專利名稱：模塊化多幾何結(jié)構(gòu)pet系統(tǒng)的制作方法
模塊化多幾何結(jié)構(gòu)PET系統(tǒng)本申請?zhí)貏e應(yīng)用于患者成像系統(tǒng)，具體而言，涉及諸如正電子發(fā)射斷層攝影掃描 儀等的患者成像裝置。然而，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，所描述的技術(shù)還可以特別應(yīng)用于分光鏡檢查系 統(tǒng)、其他核成像方案、其他成像技術(shù)等。正電子發(fā)射斷層攝影(PET)成像在臨床實(shí)踐中的廣泛使用強(qiáng)調(diào)成像任務(wù)和對象 大小的大的變化；從低計數(shù)、熱點(diǎn)成像(例如，F(xiàn)DG腫瘤學(xué))，到高分辨率灌注成像(例如腦 成像)，到低生物對比度低計數(shù)成像(例如，斑塊成像)等。然而，常規(guī)方法無法通過單個成 像系統(tǒng)將上述成像技術(shù)組合起來。PET掃描儀的總體質(zhì)量和系統(tǒng)性能與其晶體組裝的屬性和幾何結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，并 且?guī)缀跬耆善湎薅āＶT如靈敏度、空間分辨率、能量分辨率、時間分辨率散射分?jǐn)?shù)等的重 要的裝置特性(由諸如NEMA和IEC的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)規(guī)定的)受晶體組裝的強(qiáng)烈影響。電子器 件和其他信號采集與處理步驟具有重要的貢獻(xiàn)，但裝置特性很大程度上取決于基本的晶體 響應(yīng)。例如，掃描儀各組成的特性的各方面能與計數(shù)率相比，計數(shù)率幾乎完全僅由電子器件 限定，并且能與對比度恢復(fù)相比，對比度恢復(fù)很大程度上由校正和重建算法限定。上述參數(shù)在限定PET掃描儀的總體質(zhì)量以及其能夠生成的圖像的過程中很重要。 在校正和重建期間所使用的可編程電子器件和各種參數(shù)變量能夠用于針對特定的任務(wù)而 調(diào)節(jié)總體成像性能。雖然晶體和晶體組裝是PET掃描儀最昂貴的部件之一，但系統(tǒng)的其他部分(例如， 電子器件、校正系統(tǒng)、重建器、病床和控制器、諸如PET/CT或PET/MR的多模態(tài)系統(tǒng)中的PET 信息整合、各種顯示器和分析部件、臨時歸檔存儲器、與醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)其他部分的連接器，等等) 在成本和復(fù)雜度方面正急劇增長，以至于它們是目前開發(fā)成本最重要的部分。本申請?zhí)峁┯糜趯⒉煌木w組裝整合到現(xiàn)有的多模態(tài)成像系統(tǒng)中的新的并且 改進(jìn)的系統(tǒng)和方法，其克服了上文提及的問題和其他問題。根據(jù)一方面，一種雙探測器正電子發(fā)射斷層攝影(PET)系統(tǒng)，包括提供第一組采 集到的PET數(shù)據(jù)的主PET探測器陣列、接收PET數(shù)據(jù)并處理PET數(shù)據(jù)以確定在主探測器陣 列上探測到輻射的位置的位置處理器，以及接收處理后的PET數(shù)據(jù)并限定與常見崩解事件 相關(guān)的事件對的符合組合器。該系統(tǒng)還包括直接為符合組合器提供第二組采集到的PET數(shù) 據(jù)的次級PET探測器陣列，并將第一組PET數(shù)據(jù)重建為第一圖像以及將第二組PET數(shù)據(jù)重 建為第二圖像的重建處理器。根據(jù)另一方面，一種將多個PET探測器陣列整合到單個PET成像系統(tǒng)中的方法，包 括從主PET探測器陣列接收第一組采集到的數(shù)據(jù)，處理第一組采集到的數(shù)據(jù)以確定在主探 測器上探測到輻射的位置，以及限定與常見崩解事件相關(guān)的事件對。該方法還包括在符合 組合器從次級PET探測器陣列接收第二組采集到的PET數(shù)據(jù)，并將第一組采集到的PET數(shù) 據(jù)重建為第一圖像以及將第二組采集到的PET數(shù)據(jù)重建為第二圖像。根據(jù)另一方面，一種PET探測器環(huán)，包括N個探測器，其在第一位置以第一分辨率 操作，以及M-N個探測器，當(dāng)其在第二位置形成小探測器環(huán)時以第二分辨率操作，而當(dāng)其在 第一位置與個N探測器形成大探測器環(huán)時以第一分辨率操作，其中，M和N為整數(shù)。
