一种辐射探测测量和成像方法及变结构pet设备的制造方法_3

文档序号:9909714阅读:来源:国知局
行自由组合,可包括成像设备中所有的原始探测器 以及所有调整后的探测器;或包括成像设备中部分的原始探测器以及部分调整后的探测 器;或包括所有的原始探测器以及部分调整后的探测器;或只包括所有调整后的探测器等 各种情况。
[0075] 以下以辐射探测测量和成像方法应用于PET设备进行成像对该测量和成像方法进 行进一步的说明。如图2和图3所示,为便于描述与理解,下述实施例中,均已探测器的中轴 汇聚至所述待测量和成像区域内任意一点F(空间位置为F( Xf,yf,zf))处进行后续的成像的 方法为例进行说明。
[0076] 在其中一实施例中,PET设备为环形PET,PET设备的探测器呈环状分布,包括Μ组探 测器环,所述每组探测器环中设置Ν个探测器,Μ,Ν2 1,或所述PET设备的探测器呈板状分 布,包括相对设置的两组探测器板,所述每组探测器板包括Μ排N列探测器以及固定所述Μ排 Ν列探测器的一平板机架,Μ,Ν2 1,则辐射探测测量和成像方法包括以下步骤:
[0077] (1)确定待测量和成像区域即感兴趣区域位于视场中的空间位置;步骤(1)中,首 先确定待测量和成像区域(即感兴趣的区域)中任意一点位于视场中的空间位置F( Xf,yf, Zf);F(Xf,yf,Zf)可以在进行成像前通过医学预诊断判断待测量和成像区域,也可以在成像 过程中,根据实时的功能成像的结果,找出待测量和成像区域,选定待测量和成像区域中的 一点F( Xf,yf,zf)作为聚焦点,然后进行后续步骤⑵和步骤(3),获得该区域更加精细的成 像结果。
[0078] 若在成像的同时确定待测量和成像区域时,则待测量和成像区域中任意一点已处 于视场内,其实际空间位置即为?(对,7^^)。一般的,可通过(:1'成像获取结构成像数据,找 到感兴趣的待检测点的准确位置,或通过MRI成像获得功能成像数据,以用于确定待测量和 成像区域中的待检测点,当在成像过程中确定待测量和成像区域时,还可以在成像过程中 实时的改变聚焦的位置,探索某些未知的感兴趣区域。
[0079] 若需要在成像前确定待测量和成像区域时,需要经由坐标转换的步骤以确定待测 量和成像区域中的某一点位于视场中的位置F(x f,yf,zf)。若被测物体实际所在的坐标系 为坐标系,其原点为(/,根据被测物体的三维结构信息,可以知道感兴趣区域位于坐标 系内的位置为P(x P,yP,zP)。对物体进行成像时,根据被测物体在PET视场的位置,可以知道 坐标系的原点位于PET视场0坐标系的位置(w,yc/,ζ。')。所以可以换算出待测量和成 像区域位于PET视场0坐标系的位置F(xf,yf,zf)的坐标为(χρ+χ。',yP+y。',ζΡ+ζ。')。同时,也可 通过CT或MRI预先对患者进行扫描获得结构成像数据或能成像数据,然后在进行PET成像。 比如通过事先的诊断或者上一次成像的结果,判断出患者的病灶可能处于膀胱处,那么感 兴趣区域就是膀胱;然后根据待测物体的结构模型或者其结构成像的信息,准确计算出感 兴趣区域的位置坐标信息。
[0080] 上述操作者可根据已有医疗条件选择合适的方式确定待测量和成像区域以及待 检测点,一般的,选择待测量和成像区域的中心点作为聚焦点,确定待测量和成像区域中心 点位于视场的空间位置作为聚焦的坐标。
[0081] 当确定?(对,^,^)后,进入步骤(2),根据需求调整部分或者全部探测器的角度, 使得调整后探测器的中轴均汇聚至所述F( Xf,yf,zf)处。这样该待测量和成像区域内发射的 成对伽马射线可以尽量垂直的入射角度进入调整后的探测器晶体中,从而可以尽量消除 "深度效应"所带来的空间分辨率的损失,提高系统对聚焦区域的空间分辨率。
[0082] (2-1)首先分别确定探测器旋转角度ym,n(a m,n,0m,n),其中m的取值为1,2,3,…,M, η的取值为1,2,3,…,N;(2_2)然后驱动每一个探测器旋转角度ym,n(am, n,i3m,n)以使得每个 探测器的中轴均汇聚至所述F(Xf,yf,zf)处。
[0083] 有多种方法可以确定每个探测器的旋转角度丫^…^馭丄本实施例中眉过步 骤(A)或步骤(B)两种方式确定(2-1)中旋转角度Ym, n(am,n,0m,n)。
[0084] 当使用步骤(A)使得每个探测器旋转角度7%"((^11,匕,11)以转动至指定位置确定 方式如下:首先驱动每一个探测器在其探测器环所在平面内旋转a m,n,然后驱动探测器在垂 直于其探测器环的平面内旋转仏^对应的,如图4所示,建立视场空间的模拟坐标系,经由 建模方式确定步骤(A)中<^, 11与0111的大小:定义PET系统的轴向为Z轴方向,每一组探测器环 所在的平面为X〇 mY,所述平面X〇mY与Z轴的交点为0m(0,0,Zm),对于第m环的第η个探测器,取 其头部中心点为其位置信息,记为0^(^5^,~):则所述€^ 11为^^(-\)1,-凡,0)与 厂X,,,y厂.V,,, 0)的夹角,根据向量的夹角公式:
[0085]
[0086] 所述K,为-X,,,-.y",2·,-Zm)与, (χ,-凡,0)的夹角,F' (xf,yf ,ζρ )为F(xf,yf,zf)在平面XOmY上的投影,贝帳据向量的夹角公式可知:
[0087]
[0088]当使用步骤(B)使得每个探测器旋转角度7%"((^11,匕,11)以转动至指定位置确定 方式如下:首先驱动每一个探测器围绕其中轴自转am,n度以使得探测器旋转至目标平面,然 后驱动所述探测器在所述目标平面内旋转旋转K,n。如图5(a)所示,建立视场空间的模拟坐 标系,经由建模方式确定步骤(Β)中a m, "与0% η的大小:定义PET系统的轴向为Ζ轴方向,每一 组探测器环所在的平面为X〇mY,所述平面轴的交点为0 m(0,0,Zm),对于第m环的第η 个探测器,取其头部中心点为其位置信息,记为Dm,n(Xn,y n,zm):F'为F在XOmY上的投影,其坐 标为(Xf,yf,Zm),F〃为F在直线Dm, nOm上的投影,其坐标为(0,yf,Zm),
[0089] 所述am,n为#(\,0,2/-2",)与^(^,0,0)的夹角,根据向量的夹角公式可知:
[0090]
[0091] 所述n为为与 -zm)的夹角,根据向量 的夹角公式可知:
[0092]
[0093] 当每个探测器移动到指定位置,即各个探测器的中轴线均汇聚至F(Xf,yf,zf)时, 即可对待测量和成像区域聚焦成像。
[0094] 步骤(3)中,根据步骤(2)中每个探测器的转动角度确定整个成像系统精确的系统 响应矩阵,以用于重建算法,获得成像图像。具体的,如图6所示,首先根据每个探测器的旋 转角度丫¥(\ 11,^11)计算出每个晶体表面四个顶点的坐标。对于任意一对晶体,它们的表 面用其四个顶点表示,分别记为以1,81,(^,0〇和以」,8」,(:」,0」),设1^ 2为视场中待成像图 片上某一像素点,采用立体角的方法计算点Ix,y, z处产生的湮灭事件被某一对晶体探测到的 概率?^(^7,2)。计算方法如下,将晶体表面(、,8」,(:」,0」)通过点1", 2在晶体表面^#, CuDO所在平面上进行投影,其投影四边形为(A、,B、,C、,D、),四边形 与四边形(仏瓜义心撤公共部分咽中阴影部分伪以^凡^丄计算点^^到公共四 边形(Α7 ιΗΑ,?' j)的立体角Si,j(x,y,z),由于Si,j(x,y,z)与Pi,j(x,y,ζ)成正比,从而可以 得到点Ix, y,z处产生的湮灭事件被某一对晶体探测到的概率P^(x,y,z)。所有的Pu(X,y, Z) 组成系统的响应矩阵R。根据此响应矩阵响R,采用迭代重建的方法进行图像重建,得到被测 物体的聚焦成像图片。
[0095]在另外一实施例中,PET设备为平板PET,探测器呈板状分布时,定义平行于探测器 板行所在的方向为X轴方向,平行于探测器板列所在方向为Z轴方向,垂直于探测器板所在 平面的方向为Z轴方向,三者交汇于0 m(0,0,Zm)点,每个探测器板中,对于第m行η列个探测 器,取其头部中心点为其位置信息,记为〇?,"(&, 711,~),辐射探测测量和成像方法步骤与环 形PET成像相同。
[0096] (1)确定待测量和成像区域的空间位置;
[0097] (2)调节平板PET中至少一个探测器的角度^^^,^丄使得所述调节后的探 测器中轴穿过所述待测量和成像区域;
[0098]步骤(A)中,所述<^为瓦^(-xB,-又,0)与Xs,y厂凡,0)的夹角,其中 Κ为F在平面X(U〇:的投影,其坐标为(Xf,yf,0)根据向量的夹角公式:
[0099]
[0100] 所述pm,n为厂厂κ,ζ,-zj与(x,-xffiy厂Λ,〇)的夹角,则根 据向量的夹角公式可知:
[0101]
[0102] 或,步骤(Β)中,如图5(b)所示,am,η为/^厂^/0,.-zm)与广7 :Γ'(χ,,(),〇)的夹角,F" 为F在直线Dm,n(U:的投影,其坐标为(0,^,~),根据向量的夹角公式可知 :
[0103]
[0104] 所述&11,11为为化,,〇,,,(-兀",-少",〇).与化,^(乂/-1",) ?/->^/-2_114.)的夹角,根据向量 的夹角公式可知:
[0105]
[0106] (3)进行测量或者成像,所述进行测量或者成像的探测器包括部分或全部调节后 的探测器。根据步骤(2)中每个探测器的转动角度确定整个成像系统精确的系统响应矩阵, 以用于重建算法,获得成像图像。此处不再赘述。
[0107] 应用上述方法进行成像时,通过调节相应探测器的旋转角度,使得探测器的中轴 穿过待测量和成像区域,即根据需要使得相应的探测器的中轴汇聚于待测量和成像区域, 从而待测量和成像区域发射的伽马射线能够已以较优的角度(最佳为垂直)入射至射到晶 体内部,从而一方面能够可以尽量消除"深度效应"对此区域的空间分辨率恶化的影响;另 一方面,由于消除了晶体"深度效应"的影响,所以无需采用复杂的D0I探测器来提高系统的 空间分辨率,降低了成像设备的生产成本。同时,由于晶体的厚度对系统空间分辨率的影响 不再明显,所以可以采用更厚的晶体,在不降低系统空间分辨率的前提下,提高系统灵敏 度。同时还可以采用低密度、低成本的晶体材料,通过加大晶体的厚度,在不降低系统空间 分辨率和系统灵敏度的前提下,进一步的降低设备成本。
[0108] 对应上述成像方法,本发明
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