专利名称：用于获取pet/spect和ct影像数据的断层成像系统的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及旨在获取正电子发射型断层成像(PET)、单光子发射型断层成像(SPECT)及X射线CT成像数据的装置和方法。
背景技术：
PET和SPECT根本不同于X射线CT，尽管它们可能都利用一些类似的硬件及类似的影像重建算法。具 体而言，PET和SPECT影像的制取需要对病人施用放射性药物示踪剂，然后在靶组织或器官中采集。示踪剂衰变时放出正电子，湮灭形成的伽玛光子从病人体内均匀地向周围辐射。因此，能够探测到从靶组织或器官散发出的伽玛光子。探测到的数据然后用于重建靶身体构造的二维切片影像。由于伽玛光子从病人体内均匀地散发，不一定需要将探测器围绕病人旋转，这取决于探测器是否完全包围病人。相比之下，X射线CT是一种传送方法，X射线束穿过病人并在病人体内衰减。衰减后的射线束然后被一个或多个X射线探测器探测到。由于体内不同的组织和构造对X射线的衰减程度不同，因此能够形成强度不同的对比影像。而且，由于X射线束主要是单向发射，射线源一般必须围绕病人旋转，使数据能够从各个角度采集，而这正是重建二维切片影像所必需的。本领域内大家都知道_，可以将PET、SPECT和CT成像部件整合成一台单一的断层成像设备。例如，大家知道CT数据可用来修正PET和SPECT成像数据。更具体而言，由于伽玛光子在病人体内的不同深度形成，从较深处的身体构造散发的伽玛光子往往比接近身体表面所产生的伽玛光子衰减更大。此外，骨头等构造比其他软组织之类更容易吸收伽玛光子。例如，如果采用PET或SPECT方法成像胸腔内的构造，肋骨可能会造成影像中的遮盖，从而降低影像品质。因此，大家都知道用X射线CT数据来修正包围身体的各个构造的影响。为了获得经过精确修正的PET/SPECT数据，病人必须在从X射线CT到PET/SPECT扫描的间隔期间保持不动，使在CT中成像的各个构造位置与在进行PET/SPECT测量时的位置相同。这样，需要采集所有CT和PET/SPECT数据的时间愈长，病人愈可能出现不同程度的移动，由此降低影像品质。不幸的是，之前的设备均要求用户单独获取CT及PET/SPECT影像数据。这样，病人的移动便成了问题。因此，我们需要一种装置及/或方法来同时获取CT及PET/SPECT数据。一些实施例可以做到这点及/或提供超过现有技术的其他优点
发明内容
本发明的一些实施例涉及一种PET/SPECT/CT设备，其中包括:具有一般圆形内外沿的共用扫描架，内圆是一个中心孔，共用扫描架具有一个旋转自由度；至少有一个装于共用扫描架上的固定式X射线源，射线源发射的X射线束横向穿过中心孔；装于共用扫描架上且方向对准至少一个X射线源的多个固定式X射线闪烁探测器，这些X射线探测器排列成一段弧形，弧形中心附近至少装有一个X射线源；以及装于共用扫描架上的多个固定式PET/SPECT闪烁探测器，这些PET/SPECT探测器排列成一段弧形，弧形中心就是中心孔的圆心，多个PET/SPECT探测器在Z方向上对应多个X射线闪烁探测器并隔开一段距离。根据一些实施例,共用扫描架还可以在9方向具有一个自由度。根据一些实施例，内外沿具有相同的中心。根据一些实施例，至少一个X射线源发射扇形射线束。根据一些实施例，多个X射线闪烁探测器包括一种或多种闪烁晶体，晶体材料选自掺铈硅酸钇镥(LYSO )、掺钠碘化铯(Na: Cs I)、锗酸铋(BGO )、掺铈硅酸钆(GSO )、掺铊碘化钠(Tl:NaI)、氟化钡(BaF2)、掺铈铝酸钇(YAlO3,即YAP)、掺铈氧正硅酸镥(Ce = Lu2SiO5,即LSO)、溴化镧(LaBr3)、掺铈溴化镧，或其中任意组合。根据一些实施例，多个X射线探测器中的每一个都包括用反射介质彼此光学隔离的闪烁晶体阵列，阵列大小选自下列中的一个或多个:8x8、16xl6、32x32、64x64或128x128。根据一些实施例，PET/SPECT和CT数据按照隔行扫描模式采集。在阅读并理解以下详细说明之后，本领域技术人员会清楚地知道本发明的其他优点和益处。
本发明可能以某些实物零件及零件布置作为实施例，在本说明书中进行详细描述，并对其中的附图部分加以说明:图1是一个实施例的主视图；以及图2是一个实施例的透视图，利用坐标系加以说明。
具体实施例方式本文利用柱面坐标系来定义断层成像系统的相对方位、位置及方向，如图2所示。本文所使用的Z坐标定义为垂直于扫描架并通过其中心点的轴线。0坐标表示一条垂直于Z轴的半径的角度，其值为相对原点绕Z轴从0到360度之间的任意值。0变量表示Z轴和垂直于Z轴的半径之间的夹角。根据一些实施例，PET/SPECT和CT探测器装于共用旋转板(即共用扫描架)上，并以基本同步的方式获取PET和CT及/或SPECT和CT影像。例如，一些实施例用于采集PET/SPECT和CT数据，确定扫描架旋转一圈时完整的二维影像。根据图1所示的实施例100，扫描架110上有外沿112和内沿114。内沿上还开有一个中心孔116。内外沿 112、114具有相同的中心118。X射线源120固定装在扫描架110上，其中至少包括一个X射线发射阳极122。