根據(jù)另一方面，一種PET探測器環(huán)，包括多個具有第一斜度的晶體的第一探測器， 以及多個具有第二斜度的晶體的可徑向移動的探測器。在第一構(gòu)造中，第一探測器繞該環(huán) 與可移動的探測器交錯。在第二構(gòu)造中，安裝可移動的探測器以徑向地向內(nèi)移動，以形成臨 近的較小的環(huán)，而無需第一探測器。根據(jù)另一方面，一種使用雙探測器PET掃描儀對示蹤劑動力學(xué)建模的方法，包括 繞受檢者定位第一 PET探測器陣列，繞受檢者的身體段定位第二 PET探測器陣列，以及向 身體段中注射示蹤劑化合物。該方法還包括使用第二 PET探測器陣列掃描身體段，從第二 PET探測器陣列采集到的掃描數(shù)據(jù)中確定描述示蹤劑吸收動力學(xué)的輸入函數(shù)，以及使用第 一 PET探測器陣列掃描受檢者。一個優(yōu)點(diǎn)是通過利用現(xiàn)有系統(tǒng)的硬件和軟件降低了成本。另一個優(yōu)點(diǎn)在于可變的晶體陣列大小和分辨率。本領(lǐng)域的技術(shù)人員通過閱讀和理解下文的詳細(xì)描述，將理解本主題創(chuàng)新的進(jìn)一步 優(yōu)點(diǎn)。本創(chuàng)新可以具體化為不同的部件或部件布置，以及具體化為不同的步驟和步驟安 排。附圖僅用于圖示說明優(yōu)選實(shí)施例，而不應(yīng)解釋為是對本發(fā)明的限制。

圖1圖示說明了用于將不同的晶體組裝整合到單個采集和處理系統(tǒng)中的雙PET掃 描儀成像系統(tǒng)。圖2圖示說明了包括次級探測器陣列的系統(tǒng)的實(shí)施例，次級探測器陣列在指定的 插入點(diǎn)將數(shù)據(jù)傳送至成像重建系統(tǒng)，從而能夠?qū)⒃摂?shù)據(jù)與主PET探測器數(shù)據(jù)區(qū)分開。圖3圖示說明了多模態(tài)PET/CT成像系統(tǒng)，其具有雙PET探測器陣列和將該陣列與 PET成像系統(tǒng)耦合的開關(guān)。圖4圖示說明了可變換、模塊化的PET探測器環(huán)，其有利于提供針對目標(biāo)對象的大 小和分辨率的附加水平的適應(yīng)性改變。圖5是隨著示蹤劑導(dǎo)入受檢者的一部分，通過首先成像或測量示蹤劑動力學(xué)利用 雙探測器PET掃描儀確定在分析中使用的輸入函數(shù)的方法的圖示說明。圖1圖示說明了用于將不同的晶體組裝整合到單個采集和處理系統(tǒng)中的雙PET掃 描儀成像系統(tǒng)10。例如，能夠利用系統(tǒng)10將主全身PET系統(tǒng)與較小的次級探測器陣列插件 進(jìn)行整合，該次級探測器陣列插件包含不同的晶體幾何結(jié)構(gòu)(例如，用于改進(jìn)的空間分辨 率)和最小組的電子部件(電源、傳感器、前置放大器，等等)。在另一實(shí)施例中，整合兩個 全身PET探測器系統(tǒng)。通過在預(yù)先指定的輸入點(diǎn)插入來自次級PET探測器系統(tǒng)或陣列的信 息，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)確保系統(tǒng)中質(zhì)量和完整性的所需水平以及多個探測器組之間的各種部件的 最大共享量。換言之，通過為所有的探測器組提供對系統(tǒng)主機(jī)功能的訪問，來自所有探測器 組或插件的信號變得可解析。因此，系統(tǒng)10包括第一或主PET探測器陣列12以及第二或次級PET探測器陣列 14，兩者都與作為系統(tǒng)主機(jī)的PET圖像重建系統(tǒng)16耦合。在一個實(shí)施例中，第二探測器陣列 小于第一陣列，并且第二探測器陣列能夠插入到第一陣列中從而在第一陣列掃描受檢者的 較大部分或整個受檢者的同時對受檢者的一部分進(jìn)行掃描。例如，第一陣列可以是全身PET 探測器陣列，并且第二陣列能放置于患者手臂周圍，從而隨著示蹤劑注入患者的手臂，采集 示蹤劑流。第二陣列因此能夠采集用于確定描述通過患者的示蹤劑流的輸入函數(shù)的PET數(shù)據(jù)，該輸入函數(shù)繼而能夠用于估計或預(yù)測患者整體的示蹤劑動力學(xué)。在另一實(shí)施例中，第二 陣列14包括比第一陣列12更高分辨率的晶體，并掃描需要增加分辨率的受檢者部分。例 如，第一陣列可以包括用于掃描整個受檢者的2X2mm的晶體，并且第二陣列可以包括用于 以比第一陣列更高的細(xì)節(jié)掃描受檢者腦部的IX Imm的晶體。