一种平板pet系统及用图
【技术领域】
[0001] 本发明属于医疗器械领域，涉及一种正电子发射断层成像系统。
【背景技术】
[0002] 在新药开发，疗效评估等研究中，通常在进行在体的动物实验之前，会先进行细胞 的体外核素摄取实验，而体外细胞实验的结果会直接作为动物实验的依据，因此，体外细胞 实验能否得到精确的实验数据对动物实验来说尤为重要。
[0003] 在细胞的体外核素摄取实验中，由正电子标记的放射性核素示踪剂被广泛应用。 通过得到细胞对于被放射性核素（如：nC(质量数为11的碳核素），1SF(质量数为18的氟 核素））标记的化合物，即示踪剂的摄取量，能够反映细胞的生理信息。放射性核素标记的 化合物能够被细胞摄取，并在细胞内发生放射性衰变，产生正电子与细胞内原有的负电子 结合，并发生湮灭形成Y光子。
[0004] 根据这一原理，现在有的技术利用Y放射免疫计数仪来对实验样本进行测量，推 算出细胞对于放射性标记物的摄取量，由此可以反映出细胞的生理信息。但是利用Y放射 免疫计数仪来进行测量的方法往往有以下不足：（1)在测量细胞中显像剂的剩余量时需要 对细胞孔板中的每一个孔中的细胞分别进行消化，清洗，收集并用Y放射免疫计数仪测量 Y计数，得到每个孔中的Y计数。实验操作十分复杂，需要用到大量的重复的人工操作。 (2)实验中样品不能在同一时间被检测到，由于此实验为放射性核素的实验，放射性核素随 着时间的推移其活度会逐渐衰减，因此为了得到更加准确的值，需要对多组实验样本的实 验结果进行校正。（3)不能进行动态测量；(4)由于细胞实验采用的是Y放射免疫计数仪 来测量，而后续的在体的小动物的实验采用的是小动物PET来测量，因此实验的成果无法 直接被转化，需要经过一系列的理论分析才能实现从离体实验的结果转化到在体实验的结 果。
[0005] CN201310745055 -案的专利申请公开了一种快速测定细胞的放射性结合能力的 方法，提出了通过PET扫描的方式来测定细胞与放射性标记物结合的放射性摄取值，并通 过计算所述待测定细胞的放射性摄取值与放射性标记物总摄取值的比例，进而评价所述细 胞与放射性标记物的结合能力。此方法相对于使用Y放射免疫计数仪进行测定而言，省却 了通过Y计数仪检测方法中的细胞和培养液需要转移到放免管中进行检测的步骤，简化 了操作步骤、也降低了人为操作因素的影响，但是由于体外细胞实验的待测样品是细胞，而 在体实验的待测体是人或者小动物，从待测样品活度来说，体外细胞实验待测样品活度远 小于在体实验的待测样品活度。因此专用于人体或者小动物的PET灵敏度并不能完全适应 体外细胞实验，由于灵敏度方面的不足，直接应用专用于人体或者小动物的PET进行体外 细胞实验检测时，最终成像的质量并不能有效的满足实验的需求。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种平板PET系统，其专门用于细胞体外核素实验，灵敏 度高，
[0007] 为达到上述目的，本发明的解决方案是：
[0008] 本发明首先公开了一种平板PET系统的新用途，其用于体外细胞放射性核素实 验。
[0009] 本发明还公开了一种用于体外细胞放射性核素实验的平板PET系统，包括：
[0010] 数据采集模块，所述数据采集模块包括两组相对设置的PET探测平板，所述每组 PET探测平板的面积不小于对应的细胞培养板的面积设置以探测到所述细胞培养板每个孔 内的细胞样品所发射的Y光子；
[0011] 数据处理模块：获取所述PET探测平板接收的y光子的能量信息，位置信息及时 间信息，并且利用上述信息进行符合处理以得到投影数据；
[0012] 图像重建模块：处理所述投影数据以获得重建图像；
[0013] 以及一细胞培养板固定模块，以将所述细胞培养板设置于所述两PET探测平板之 间；
[0014] -机械控制模块，所述机械控制模块用于调整所述细胞培养板与所述两组PET探 测平板的相对位置以使得所述细胞培养板位于所述两组PET探测平板的视野范围的中心 位置处。
[0015] 所述PET探测平板的长度L范围为15cm~30cm，宽度W范围为10cm~25cm，所 述两组PET探测平板之间的间距D范围为lcm~5cm。
[0016] 所述每个PET探测平板包括多个均匀分布的基础探测单元，所述每组基础探测单 元包括闪烁晶体条、耦合所述闪烁晶体条的光电转换器件以及连接晶体条和光电转化器件 的光导；
[0017] 优选的，所述晶体条厚度设置范围为l〇mm~30mm;
[0018] 优选的，所述晶体条的材料设置为锗酸铋；
[0019] 优选的，所述闪烁晶体条与所述光电转换器件为一对一的耦合或一对多的耦合。
[0020] 所述细胞培养板固定模块包括用于放置所述细胞培养板的至少一组夹持结构、用 于固定所述夹持结构的支撑支架、以及至少一组连接结构，所述连接结构的数量对应所述 夹持结构设置以将每组夹持结构分别安装于所述支撑支架上。
[0021] 所述每组夹持结构包括一侧开口矩形固定框架、封闭所述开口的移动横杆，所述 固定框架以及移动横杆的内边框设有凹槽且所述移动横杆的两端沿所述固定框架的两长 边往返移动以卡接固定不同尺寸的细胞培养板；
[0022] 优选的，所述每组夹持结构还包括多个弹簧夹，所述弹簧夹夹持连接所述细胞培 养板与所述固定框架、移动横杆以辅助进行所述细胞培养板在夹持结构上的固定；
