SPECT成像装置的制作方法

本发明涉及核医学成像技术领域，特别涉及一种SPECT成像装置。

背景技术：

核医学成像是一种现代医学影像技术。其利用能产生gamma光子或电子的核素与药物合成后引入人体，通过在人体外探测射线来获知药物在人体内的分布及变化信息，并用于疾病的诊断、治疗。核医学成像是典型的分子影像手段，能够反映人体内的生理、代谢、功能、分子信息，是当前主流医学影像手段之一。

核医学成像主要包括单光子发射断层成像(SPECT)和正电子发射断层成像(PET)两种技术。其中，SPECT技术主要利用发射gamma光子的核素，利用位置灵敏gamma探测器获取光子入射至探测器上的位置信息；并在探测器与人体之间放置准直器，只允许某个特定方向的光子入射至探测器上而吸收其他方向的光子，从而可以获得光子自人体内发射出来的路径信息。当前商业SPECT机器以双探头系统，由两个围绕人体的平板探测器，及使之绕人体运动的机架，及支撑并使被成像物体在系统内运动的扫描床组成。也有单探头SPECT、三探头SPECT等系统结构。

为了获得药物在人体内分布的图像，需要在绕人体一周的范围内，采集来自不同方向的光子数据，从而可以应用图像断层重建算法技术获取SPECT图像。因此，现有SPECT系统需要在成像时间内涉及探测器相对于人体的运动，以获取足够多角度上的数据以满足图像断层重建的要求。单探头及双探头系统需要使探头绕人体旋转以致覆盖足够的角度范围；三探头系统尽管可以覆盖完整的角度范围，但仍需进行多次旋转以获取足够的采样角度数目上的数据用于重建。这使得在一次采集过程内，需要将对应于不同探头位置的不同时间段的采集数据组合在一起，方能获得合理的断层重建图像。

除了需要观察药物在人体内一段时间上的静态分布外，观察药物自注入人体后，在不同组织和器官内的输运、交换和排出过程，在临床诊疗上同样具有重要意义。但如果采集过程中每一时间段内的数据不足以完成断层重建获得图像，上述动态成像则无法实现。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种SPECT成像装置，该装置可以完成断层重建，且简单易实现。

为达到上述目的，本发明实施例提出了一种SPECT成像装置，包括：扫描床；至少两组平板探测器组，所述至少两组平板探测器组均沿被成像物体长轴向排列，其中，所述至少两组平板探测器组中每组平板探测器组具有至少三个平板探测器，所述至少三个平板探测器均在环向上包围所述被成像物体，并且所述至少三个平板探测器中至少一个平板探测器的平面法线与剩余平板探测器中任意一个平板探测器的平面法线的方向不平行，以在无相对运动的连续时间内至少两组平板探测器组采集断层重建所需数据；成像模块，用于根据所述断层重建所需数据得到SPECT图像。

本发明实施例的SPECT成像装置，通过在被成像物体轴向设置多组平板探测器组，通过设置不同组平板探测器的法向角度，从而可以使病灶区域被多组平板探测器组观察到，使采集到的数据覆盖病灶区域完整的角度范围并获取足够数目的采样角度数据，从而在探测器或扫描床无相对被成像物体运动的前提下获取断层重建所需要的数据并获得SPECT图像，从而使得SPECT动态成像可以实现。

另外，根据本发明上述实施例的SPECT成像装置还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，平板探测器包括：位置灵敏gamma探测模块，用于测量击中所述平板探测器的gamma光子位置信息；gamma准直器，所述gamma准直器设置于所述被成像物体与所述位置灵敏gamma探测模块之间，用于约束入射的gamma射线的方向。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述位置灵敏gamma探测模块包括：闪烁晶体，用于通过所述gamma准直器从预设方向接收所述入射的gamma射线，以产生闪烁光子；光电器件，用于接收所述闪烁光子以根据所述闪烁光子输出电信号，以便获取所述gamma射线的位置信息，从而得到所述断层重建所需数据。

可选地，在本发明的一个实施例中，所述闪烁晶体可以由LYSO闪烁晶体、LSO闪烁晶体、BGO闪烁晶体、LaBr3闪烁晶体、YAP闪烁晶体、LYAP闪烁晶体、NaI闪烁晶体、CsI闪烁晶体中的一种或几种组成。

