu)對應(yīng)于該單個(gè)臨床前受檢者的單個(gè)數(shù)據(jù)組72b，實(shí)現(xiàn)了 很快的處理速度，這對于取決于時(shí)間的操作，例如監(jiān)測藥丸匯集可能是有用的。在上文中，已經(jīng)描述了將飛行時(shí)間定位信息用于將PET數(shù)據(jù)與多個(gè)同時(shí)成像的臨 床前受檢者的特定受檢者相關(guān)聯(lián)，和/或丟棄不與同時(shí)成像的臨床前受檢者的任一個(gè)相關(guān) 聯(lián)的PET數(shù)據(jù)。在飛行時(shí)間定位小到足以輔助區(qū)分哪個(gè)臨床前受檢者是哪個(gè)響應(yīng)線的來源 時(shí)，這樣使用飛行時(shí)間定位信息是有利的。如果飛行時(shí)間定位小于個(gè)體受檢者的尺寸，那么 任選地可以在圖像重構(gòu)中有利地使用飛行時(shí)間信息，基于飛行時(shí)間信息執(zhí)行或不執(zhí)行數(shù)據(jù) 過濾或關(guān)聯(lián)。于是，例如，如果飛行時(shí)間定位小于臨床前受檢者尺寸，那么任選地，重構(gòu)所采 集的PET數(shù)據(jù)而不進(jìn)行預(yù)處理，以丟棄或關(guān)聯(lián)PET數(shù)據(jù)，由重構(gòu)算法利用飛行時(shí)間定位信息 改善信噪比或重構(gòu)圖像的其他特征。此外，如參考圖3所述，將小于受檢者尺寸的飛行時(shí)間 定位與過濾組合來抑制噪聲是一種有利的組合。已經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明。在閱讀和理解前述詳細(xì)說明的前提下，其他 人可以想到各種修改和變化。只要修改和變化落入所附權(quán)利要求或其等價(jià)要件的范圍內(nèi)， 本發(fā)明意在被視為包括所有這種修改和變化。
權(quán)利要求
一種臨床前正電子發(fā)射層析攝影(PET)掃描機(jī)，包括被設(shè)置成觀察檢查區(qū)域的輻射探測器(12)；用于利用所述輻射探測器采集飛行時(shí)間定位的PET成像數(shù)據(jù)的并發(fā)電子線路(20)；以及重構(gòu)電子線路(22)，用于重構(gòu)所述飛行時(shí)間定位的PET成像數(shù)據(jù)以形成表示放射藥劑在設(shè)置于所述檢查區(qū)域中的臨床前受檢者中的分布的圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臨床前PET掃描機(jī)，其中，設(shè)置于所述檢查區(qū)域中的所述臨床 前受檢者包括設(shè)置于所述檢查區(qū)域中的多個(gè)臨床前受檢者。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的臨床前PET掃描機(jī)，其中，所述飛行時(shí)間定位相當(dāng)于或大于所 述臨床前受檢者的尺寸。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的臨床前PET掃描機(jī)，其中，所述臨床前受檢者為嚙齒類動(dòng)物或 兔子。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的臨床前PET掃描機(jī)，還包括所述檢查區(qū)域中的所述臨床前受檢者的圖(24)，所述重構(gòu)電子線路(22)用于丟棄由 所述圖(24)指示為未檢驗(yàn)任何臨床前受檢者的飛行時(shí)間定位的PET成像數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的臨床前PET掃描機(jī)，還包括所述檢查區(qū)域中的所述臨床前受檢者的圖(24)，所述重構(gòu)電子線路(22)用于基于所 述圖(24)將飛行時(shí)間定位的PET成像數(shù)據(jù)(72a，72b，72c，72d)與各個(gè)臨床前受檢者相關(guān)聯(lián)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的臨床前PET掃描機(jī)，其中，所述重構(gòu)電子線路(22)用于將飛 行時(shí)間定位的PET成像數(shù)據(jù)(72b)與所述多個(gè)受檢者的個(gè)體受檢者相關(guān)聯(lián)，并重構(gòu)與所述 個(gè)體受檢者相關(guān)聯(lián)的所述飛行時(shí)間定位的PET成像數(shù)據(jù)以形成表示放射藥劑在所述個(gè)體 