[0023] 优选的，所述每组连接结构包括一卡持件以及一锁固件，所述支撑支架对应所述 连接结构设有开孔，所述卡持件一端与所述夹持结构固定连接，一端穿过所述开孔后经由 所述锁固件固定于所述支撑支架上；
[0024] 优选的，所述卡持件包括一连接直杆、位于所述连接直杆尾端的连接螺栓，所述锁 固件包括垫圈以及一卡环，所述连接直杆首端与所述夹持结构固定连接，所述连接直杆的 尾端穿过所述开孔后，所述卡环与所述连接螺栓紧固连接以实现所述夹持结构的固定；
[0025] 优选的，所述支撑支架上平行设有多排开孔以实现多组夹持结构的安装与固定。
[0026] 所述两组PET探测平板分别与所述支撑支架的嵌套连接以在所述机械控制模块 的驱动下沿所述支撑支架的外边缘上下移动。
[0027] 所述机械控制模块包括一控制单元以及与所述控制单元通信连接的一升降单元， 所述升降单元与其中一组PET探测平板固定连接以接受所述控制单元的驱动调整与其相 连PET探测平板的高度，使得所述细胞培养板位于所述两组PET探测平板的视野范围的中 心位置处；
[0028] 优选的，所述控制单元为控制电路，所述升降单元为一机械臂，所述机械臂一端与 所述控制电路通信相连，另一端与其中一组PET探测平板固定连接以接受所述控制电路的 驱动调整所述两组PET探测平板的间距；
[0029] 优选的，所述机械控制模块还包括一位置指示单元以指示所述平板PET系统的 F0V中心位置及边界位置；
[0030] 进一步的，所述位置指示单元为定位激光灯。
[0031] 所述图像重建模块包括
[0032] 预处理子模块：对所述投影数据进行前期处理并输出至图像重建子模块；
[0033] 图像重建子模块：依据所述预处理子模块发送的数据进行图像重建，包括动态重 建子模块和静态重建子模块，所述静态重建子模块用于形成三维图像，所述动态重建子模 块用于形成带有时间信息的四维图像；
[0034] 以及后处理子模块：后处理子模块将对图像重建子模块重建的图像进行后期图像 处理；
[0035] 优选的，所述动态重建子模块的图像重建包括以下过程，传入重建图像每一帧的 时间间隔T，利用形成的投影数据中的每对事件发生的时间信息，将这些投影数据时间间隔 T划分为一组，分别对每一组的图像进行图像重建，最后形成带有时间信息的四维图像；
[0036] 优选的，所述预处理子模块中的前期处理包括数据重组、几何校正、均一化校正中 的一种或多种。
[0037] 所述用于体外细胞放射性核素实验的平板PET系统还包括清洗模块，所述清洗模 块设置于所述数据采集模块侧边以用来辅助清洗细胞培养板中的培养基及示踪剂或其他 需要被清洗的物质；
[0038] 所述用于体外细胞放射性核素实验的平板PET系统还包括参数输入模块，所述参 数输入模块与所述图像重建模块通信相连以用于确定选择动态重建模式或静态重建子模 式，以及设置动态成像模式中动态图像每一帧的时间间隔。
[0039] 由于采用上述方案，本发明的有益效果是：
[0040] 本发明首先公开了一种平板PET系统的新用途，即专门用于细胞体外核素实验 中，由于平板PET具有高灵敏度，当其用于细胞体外核素实验，例如细胞的体外核素摄取量 的测量实验时，第一，能够探测到更低的活度，更好的适应体外的细胞实验的低放射性活度 的情况；第二，能够降低现有体外细胞实验中放射性核素的使用量，同时极大地降低实验人 员在操作中所受到的辐射量；第三，在相同探测时间内，在放射源活度相同的情况下，可获 得更多数目的符合事件，获得更高的图像信噪比，从而使得系统有更好的定量准确性。
[0041] 本发明还公开了一种专门用于体外细胞实验的平板PET系统，其针对现有的平板 PET结构进一步改进，从而可达到以下效果：
[0042] (1)灵敏度提高，可以帮助拓宽可探测细胞数量的极限，为体外细胞实验的进一步 研究提供更为有利的工具；
[0043] (2)由于灵敏度的提高，使得信噪比得到提高，从而使得定量准确度也得到提高， 可计算出理论数据（由于该系统产生的噪声是随机噪声，在灵敏度高时，系统获得的信号 功率变大，假设系统获得的信号功率提高了n倍，而噪声的功率则仅提高了Vn倍，则根据 信噪比的定义S/N，其中S表示信号，N表示噪声，可知信噪比提高了Vn倍。）。
[0044] (3)灵敏度的提高还可以极大地缩短探测所需要的时间，这样，首先可以加快整 体实验进程，实验操作人员将用更短的时间完成实验；第二、实验操作人员会受到更小的辐 射；第三，由于该实验中放射性药物的放射活度是随着时间变化的，在更短的时间内完成扫 描，将极大的降低因为放射性药物的活度随时间变化带来的误差；第四，动态扫描中，能设 置更小的时间间隔，得到更加精细的动态扫描数据。
[0045] (4)由于对数据采集模块的进一步改善，降低了系统的探测面积，减少了使用材 料，极大地降低了构建系统的成本，可以以低成本和低系统开发复杂度实现一个体外细胞 检测装置，甚至只有一对传统的环形PET的基础探测单元的情形（即5. 3x5. 3cm2的成像 视野），同样可以实现检测。
【附图说明】
[0046] 图1为本发明所示的用于体外细胞核素实验平板PET系统的结构示意图；
[0047] 图2为图1所示实施例中数据采集模块的结构示意图；
[0048]