一種可用于pet成像系統(tǒng)探測器歸一化校正的模體的制作方法
【專利摘要】一種可用于PET成像系統(tǒng)探測器歸一化校正的模體，涉及醫(yī)學成像【技術(shù)領(lǐng)域】，在旋轉(zhuǎn)主軸上同心固定一圓柱體，在圓柱體的周向上均勻地設(shè)置六條直形細導管，所述六條直形細導管的長度方向與旋轉(zhuǎn)主軸的軸向平行，六條直形細導管的長度與圓柱體的長度相等。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(shè)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】—種可用于PET成像系統(tǒng)探測器歸一化校正的模體

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

【背景技術(shù)】
[0002]在核醫(yī)學領(lǐng)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(shù)，在臨床上這種技術(shù)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(zhì)(如葡糖糖、蛋白質(zhì)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(zhì)進行標記，然后使用PET成像系統(tǒng)并通過三維成像技術(shù)準確顯示代謝物質(zhì)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(zhì)的放射性核素通過衰變產(chǎn)生正電子，其與周邊電子湮滅產(chǎn)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(tǒng)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(tǒng)獲得的原始數(shù)據(jù)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(chǎn)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(tǒng)。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(tǒng)、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(jié)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(tǒng)進行建模，得到滿意的圖像質(zhì)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(tǒng)一般需要經(jīng)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(tǒng)的軸做勻速轉(zhuǎn)動以均勻照射所有探測單元。旋轉(zhuǎn)半徑要足夠大以保證軌跡覆蓋所需的PET探測器環(huán)的橫向視野。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(tǒng)計上是相同的，那么對應的計數(shù)響應就可以作為探測單元效率的量度，以此為基礎(chǔ)可計算出歸一化因子。由于放射源是棒源，數(shù)據(jù)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(xiàn)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(tǒng)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(shè)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(zhuǎn)軸要求與PET探測器的軸重合，旋轉(zhuǎn)半徑需要足夠大以保證探測視野內(nèi)的所有探測單元都被均勻照射到。另外，旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)配重還是穩(wěn)定性都對機械設(shè)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(shè)計的復雜性。
[0012]實用新型的內(nèi)容
[0013]本實用新型提出了一種可以應用于PET系統(tǒng)出廠前歸一化校正的模體。
[0014]本實用新型包括旋轉(zhuǎn)主軸，在旋轉(zhuǎn)主軸上同心固定一圓柱體，在圓柱體的周向上均勻地設(shè)置六條直形細導管，所述六條直形細導管的長度方向與旋轉(zhuǎn)主軸的軸向平行，六條直形細導管的長度與圓柱體的長度相等。
[0015]本實用新型的以上設(shè)計，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(shè)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]然后將一根直形細導管的一端封住，利用漏斗向直形細導管內(nèi)灌滿溶液，然后將另一端也封住。這個直形細導管可以被看做是均勻棒源，F(xiàn)DG溶液可以保證棒源有非常好的均勻性。
[0019]重復以上方法，制作六根均勻棒源，然后將分別固定在圓柱體上。
[0020]開動電機，通過旋轉(zhuǎn)主軸帶動圓柱體，使各直形細導管勻速旋轉(zhuǎn)，由于圓柱體和直形細導管材料的低反應截面特性，對PET探測器來說只有六個均勻棒源繞探測器軸勻速轉(zhuǎn)動，而且可以滿足所有探測單元被均勻照射的要求。
[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(nèi)。為了減小統(tǒng)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，直形細導管和剩余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(tǒng)參數(shù)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:首先與固體源相比，F(xiàn)DG液體棒源的均勻性容易滿足。其次，F(xiàn)DG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。再次，相對于固體棒源，這種模體的試驗時間大大降低。另外，模體參數(shù)優(yōu)化變得可行，比如可以很容易的改變圓柱體和細導管的長度、注入不同放射性活度的FDG溶液或改變直形細導管的數(shù)目以獲得最佳的參數(shù)組合以兼顧探測時間和信號統(tǒng)計性能。最后，還可以很容易地制作足夠長的直形細導管以覆蓋探測器的軸向視野，從而避免了步進的要求，簡化了機械設(shè)計。同時，圓柱體與PET系統(tǒng)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(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0026]如圖1所示，圓柱體1通過同心的旋轉(zhuǎn)軸2被固定在旋轉(zhuǎn)電機3上，使用激光定位精確校準使得圓柱體的幾何軸、電機轉(zhuǎn)動軸和PET探測器環(huán)的軸重合。圓柱體1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。
[0027]在圓柱體1的外側(cè)面同一周向上沿軸向?qū)ΨQ開六個槽以方便可分離式固定六根直形細導管4。
[0028]六條直形細導管4的長度方向與旋轉(zhuǎn)主軸2的軸向平行，六條直形細導管4的長度與圓柱體1的長度相等。相鄰的直形細導管4之間的夾角為60°。
[0029]圓柱體1和六條直形細導管4的材料應選擇以保證他們在并發(fā)事件探測的有效能窗范圍內(nèi)有非常低的反應截面，比如圓柱體1可以用內(nèi)部填充大量空氣的聚丙烯泡沫塑料制作，直形細導管4可以選擇醫(yī)用高精度毛細玻璃管。
【權(quán)利要求】
1.一種可用于PET成像系統(tǒng)探測器歸一化校正的模體，其特征在于包括旋轉(zhuǎn)主軸，在旋轉(zhuǎn)主軸上同心固定一圓柱體，在圓柱體的周向上均勻設(shè)置六條直形細導管，所述六條直形細導管的長度方向與旋轉(zhuǎn)主軸的軸向平行，六條直形細導管的長度與圓柱體的長度相坐寸ο
【文檔編號】A61B6/03GK204121042SQ201420552546
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年9月24日 優(yōu)先權(quán)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