備選地，正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到的，探測器陣列12、14各自能夠包括帶 有患者支撐物等的完整的PET掃描儀。PET掃描儀能夠放置在同一房間或不同房間，并且能 夠同時或依次成像不同的受檢者或受檢者的部分，以便進(jìn)行比較。圖像重建系統(tǒng)16從各個 掃描儀接收采集到的PET數(shù)據(jù)并重建各自的圖像。每個掃描儀或陣列任選地與一標(biāo)識符相 關(guān)聯(lián)，該標(biāo)識符與其中的PET數(shù)據(jù)一起傳送，從而允許圖像重建系統(tǒng)將來自第一陣列中的 晶體的信號與來自第二陣列中的晶體的信號區(qū)分開。根據(jù)一個實(shí)例，系統(tǒng)10用于臨床應(yīng)用或臨床前應(yīng)用。例如，在臨床前應(yīng)用中，受檢 者被放置于每個探測器陣列12、14中，并且同時或交替成像以產(chǎn)生圖像。此類布置可以有 利于出于實(shí)驗(yàn)?zāi)康谋容^兩個受檢者，諸如接受安慰劑的對照受檢者和在臨床前實(shí)驗(yàn)中已經(jīng) 接受治療或藥物的實(shí)驗(yàn)受檢者。根據(jù)相關(guān)的實(shí)例，當(dāng)對照受檢者和實(shí)驗(yàn)受檢者置于探測器 中時，可以分別給予其安慰劑和藥物，并且能夠在實(shí)驗(yàn)受檢者體內(nèi)藥物的半衰期期間對生 理狀態(tài)進(jìn)行成像，同時能夠?qū)φ帐軝z者體內(nèi)相應(yīng)的生理狀態(tài)進(jìn)行成像。在另一實(shí)例中，第二探測器陣列14能插入第一探測器12中，并在臨床前設(shè)備中用 于對受檢者的部分或段(例如，腦或四肢)進(jìn)行成像，而第一探測器12對整個受檢者或受 檢者的較大部分進(jìn)行成像。在又一實(shí)例中，探測器陣列之一或兩者都可拆解，以適應(yīng)不同大小的受檢者。例 如，能夠同時掃描鼠和猴，以便于產(chǎn)生用于比較對刺激或治療的生理反應(yīng)的圖像。根據(jù)另一 實(shí)施例，這兩個探測器能夠同時掃描具有第一大小的受檢者(例如，猴、狗，等等)，以及能 夠隨后將其進(jìn)行拆解或調(diào)節(jié)，以掃描具有第二大小的受檢者(例如，兔、鼠，等等)。備選地， 探測器可首先用于掃描較小的受檢者，并隨后對其進(jìn)行擴(kuò)大或調(diào)節(jié)以掃描較大的受檢者。根據(jù)將系統(tǒng)10用于臨床應(yīng)用的實(shí)例，探測器陣列12、14用于同時對兩個獨(dú)立的 受檢者成像。例如，當(dāng)時間有限，不允許依次進(jìn)行兩次獨(dú)立的掃描(例如，通過常規(guī)的單探 測器陣列掃描儀)時，能夠同時對器官捐獻(xiàn)者和接受者進(jìn)行成像掃描以產(chǎn)生用于手術(shù)的圖 像。探測器陣列可具有不同的大小以適應(yīng)不同體型的患者。在一個實(shí)施例中，探測器12、14 是可拆解或可調(diào)節(jié)的，以適應(yīng)不同體型的患者。在另一實(shí)例中，第二探測器陣列14能插入第一探測器陣列12中，并將其在臨床應(yīng) 用中用于對受檢者(例如，患者或動物)的一部分成像，而第一探測器陣列12對整個受檢 者成像。例如，當(dāng)示蹤劑注入患者的手臂時，第二探測器陣列可置于受檢者手臂周圍，并且 輸入函數(shù)能夠隨著示蹤劑穿過手臂的動脈從其圖像中確定。隨后當(dāng)分析產(chǎn)生于由第一探測 器12的掃描中產(chǎn)生的患者的全身圖像時，能夠應(yīng)用該輸入函數(shù)。圖2圖示說明了包括次級探測器陣列14的系統(tǒng)10的實(shí)施例，其在指定的插入點(diǎn) 13a、13b將數(shù)據(jù)傳送至成像重建系統(tǒng)16，從而能夠?qū)⒃摂?shù)據(jù)與主PET探測器數(shù)據(jù)區(qū)分開。以 這種方式，能夠?qū)蓚€或更多個具有不同晶體組裝的不同探測器整合到單個PET掃描系統(tǒng) 中。例如，主探測器陣列12可以是全身PET探測器，而次級陣列14可以是顱探測器陣列。 備選地，主陣列和次級陣列兩者都是全身PET探測器陣列，其能夠同時或依次操作以產(chǎn)生用于比較的圖像。在另一實(shí)施例中，能夠針對不同大小的動物受檢者(例如，猴和鼠)使用 不同大小的晶體，而無需研究員使用兩個獨(dú)立的PET掃描儀。 