受檢者中的分布的圖像(76b)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的臨床前PET掃描機(jī)，其中，所述重構(gòu)電子線路(22)用于(i) 丟棄至少部分基于所述飛行時(shí)間定位被識別的所述飛行時(shí)間定位的PET成像數(shù)據(jù)的未檢 驗(yàn)部分，并(ii)對減去所丟棄部分的所述飛行時(shí)間定位的PET成像數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)，以形成 表示放射藥劑在一個(gè)或多個(gè)臨床前受檢者中的分布的圖像。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臨床前PET掃描機(jī)，還包括用于基于所述圖像產(chǎn)生轉(zhuǎn)移性癌癥測量結(jié)果的臨床前評估電子線路(30)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的臨床前PET掃描機(jī)，其中，所述臨床前評估電子線路(30)用 于將所述圖像的像素或體素分類成癌腫或非癌腫之一，并至少基于癌腫像素或體素的計(jì)數(shù) 或空間分布產(chǎn)生轉(zhuǎn)移性癌測量結(jié)果。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臨床前PET掃描機(jī)，所述重構(gòu)電子線路用于執(zhí)行第一次通 過重構(gòu)(50)和排除基于所述第一次通過重構(gòu)被選定排除的飛行時(shí)間定位的PET成像數(shù)據(jù) 的第二次通過重構(gòu)(56，74a，74b，74c，74d)，所述第二次通過重構(gòu)形成表示放射藥劑在設(shè)置 于所述檢查區(qū)域中的所述臨床前受檢者中的分布的圖像(64a，64b,64c,64d, 76a, 76b，76c, 76d)。
12.—種臨床前正電子發(fā)射層析攝影(PET)成像方法，包括從已經(jīng)服用放射藥劑的一個(gè)或多個(gè)非人類動(dòng)物受檢者采集飛行時(shí)間定位的PET成像數(shù)據(jù)；以及重構(gòu)所采集的飛行時(shí)間定位的PET成像數(shù)據(jù)以形成表示放射藥劑在所述非人類動(dòng)物 受檢者中所選定的一個(gè)或多個(gè)非人類動(dòng)物受檢者中的分布的圖像。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的臨床前正電子發(fā)射層析攝影(PET)成像方法，其中，從多個(gè) 非人類受檢者同時(shí)采集數(shù)據(jù)，并且所述重構(gòu)包括丟失至少部分基于飛行時(shí)間定位信息被識別為未檢驗(yàn)所述多個(gè)非人類動(dòng)物受檢者中 所選定的一個(gè)或多個(gè)非人類動(dòng)物受檢者的飛行時(shí)間定位的PET成像數(shù)據(jù)的一部分；以及 對減去所丟棄部分的所采集的飛行時(shí)間定位的PET成像數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的臨床前正電子發(fā)射層析攝影(PET)成像方法，其中，對減去 所丟棄部分的所采集的飛行時(shí)間定位的PET成像數(shù)據(jù)進(jìn)行的所述重構(gòu)不使用所述飛行時(shí) 間定位信息。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的臨床前正電子發(fā)射層析攝影(PET)成像方法，其中，所述多 個(gè)非人類動(dòng)物受檢者中所選定一個(gè)或多個(gè)包括以下其中之一 (i)所有多個(gè)非人類動(dòng)物受 檢者和(ii)少于所有多個(gè)非人類動(dòng)物受檢者。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的臨床前正電子發(fā)射層析攝影(PET)成像方法，還包括 識別所述飛行時(shí)間定位的PET成像數(shù)據(jù)中與所述多個(gè)非人類動(dòng)物受檢者中所選定一個(gè)或多個(gè)非人類動(dòng)物受檢者的每一個(gè)相關(guān)聯(lián)的子集；以及重構(gòu)每一個(gè)子集以形成表示放射藥劑在該相關(guān)聯(lián)的非人類動(dòng)物受檢者中分布的圖像。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的臨床前正電子發(fā)射層析攝影(PET)成像方法，還包括 基于所述非人類動(dòng)物受檢者中所選定一個(gè)或多個(gè)非人類動(dòng)物受檢者的每一個(gè)的圖像產(chǎn)生轉(zhuǎn)移性癌癥測量結(jié)果。