可选地，在本发明的一个实施例中，所述闪烁晶体可以为整块连续晶体或晶体阵列。

可选地，在本发明的一个实施例中，所述光电器件可以为光电倍增管、雪崩型光电二极管或硅光电倍增管中的一种或几种。

可选地，在本发明的一个实施例中，所述gamma准直器可以为平行孔准直器、扇形准直器、针孔准直器或缝-槽准直器。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明 显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为相关技术中双探头SPECT装置的结构示意图；

图2为相关技术中的沿A-A剖面的断面示意图；

图3为根据本发明一个实施例的SPECT成像装置的结构示意图；

图4为根据本发明一个实施例的沿A-A剖面的断面示意图；

图5为根据本发明一个实施例的沿B-B剖面的断面示意图；

图6为根据本发明一个实施例的沿C-C剖面的断面示意图；以及

图7为根据本发明一个实施例的平板探测器的结构示意图。

附图标记：

10-gamma射线、11-被成像物体、12-扫描床、20-平板探测器组、21-平板探测器、31-gamma准直器、32-闪烁晶体、33-光电器件。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面在描述根据本发明实施例提出的SPECT成像装置之前，先来简单描述一下相关技术中的成像装置。

结合图1与图2所示，图1为相关技术中双探头SPECT装置的结构示意图，图2为图1沿A-A剖面的断面示意图，其中，虚线箭头表示两个平板探测器可以沿被成像物体进行旋转，以在多个采样角度上获取数据。该装置包括两个平板探测器21，能够绕图2所示的虚线箭头进行旋转，使平板探测器21进行旋转所需的机械旋转和支撑装置未在图中示出。该装置使被成像物体11(如人体)放置于扫描床12上，通过注射、口服等方式将标记有gamma放射性核素的放射性药物引入人体内。放射性药物在一段时间内沿各个方向放出大量gamma射线，由一对平板探测器21进行记录，并通过一对平板探测器21绕被成像物体11的运动，在多个采样角度上获取不同方向的gamma射线数据，并通过断层重建算法得到SPECT图像。但是，相关技术中的双探头SPECT装置存在一定缺陷，有待改进。

正式基于上述问题，而提出了一种SPECT成像装置。

下面参照附图描述根据本发明实施例提出的SPECT成像装置。

图3是本发明一个实施例的SPECT成像装置的结构示意图。

如图3所示，该SPECT成像装置包括：扫描床12、至少两组平板探测器组(如平板探测器组20所示)和成像模块(图中未具体标识)。

其中，至少两组平板探测器组，至少两组平板探测器组均沿被成像物体长轴向排列，其中，至少两组平板探测器组中每组平板探测器组具有至少三个平板探测器，至少三个平板探测器均在环向上包围被成像物体11，并且至少三个平板探测器中至少一个平板探测器的平面法线与剩余平板探测器中任意一个平板探测器的平面法线的方向不平行，以在无相对运动的连续时间内至少两组平板探测器组采集断层重建所需数据。成像模块用于根据断层重建所需数据得到SPECT图像。本发明实施例的成像装置可以在无需使探测器或扫描床相对被成像物体进行运动的前提下完成断层重建，从而获取SPECT图像，简单易实现。

具体地，本发明实施例的SPECT成像装置包括沿被成像物体长轴向排列的至少两组平板探测器组，至少存在一组平板探测器组，其中至少存在一个平板探测器，其探测器平面法线方向与其他探测器组中的任意一个平板探测器法线方向均不平行，平板探测器组中的至少之一至少包括3个平板探测器并在沿被成像物体体表包围被成像物体，从而在数据采集过程中，至少存在一段连续时间，无需使探测器或扫描床相对被成像物体进行运动的前提下，所采集的数据可以单独用于完成断层重建获得SPECT图像，而无需与其他时间内采集的数据组合才能完成断层重建获得SPECT图像。其中，在连续时间内，平板探测器，扫描床和被成像物体间均无相对运动，在连续时间内，至少两个探测器组能够接收到成像目标区域发出的gamma光子，进而能够利用在探测器或扫描床12不需要相对被成像物体11进行运动的一段时间内采集数据并完成SPECT成像

其中，在本发明的一个实施例中，平板探测器21包括：位置灵敏gamma探测模块(图中未具体标识)和gamma准直器31。其中，位置灵敏gamma探测模块用于测量击中平板探测器的gamma光子位置信息。gamma准直器31设置于被成像物体11与位置灵敏gamma探测模块之间，gamma准直器31用于约束入射的gamma射线的方向。