系統(tǒng)10包括具有多個探測器15、前置放大器和恒比鑒別器(CFD)部件17，以及高 壓探測器棒18的主探測器環(huán)或陣列12。該探測器包括將探測到的事件傳送到數(shù)字轉(zhuǎn)換器 20的光電倍增管。在一個實(shí)施例中，每個探測器15有60個PMT (光電倍增管)，并且前置 放大器和CFD部件包括60通道的前置放大器。當(dāng)探測器上的晶體受激勵時(例如，當(dāng)探測 到閃爍事件時)，PMT將該事件放大并且PMT數(shù)據(jù)被傳送到數(shù)字轉(zhuǎn)換器20 (例如，72通道的 數(shù)字轉(zhuǎn)換器等)。 數(shù)字轉(zhuǎn)換器20與處理器22耦合，處理器22繼而與符合組合器24耦合。數(shù)字轉(zhuǎn)換 器、處理器和符合組合器都耦合到虛擬機(jī)環(huán)境(VME)橋26，從患者身上接收監(jiān)測到的生理 信號的生理板或數(shù)據(jù)庫28，以及主控和數(shù)字符合(MCDC)部件30，所有這些都進(jìn)一步通過總 線31彼此耦合。生理數(shù)據(jù)庫28與心臟信號部件32耦合，而VME橋與外圍部件互連(PCI) 總線34耦合。包含在圖像重建系統(tǒng)16中的其他部件可以包括采集控制器、CT主機(jī)、PET掃 描儀以及重建處理器。次級探測器環(huán)或陣列14為系統(tǒng)提供作為符合組合器24和MCDC部件30的輸入的 輸出數(shù)據(jù)。根據(jù)實(shí)例，次級探測器是插入到現(xiàn)有PET系統(tǒng)中的PET腦陣列，并且能夠在不同 位置發(fā)生探測器的輸出信息的整合，這取決于次級探測器的屬性。例如，專用的腦插件能夠 提供固態(tài)讀出(由于空間的原因與常規(guī)的PMT相反)。固態(tài)陣列往往比PMT陣列更薄并且 更易于適應(yīng)主掃描儀的孔徑。此外，與PMT相比，固態(tài)硅光電倍增器在更低電壓下操作。在 這種情況下，位置處理器22處理主探測器PMT信息之后，信號被反饋入PET系統(tǒng)中，并且由 符合組合器24訪問該信號，以限定與相同崩解事件(disintegration event)相關(guān)的事件 對。還為MCDC部件30提供次級探測器輸出，MCDC部件30區(qū)分從主探測器和次級探測器 采集到的信號。在一個實(shí)施例中，次級環(huán)14提供最少的信息以執(zhí)行所需的成像任務(wù)。例如，次級 環(huán)可以包括數(shù)量減少了的晶體、傳感器、處理電子器件等等，以便收集所需量的信息，隨后 將其在指定的插入點(diǎn)反饋入系統(tǒng)10，并在數(shù)據(jù)處理和圖像產(chǎn)生期間從向前的那些點(diǎn)共享該 信息。根據(jù)實(shí)例，主探測器環(huán)包括像素化晶體和PMT，而次級環(huán)利用碲化鎘鋅(CZT)晶體或 閃爍器和固態(tài)傳感器組合體。次級環(huán)可以具有不同的、一般比主環(huán)更高的分辨率。在另一實(shí)施例中，為晶體提供唯一的標(biāo)識符，以便允許系統(tǒng)10區(qū)分在各個探測器 插件中探測到的事件。例如，主插件的晶體可以標(biāo)記為0到N，而次級插件的晶體可以標(biāo)記 為N+1到M，其中，N和M是整數(shù)。圖像重建系統(tǒng)16將來自各個陣列的所傳送的數(shù)據(jù)區(qū)分為 晶體標(biāo)識符的函數(shù)。附加地或備選地，時間標(biāo)示在不同探測器環(huán)中探測到的事件，并且所探 測到的事件的時間標(biāo)記交叉參考某一時間，在這一時間期間給定的探測器陣列處于“開啟” 狀態(tài)，以確定給定的事件是由主探測器還是由次級探測器探測到的。備選地，為PET探測器和/或陣列的控制器提供物理開關(guān)或虛擬開關(guān)，從而允許在 給定的時間內(nèi)向組合操作/或圖像重建系統(tǒng)16的重建部件傳送數(shù)據(jù)。在另一實(shí)施例中，同時操作兩個探測器陣列。在這種情況下，針對比率和系統(tǒng)容量 的更詳盡的分析有利于區(qū)分主數(shù)據(jù)和次級數(shù)據(jù)，并且有關(guān)硬件和軟件的任何加強(qiáng)通過軟件 和硬件的完全復(fù)制仍然可用。