阳极122发射的X射线124呈扇形射线束状，横扫中心孔116并穿过位于其中的受检者身体。穿过病人等受检者后，X射线束124受到受检者衰减。传送出来的X射线束然后被呈弧形排列并固定装在扫描架110上的多个X射线探测器130探测到。阳极射线源122大致位于探测器130的弧形中心。实施例100还包括装于扫描架110上的多个固定式PET/SPECT探测器140。将多个PET/SPECT探测器140布置成一般圆弧形(即圆弧两边继续延伸会形成一个完整的圆)。一般圆弧形的中心点118与扫描架110内外沿112、114的中心点相同。根据图1的实施例100,PET/SPECT探测器在Z方向上与X射线闪烁探测器一一对应并隔开一段距离。因此，PET/SPECT和CT探测器的视野彼此衔接，并可能有一定的重叠。在一些实施例中，可以通过扫描架110旋转一整圈来获取足够的PET/SPECT及/或CT数据，重建一个二维切片影像。而且，在一些实施例中，通过在Z方向上递增平移受检者相对扫描架的位置，从而取得螺旋式数据，并据此重建三维影像。在其他实施例中，重建三维影像可通过旋转扫描架一整圈 后，让病人步进穿过扫描架一段距离A z，然后在扫描架旋转一圈时执行又一次数据采集。重复此过程N次可生成N张切片深度的多切片三维影像。再者，在一些实施例中，CT数据可在交替或隔行扫描模式下随PET/SPECT数据一起采集。例如，在扫描架上给定的0 I位置，X射线数据可随PET/SPECT数据一起采集。然后移动扫描架步长A 0至0 2位置，再次跟随PET/SPECT数据采集CT数据。重复此过程必要的次数后，可获得足以生成所需影像的断层扫描数据。还有，可结合使用静态调强(Step andShoot)及/或螺旋扫描协议进行隔行扫描数据采集。在另外的实施例中，可同时采集CT和PET/SPECT数据。在这些实施例中的系统可能需要分辨X射线光子与伽玛光子，从而避免“交叉谈话噪音”。例如，如果X射线光子引发及/或PET/SPECT探测器探测到一个闪烁事件，该闪烁事件可确认为因X射线光子所致而拒收。在一些实施例中，必要时可使用适当的准直过滤器来消除X射线及/或伽玛光子，从而充分减少“交叉谈话噪音”。在其他实施例中，选择的闪烁晶体和准直过滤器可以使CT探测器对伽玛辐射不敏感及/或PET/SPECT探测器对X射线辐射不敏感。上面已经描述和在各种视图中所示的实施例旨在图示说明本发明的实施例，而实施例本身并不局限于这些。因此，本领域技术人员会清楚地知道，上述方法和设备可以在不脱离本发明的一般范围前提下有其他变化类型。据此，希望将所有这些可能的变化类型都包括在所附权利要求书或其中权利要求项的范围内。
权利要求
1.一种PET/SPECT/CT设备，其中包括: 共用扫描架，具有一般圆形内沿和一般圆形内沿，内沿定义了中心孔，共用扫描架具有一个旋转自由度； 至少一个装于共用扫描架上的固定式X射线源，射线源发射的X射线束穿过中心孔； 装于共用扫描架上且方向对准至少一个X射线源的多个固定式X射线闪烁探测器，所述X射线探测器排列成一段弧形，弧形中心接近所述至少一个X射线源；以及 装于共用扫描架上的多个固定式PET/SPECT闪烁探测器，这些PET/SPECT探测器排列成一段弧形，弧形中心为中心孔的圆心，其中多个PET/SPECT探测器在Z方向上与所述多个X射线闪烁探测器相互间隔一段距离。
2.根据权利要求1的设备，共用扫描架还具有在0方向上的一个自由度。
3.根据权利要求1的设备，内外沿具有相同的中心。
4.根据权利要求1的设备，所述至少一个X射线源发射扇形射线束。
5.根据权利要求1的设备，多个X射线闪烁探测器包括一种或多种闪烁晶体，晶体材料选自掺铈硅酸钇镥(LYSO )、掺钠碘化铯(Na: Cs I)、锗酸铋(BGO )、掺铈硅酸钆(GSO )、掺铊碘化钠(Tl:NaI)、氟化钡(BaF2)、掺铈铝酸钇(YAlO3,即YAP)、掺铈氧正硅酸镥(Ce = Lu2SiO5,即LSO)、溴化镧(LaBr3)、掺铈溴化镧，或其中任意组合。
6.根据权利要求5的设备，多个X射线探测器中的每一个都包括用反射介质彼此光学隔离的闪烁晶体阵列，阵列大小选自下列中的一个或多个:8x8、16x16、32x32、64x64或128x128。
7.根据权利要求1的设备，PET/SPECT和CT数据按照隔行扫描模式采集。
全文摘要
本发明的一些实施例一般涉及一种开有中心孔的共用PET/SPECT/CT扫描架。在共用扫描架上至少装有一个固定式X射线源，射线源发射的X射线束穿过中心孔。一些实施例还包括装于共用扫描架上且方向对准至少一个X射线源的多个固定式X射线闪烁探测器。在一些实施例中，多个固定式PET/SPECT闪烁探测器也装在共用扫描架上，这些PET/SPECT探测器排列成一段弧形，弧形中心就是中心孔的圆心。
文档编号A61B6/03GK103181773SQ20121038082
公开日2013年7月3日 申请日期2012年10月9日 优先权日2011年10月9日
发明者威廉·K·麦克罗斯基, 威廉·D·迪金森, 克莱斯特·H·海普, 蒂莫西·W·米立夫 申请人:明峰医疗系统股份有限公司