进一步地，在本发明的一个实施例中，位置灵敏gamma探测模块包括：闪烁晶体32和光电器件33。其中，闪烁晶体32用于通过gamma准直器从预设方向接收入射的gamma射线，以产生闪烁光子。光电器件32用于接收闪烁光子以根据闪烁光子输出电信号，以便获取gamma射线的位置信息，从而得到断层重建所需数据。

可以理解的是，平板探测器中的至少之一包括能够测量击中平板探测器的gamma光子 位置信息的位置灵敏gamma探测模块，及位于位置灵敏gamma探测模块和被成像物体11之间的gamma准直器31。其中，位置灵敏gamma探测模块至少由闪烁晶体32和光电探测器件33组成。

可选地，在本发明的一个实施例中，闪烁晶体32可以由LYSO闪烁晶体、LSO闪烁晶体、BGO闪烁晶体、LaBr3闪烁晶体、YAP闪烁晶体、LYAP闪烁晶体、NaI闪烁晶体、CsI闪烁晶体中的一种或几种组成。

另外，在本发明的一个实施例中，闪烁晶体可以为整块连续晶体或晶体阵列。

可选地，在本发明的一个实施例中，光电器件33可以为光电倍增管、雪崩型光电二极管或硅光电倍增管中的一种或几种。

可选地，在本发明的一个实施例中，gamma准直器31可以为平行孔准直器、扇形准直器、针孔准直器或缝-槽准直器。

具体而言，如图3所示，本发明实施例的SPECT装置可以包括沿被成像物体长轴方向排列的3组探测器组20。如图4至图6所示为其3组探测器组沿其轴向中心平面剖面方向的结构示意图。每组探测器组20可以由4个平板探测器21组成并包围被成像物体。在本示例实施方式中，在不同探测器组20中的平板探测器21法线相对于被成像物体长轴的角度均不相同，使得3组探测器组20均能接收到成像目标区域发出的gamma光子。

进一步地，在本发明的一个实施例中，如图4至图6所示，3组平板探测器组20，其所包含的共12个平板探测器21，其中任意两个平板探测器21的法线方向在被成像物体横断面上的投影分量均不相同，使得每一个平板探测器均能从不同采样角度上获取gamma光子数据。

进一步地，如图7所示，平板探测器21由gamma准直器31、由闪烁晶体32和光电器件33组成的位置灵敏gamma探测模块组成。

其中，gamma准直器31用于约束入射至闪烁晶体32的gamma射线的方向，只允许沿特定方向的gamma射线到达闪烁晶体。Gamma准直器31可以为平行孔准直器、扇形准直器、针孔准直器或缝-槽准直器。

进一步地，闪烁晶体32用于接收入射的gamma射线，并产生大量闪烁光子。闪烁晶体32可以为一整块连续晶体或一组晶体阵列，其材料可以为LYSO闪烁晶体、LSO闪烁晶体、BGO闪烁晶体、LaBr3闪烁晶体、YAP闪烁晶体、LYAP闪烁晶体、NaI闪烁晶体、CsI闪烁晶体中的一种或几种。

进一步地，光电器件33用于接收闪烁晶体32产生的闪烁光子，并输出反映闪烁光子数目的电信号，并根据多个光电器件33上的闪烁光子数目分布，通过后续的位置逻辑电路(未在图中示出)计算出入射gamma射线的位置信息。光电器件33可以为光电倍增管、 雪崩型光电二极管或硅光电倍增管中的一种或几种。

另外，成像装置如计算机可以收集采集过程中探测到的全部gamma光子位置信息，并通过断层重建算法，计算得到药物在被成像物体内分布的空间图像。

在本发明的实施例中，通过在病人周围设置多个能够接收到来自不同样角度的被成像物体目标区域的gamma光子的平板探测器，可以在探测器及扫描床均不需要相对病人进行运动的前提下完成SPECT成像，从而达到了SPECT动态成像的目的。

根据本发明实施例的SPECT成像装置，通过在被成像物体轴向设置多组平板探测器组，通过设置不同组平板探测器的法向角度，从而可以使病灶区域被多组平板探测器组观察到，使采集到的数据覆盖病灶区域完整的角度范围并获取足够数目的采样角度数据，从而在探测器或扫描床无相对被成像物体运动的前提下获取断层重建所需要的数据并获得SPECT图像，从而使得SPECT动态成像可以实现。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、 或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。