在又一實(shí)施例中，探測器環(huán)定位于單個患者身上。例如，主陣列12是環(huán)繞受檢者 的全身探測器，而次級陣列14定位于患者的較小部分(諸如受檢者的頭或四肢)的周圍。 次級陣列采集數(shù)據(jù)以探測初次通過例如患者手臂的示蹤劑，并且初次通過的數(shù)據(jù)用于產(chǎn)生 用于動力學(xué)分析的輸入函數(shù)。隨后可以對次級陣列斷電并對主插件上電，從而對整個患者 成像。次級插件能夠用于主PET插件系統(tǒng)的孔徑中。備選地，次級插件可用于多模態(tài)PET/ MR系統(tǒng)的孔徑中。任選地，系統(tǒng)10在列表模式下操作，允許用戶在各個探測器陣列之間選 擇。圖3圖示說明了具有雙PET探測器陣列和將該陣列與PET成像系統(tǒng)耦合的開關(guān)的 多模態(tài)PET/CT成像系統(tǒng)60。系統(tǒng)60包括PET掃描儀40，PET掃描儀40包括用于在主PET 探測器陣列12和次級PET探測器陣列14之間切換的開關(guān)42。在另一實(shí)施例中，將每個陣 列12、14容納在各自的PET掃描儀中，且這兩個掃描儀與開關(guān)耦合。PET探測器40與CT掃描儀62耦合，CT掃描儀62繼而與CT箱64和一個或多個 心臟監(jiān)測儀輸入66耦合。該CT掃描儀進(jìn)一步與病床控制單元68耦合。該床控制器連接 到PET掃描儀和床水平與垂直軸(CHVA)控制器70。該CHVA控制器連接到分離系統(tǒng)72，分 離系統(tǒng)繼而與480V電力網(wǎng)74和CT掃描儀62耦合。備選地，PET掃描儀40與一個或多個 心臟監(jiān)測儀輸入76耦合。PET服務(wù)器78與工作站80耦合，諸如由Philips提供的擴(kuò)展工作空間(Extended Brilliance Workspace) (EBff) 等等，工作站80還與PET掃描儀耦合。硬件/軟件(H/S) 路由器82與PET掃描儀40、PET服務(wù)器78、工作站80、系統(tǒng)主機(jī)78、迭代重建服務(wù)器庫86 以及部門網(wǎng)絡(luò)88耦合。電源線還使PET服務(wù)器、工作站、CT掃描儀和系統(tǒng)主機(jī)彼此耦合。 此外，重建服務(wù)器庫86連接到主機(jī)84和CT掃描儀，主機(jī)84和CT掃描儀進(jìn)一步彼此耦合。
圖4圖示說明了可變換、可調(diào)節(jié)、模塊化的PET探測器環(huán)120，其有利于提供針對目 標(biāo)對象的大小和分辨率的附加水平的適應(yīng)性改變?？勺儞Q的探測器幾何結(jié)構(gòu)有利于最優(yōu)地 對不同大小的對象(動物)成像，并且其包括多個可徑向移動探測器元件122和多個固定 探測器元件124。在一個實(shí)施例中，固定探測器元件具有近似為可徑向移動探測器元件的一 半的空間分辨率(晶體斜度)。通過在圓形布置中向內(nèi)移動可移動元件，能夠限定新的、一 半大小的、一半分辨率的掃描儀。在圖4的實(shí)例構(gòu)造中，在外部的十二邊形中間引入六邊形 的高分辨率的探測器元件。較小直徑的探測器環(huán)(具有向內(nèi)引入的高分辨率探測器122)能夠(例如)定標(biāo) 為15cm的直徑和1.5mm晶體間距(例如，用于諸如小鼠、大鼠等的小動物)。較大插件環(huán)能 夠定標(biāo)為具有3mm晶體間隔的30cm直徑，用于臨床腦成像或中等大小的動物(例如兔、猴等)。在一個實(shí)施例中，高分辨率、可徑向移動探測器122使用1. 5X 1. 5mm的晶體，并且 固定探測器124使用3X3mm的晶體。當(dāng)在大直徑的構(gòu)造中，高分辨率的探測器拆解或組合 四個1.5X1. 5mm的晶體(例如，在2X2方位中)以形成一個3X3mm的傳感器時，與常規(guī) 分辨率的固定探測器相同?？梢苿犹綔y器上晶體的耦合與去耦可以經(jīng)由軟件/固件來實(shí) 現(xiàn)。應(yīng)該認(rèn)識到，能夠?qū)⑷我馑钄?shù)目的固定探測器與任意所需數(shù)目的可移動探測器進(jìn)行 組合，這取決于較大的探測器環(huán)與較小的探測器環(huán)之間所需的相對大小差異。當(dāng)有多于兩 個直徑可選擇時，對于某些直徑而言，某些陣列可以是固定的，而對于其他直徑而言，某些陣列可以是移動的。此外，可以利用任意所需的晶體大小以提供所描述的功能，其并不限于 2. 25mm2和9mm2的晶面大小。此外，在一個實(shí)施例中，當(dāng)在可移動探測器上的更高分辨率的 晶體處于大構(gòu)造中時，不對其進(jìn)行加和。