18.—種臨床前正電子發(fā)射層析攝影(PET)掃描機(jī)，包括 被設(shè)置成觀察檢查區(qū)域的輻射探測器(12)；用于在所述檢查區(qū)域中支撐多個(gè)臨床前受檢者進(jìn)行同時(shí)PET成像的受檢者支撐組件 (14)；用于利用所述輻射探測器從所述多個(gè)臨床前受檢者采集飛行時(shí)間定位的PET成像數(shù) 據(jù)的并發(fā)電子線路(20)；以及重構(gòu)電子線路(22)，用于(i)至少部分基于所述飛行時(shí)間信息執(zhí)行過濾操作，所述過 濾操作包括以下至少一個(gè)丟棄未檢驗(yàn)飛行時(shí)間定位的PET成像數(shù)據(jù)和將飛行時(shí)間定位的 PET成像數(shù)據(jù)與多個(gè)臨床前受檢者中的個(gè)體臨床前受檢者相關(guān)聯(lián)，以及(ii)重構(gòu)經(jīng)過濾的 飛行時(shí)間定位的PET成像數(shù)據(jù)，以形成表示放射藥劑在所述多個(gè)臨床前受檢者中的分布的 圖像。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的臨床前正電子發(fā)射層析攝影(PET)掃描機(jī)，其中，所述重 構(gòu)電子線路(22)利用不使用所述飛行時(shí)間信息的重構(gòu)算法重構(gòu)經(jīng)過濾的飛行時(shí)間定位的 PET成像數(shù)據(jù)以形成表示放射藥劑在所述多個(gè)臨床前受檢者中的分布的圖像。
20.一種評估轉(zhuǎn)移性癌癥的方法，所述方法包括 采集癌癥受檢者的飛行時(shí)間定位的PET成像數(shù)據(jù)；重構(gòu)所述飛行時(shí)間定位的PET成像數(shù)據(jù)以產(chǎn)生所述癌癥受檢者一部分的圖像；以及 計(jì)算量化被成像部分中分布的癌腫組織的轉(zhuǎn)移性癌癥測量結(jié)果。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述計(jì)算包括計(jì)算被識別為屬于癌腫組織的部分中像素或體素計(jì)數(shù)與被識別為屬于良性組織的部 分中像素或體素計(jì)數(shù)之比。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述計(jì)算包括計(jì)算強(qiáng)度值處于可歸因于癌腫組織的范圍中的部分中像素或體素計(jì)數(shù)與強(qiáng)度值處于 可歸因于癌腫組織的所述范圍之外的部分中像素或體素計(jì)數(shù)之比。
全文摘要
一種臨床前正電子發(fā)射層析攝影(PET)成像方法包括從一個(gè)或多個(gè)非人類動(dòng)物受檢者采集飛行時(shí)間定位的PET成像數(shù)據(jù)以及重構(gòu)所采集的數(shù)據(jù)以形成圖像。在例示性PET掃描機(jī)中，包括觀察檢查區(qū)域的輻射探測器(12)；在檢查區(qū)域中支撐多個(gè)臨床前受檢者以同時(shí)進(jìn)行PET成像的受檢者支撐組件(14)；利用輻射探測器從臨床前受檢者采集飛行時(shí)間定位的PET成像數(shù)據(jù)的并發(fā)電子線路(20)；以及重構(gòu)電子線路(22)，其(i)至少部分基于飛行時(shí)間信息進(jìn)行過濾操作，過濾操作包括丟棄未檢驗(yàn)的飛行時(shí)間定位的PET成像數(shù)據(jù)以及將飛行時(shí)間定位的PET成像數(shù)據(jù)與個(gè)體臨床前受檢者相關(guān)聯(lián)中的至少一個(gè)操作，并(ii)重構(gòu)經(jīng)過濾的數(shù)據(jù)以形成臨床前受檢者的圖像。
文檔編號G01T1/29GK101809463SQ200880108466
公開日2010年8月18日 申請日期2008年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月24日
發(fā)明者A·巴克勒, C·德根哈特 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司