在另一實(shí)施例中，當(dāng)處于大或擴(kuò)展方位時，探測器環(huán)120作為主探測器環(huán)12，并且 當(dāng)探測器環(huán)120拆解成小構(gòu)造時，探測器環(huán)120作為次級探測器環(huán)14。以這種方式，單個可 拆解的探測器環(huán)120在任一方位提供高分辨率掃描數(shù)據(jù)，并且能夠調(diào)節(jié)大小以適應(yīng)不同大 小的受檢者、受檢者部分，等等。在另一實(shí)施例中，可移動探測器向內(nèi)拆解預(yù)定的距離，并且在其間以一定的間隙 停止或定位。在該實(shí)施例中，重建處理器(未示出)執(zhí)行后處理算法以解決該間隙和/或 可能發(fā)生的偽影。此外，固定探測器陣列可以是可移動的。例如，當(dāng)可移動探測器向內(nèi)徑向 移動時，固定探測器能夠向外徑向移動以提供增大的間隙。圖5是隨著示蹤劑導(dǎo)入受檢者的一部分，通過首先成像或測量示蹤劑動力學(xué)利用 雙探測器PET掃描儀確定用于在分析中使用的輸入函數(shù)的方法的圖示說明。示蹤劑動力學(xué) 由與血漿和組織中的示蹤劑更新相關(guān)的時間-活動曲線描述。該輸入或傳遞函數(shù)用時間的 函數(shù)來描述動脈血漿中初始示蹤劑化合物的濃度，且有利于諸如血流量、新陳代新、受體濃 度等的生理參數(shù)的估計。在130中，繞受檢者定位第一探測器陣列(例如，將受檢者插入PET掃描儀的孔徑 中)。在132中，在受檢者的身體段(諸如手臂)的周圍定位第二探測器陣列。在134中， 向受檢者的身體段中注射示蹤劑。在136中，使用第二探測器掃描該身體段。在138中，例 如根據(jù)在136中采集到的掃描數(shù)據(jù)和/或由此產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)確定描述示蹤劑動力學(xué)模型 的輸入函數(shù)。一旦確定了動力學(xué)模型輸入函數(shù)，在140中使用第一探測器陣列掃描受檢者。應(yīng)該認(rèn)識到，如關(guān)于先前附圖的描述，第一探測器陣列和第二探測器陣列能夠與 單個成像重建系統(tǒng)耦合。此外，如關(guān)于圖4的描述，第二探測器陣列可以是可拆解陣列。在 另一實(shí)施例中，將可拆解陣列用作第一探測器陣列和第二探測器陣列兩者，例如，在掃描受 檢者身體段時的拆解的構(gòu)造中，以及在掃描整個受檢者時的擴(kuò)展構(gòu)造中。本文已經(jīng)參考多個實(shí)施例對創(chuàng)新進(jìn)行了描述。他人通過閱讀和理解前面的詳細(xì)描 述，可以作出修改和變型。意欲將本發(fā)明解釋為包括所有這些修改和變型，只要這些修改和 變型在權(quán)利要求或其等同的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種雙探測器正電子發(fā)射斷層攝影(PET)系統(tǒng)(10)，包括主PET探測器陣列(12)，其提供第一組采集到的PET數(shù)據(jù)；位置處理器(22)，其接收所述PET數(shù)據(jù)并處理所述PET數(shù)據(jù)，以確定在所述主探測器陣列(12)上探測到輻射的位置；符合組合器(24)，其接收經(jīng)處理的PET數(shù)據(jù)并限定與同一崩解事件相關(guān)的事件對；次級PET探測器陣列(14)，其直接為所述符合組合器(24)提供第二組采集到的PET數(shù)據(jù)；以及重建處理器，其將所述第一組PET數(shù)據(jù)重建為第一圖像并將所述第二組PET數(shù)據(jù)重建為第二圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括數(shù)字轉(zhuǎn)換器(20)，其接收所述第一組采集到的PET 數(shù)據(jù)，并直接從所述次級PET探測器陣列接收所述第二組采集到的PET數(shù)據(jù)，并為位置處理 器(22)提供用于處理的數(shù)字轉(zhuǎn)換后的PET數(shù)據(jù)，從而使得所述第一陣列和第二陣列共享處 理和重建部件。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述主PET探測器陣列和次級PET探測器陣列包 括多個晶體，所述晶體探測在PET數(shù)據(jù)采集期間的崩解事件，其中，每個晶體具有將所述晶 體與所述主探測器陣列和次級探測器陣列中的一個關(guān)聯(lián)起來的標(biāo)識符，并且其中，所述系 統(tǒng)還包括部件(30)，其利用所述晶體標(biāo)識符確定所接收到的PET數(shù)據(jù)是否是由所述主陣列 (12)或所述第二陣列(14)采集的。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，同時操作所述主PET探測器陣列(12)和所述次級 PET探測器陣列(14)。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，采集所述第二組PET數(shù)據(jù)以監(jiān)測流經(jīng)患者一部分的 放射性示蹤劑，以確定動力學(xué)分析的輸入函數(shù)。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述次級PET探測器陣列(14)能插入至少一個所 述主PET探測器陣列(12)中或能插入組合后的PET/磁共振(MR)系統(tǒng)的孔徑中。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述次級PET探測器陣列(14)能插入至少一個所 述主PET探測器陣列(12)中或能插入組合后的PET/磁共振(MR)系統(tǒng)的孔徑中。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括可調(diào)節(jié)的PET探測器環(huán)(120)，所述PET探測器環(huán) (120)具有第一多個可徑向移動探測器(122)和第二多個探測器(124)，當(dāng)定位于第一位置 時，能移動所述第一多個探測器(122)與所述第二多個探測器(124)形成較大的環(huán)，而當(dāng)位 于從所述第一位置徑向向內(nèi)的第二位置時，能移動所述第一多個探測器(122)形成僅包括 所述第一多個探測器(122)的較小的環(huán)。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述較大的環(huán)用作所述主PET探測器陣列(12)，并 且所述較小的環(huán)用作所述次級PET探測器陣列(14)。
10.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述可調(diào)節(jié)的PET探測器環(huán)(120)用作所述次級 探測器陣列(14)，并且能插入所述主探測器陣列(12)中。
11.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述第二多個探測器(124)各自包括具有第一表 面積的第一組晶體，并且其中，所述第一多個探測器(122)各自包括具有第二表面積的第 二組晶體，所述第二表面積大體上是所述第一表面積的X倍，其中，X大于1。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述第一多個探測器(122)位于所述第一位置時，將所述第二組晶體中的晶體組合入X個晶體的組中，以近似所述第二多個探測器(124) 上的晶體的大小和分辨率，并且當(dāng)所述第一多個探測器位于所述第二位置時，不對其進(jìn)行 組合，以改善所述較小的環(huán)的分辨率。
13.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，優(yōu)化所述次級PET探測器陣列(14)，用于對腦或 小動物中的至少一個成像。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，優(yōu)化所述主PET探測器陣列(12)，用于全身成像。
15.一種將多個正電子發(fā)射斷層攝影(PET)探測器陣列整合到單個PET成像系統(tǒng)(10) 中的方法，包括接收來自主PET探測器陣列(12)的第一組采集到的PET數(shù)據(jù)；處理所述第一組采集到的PET數(shù)據(jù)，以確定在所述探測器陣列(12)上探測到輻射的位置；限定與同一崩解事件相關(guān)的事件對；在符合組合器(24)處接收來自次級PET探測器陣列(14)的第二組采集到的PET數(shù)據(jù)；以及將所述第一組采集到的PET數(shù)據(jù)重建為第一圖像并將所述第二組采集到的PET數(shù)據(jù)重 建為第二圖像。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，還包括同時操作所述主PET探測器陣列和所述次級 PET探測器陣列。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述次級PET探測器陣列(14)至少能插入所述 主PET探測器陣列(12)和組合后的PET/磁共振(MR)系統(tǒng)的孔徑中的至少一個。
18.如權(quán)利要求15所述的方法，還包括利用具有第一多個可徑向移動探測器(122)和 第二多個探測器(124)的可調(diào)節(jié)的PET探測器環(huán)(120)，當(dāng)所述第一多個探測器可活動位 于第一位置時，能移動所述第一多個探測器(122)與所述第二多個探測器(124)形成較大 的環(huán)，而當(dāng)位于從所述第一位置徑向向內(nèi)的第二位置時，能移動所述第一多個探測器(122) 形成僅包括所述第一多個探測器的較小的環(huán)，其中，所述較大的環(huán)用作所述主PET探測器 陣列(12)，而所述較小的環(huán)用作所述次級PET探測器陣列(14)。
19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，所述第二多個探測器(124)各自包括具有第一表 面積的第一組晶體，并且其中，所述第一多個探測器(122)各自包括具有第二表面積的第 二組晶體，所述第二表面積大體上是所述第一表面積的X倍，其中，X大于1。
20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，還包括當(dāng)所述第一多個探測器(122)位于所述第一 位置時，所述的第二組晶體中的晶體組合入X個晶體的組中，以近似所述第二多個探測器 (124)上的晶體的大小和分辨率，而當(dāng)所述第一多個探測器(122)位于所述第二位置時，不 組合所述第二組晶體中的晶體，以改善所述較小的環(huán)的分辨率。
21.一種正電子發(fā)射斷層攝影(PET)探測器環(huán)(120)，包括 N個探測器(124)，其在第一位置以第一分辨率操作；以及M-N個探測器(122)，當(dāng)在第二位置形成小探測器環(huán)時，以第二分辨率操作，而當(dāng)在所 述第一位置與所述N個探測器形成大探測器環(huán)時，以所述第一分辨率操作，其中，M和N為整數(shù)。
22.一種正電子發(fā)射斷層攝影(PET)探測器環(huán)，包括 多個具有第一斜度的晶體的第一探測器(124)； 多個具有第二斜度的晶體的可徑向移動的探測器(122)；其中，在第一構(gòu)造中，所述第一探測器(124)繞所述的環(huán)與所述可移動探測器(122)交 錯；以及其中，在第二構(gòu)造中，安裝所述可移動的探測器(122)，從而徑向向內(nèi)移動，以形成臨近 的較小的環(huán)，無需所述第一探測器(124)。
23.一種使用雙探測器PET掃描儀對示蹤劑動力學(xué)建模的方法，包括 圍繞受檢者定位第一 PET探測器陣列；圍繞所述受檢者的身體段定位第二 PET探測器陣列；向所述身體段中注射示蹤劑化合物；使用所述第二 PET探測器陣列掃描所述身體段；從通過所述第二 PET探測器陣列采集到的掃描數(shù)據(jù)中確定描述追蹤劑動力學(xué)的；以及 使用所述第一 PET探測器陣列掃描所述受檢者。
全文摘要
當(dāng)執(zhí)行正電子發(fā)射斷層攝影(PET)掃描和圖像重建時，具有主PET探測陣列(12)的主PET系統(tǒng)用于對患者或受檢者成像，并且第二PET探測陣列(14)在特定的輸入點(diǎn)與所述系統(tǒng)耦合，以緩解系統(tǒng)部件不必要的重復(fù)。所述主系統(tǒng)(10)為所述次級陣列(14)以及所述第一陣列(12)提供PET數(shù)據(jù)處理和重建。可調(diào)節(jié)陣列(120)包括可徑向移動的探測器(122)和具有不同晶體分辨率的固定探測器(124)。所述可移動的探測器(122))在第一半徑上與所述固定探測器(124)交替放置，以形成大探測器環(huán)，或者放置于第二較小的半徑上，無需所述固定探測器(124)，以形成小探測器環(huán)。
文檔編號G01T1/24GK101990643SQ200980112631
公開日2011年3月23日 申請日期2009年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月10日
發(fā)明者D·B·麥克奈特, D·加尼翁 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司