一种成像系统技术方案

本发明专利技术公开了一种成像系统，包括探测器模块和图像重建模块；探测器模块包括套设在一起的环形多针孔准直器、内层探测器环以及外层探测器环；内层探测器环和外层探测器环分别由多个探测器组成，环形多针孔准直器上设置有多组针孔，每一组针孔分别对应一个探测器；探测器模块用于实现SPECT数据采集；图像重建模块与探测器模块电连接，用于基于探测器模块所采集的数据完成相应的SPECT图像的重建。本发明专利技术的系统解决了现有设备中SPECT灵敏度低的问题，通过两组探测器，提高了固有空间分辨率，提升了仪器灵敏度。了仪器灵敏度。了仪器灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
一种成像系统


[0001]本专利技术涉及成像设备
，特别涉及一种成像系统。

技术介绍

[0002]分子影像学(molecular imaging)是运用影像学手段显示组织水平、细胞和亚细胞水平的特定分子，反映活体状态下分子水平变化，对其生物学行为在影像方面进行定性和定量研究的科学。因此，分子影像学是将分子生物学技术和现代医学影像学相结合的产物，为探索疾病的发生、发展和转归，评价药物的疗效，起到连接分子生物学与临床医学之间的桥梁作用。
[0003]目前，常用的分子影像技术主要有：计算机断层扫描(Computed Tomography，CT)，正电子发射计算机断层显像(Positron Emission Tomography，PET)，单光子发射计算机断层成像(Single
‑
Photon Emission Computed Tomography，SPECT)，核磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)等。
[0004]SPECT通过γ照相机探头的每个灵敏点探测沿一条投影线(Ray)进来的γ光子，其测量值代表人体在该投影线上的放射性之和。在同一条直线上的灵敏点可探测人体一个断层上的放射性药物，它们的输出称作该断层的一维投影(Projection)。图中各条投影线都垂直于探测器并互相平行，故称之为平行束，探测器的法线与X轴的交角θ称为观测角(View)。γ照相机是二维探测器，安装了平行孔准直器后，可以同时获取多个断层的平行束投影。
[0005]由于放射性核素是任意地向各个方向呈立体空间发射γ射线，因而要准确地探测γ光子的空间位置分布，就必须使用准直器。它安装在探头的最外层，其作用是让一定视野范围内的一定角度方向上的γ射线通过准直器小孔进入晶体，而视野外的与准直器孔角不符的射线则被准直器所屏蔽，也就是起到空间定位选择器的作用。它是SPECT影像装置的关键部件。
[0006]固有空间分辨率是空间分辨率的参数之一。指在无准直器条件下，探测器晶体表面测定的分辨率。反映设备本身、特别是探测器部分的性能。
[0007]使用带有作用深度(depth of interaction,DOI)信息的探测器可以有效提高系统空间分辨率，降低视差效应，特别是对于远离视野中心的位置。DOI的获取方法主要可分为三类：信号波形甄别法、分光法和双端信号读出法。DOI探测器有环状DOI探测器、平板DOI探测器、多边形DOI探测器等多种形状，DOI探测器实现方法包括多层晶体、双端读出、连续晶体多通道读出等。
[0008]研究转化医学的科研人员主要使用小动物模型(例如小鼠或大鼠)来减少养殖成本，探索病理生理学并进行新药物的开发，因此小动物成像系统的发展在生物医学研究的发展中起着重要作用，对小动物成像系统的研究也一直以来是医学成像领域的热门研究方向。但与小动物相比，狗、猕猴、猪、兔等大动物模型更加适合于各种转化医学研究。
[0009]然而整体来说目前专用于大动物的高性能影像设备仍相对空缺，发展潜力巨大。
近年来随着多针孔准直器技术的发展，多针孔SPECT系统能够进行高空间分辨率成像的同时将灵敏度的降低保持在合理的程度，因此将多针孔SPECT技术应用到大动物成像对推动大动物分子影像技术的发展具有重要意义。

技术实现思路

[0010]本专利技术提供了一种成像系统，以解决目前专用于大型动物的高性能影像设备仍相对空缺的技术问题。
[0011]为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：
[0012]一种成像系统，包括：探测器模块和图像重建模块；
[0013]所述探测器模块包括套设在一起的环形多针孔准直器、内层探测器环以及外层探测器环；其中，所述内层探测器环位于所述环形多针孔准直器的外侧，所述外层探测器环位于所述内层探测器环的外侧，且在所述探测器模块的径向上，所述内层探测器环与所述环形多针孔准直器之间保持第一预设距离，所述外层探测器环与所述内层探测器环之间保持第二预设距离；
[0014]所述内层探测器环和所述外层探测器环分别由多个探测器组成，所述环形多针孔准直器上设置有多组针孔；其中，每一组针孔分别对应一个探测器；
[0015]所述探测器模块用于实现单光子发射计算机断层成像(Single
‑
Photon Emission Computed Tomography，SPECT)的数据采集；在进行数据采集时，光子穿过所述环形多针孔准直器分别打在所述内层探测器环和所述外层探测器环的探测器上，所述内层探测器环和所述外层探测器环同时捕获光子进行数据采集；
[0016]所述图像重建模块与所述探测器模块电连接，所述图像重建模块用于基于所述探测器模块所采集的数据完成相应的SPECT图像的重建。
[0017]进一步地，所述外层探测器环的面积大于所述内层探测器环的面积。
[0018]进一步地，所述外层探测器环由多个第一探测器组成，多个第一探测器在所述外层探测器环的径向上分布成多个扇区，呈正多边形排布；所述内层探测器环由多个第二探测器组成，多个第二探测器在所述内层探测器环的径向上分布成多个扇区，呈正多边形排布。
[0019]进一步地，沿所述探测器模块的圆周方向，所述第一探测器与所述第二探测器呈现交错分布，以使得光子穿过所述环形多针孔准直器后同时打在所述内层探测器环和所述外层探测器环上。
[0020]进一步地，所述外层探测器环的长度大于等于内层探测器环的长度；所述第一探测器的宽度大于第二探测器的宽度。
[0021]进一步地，所述环形多针孔准直器上的多组针孔面向多个探测器对称排布；同时在横向上，这组针孔也对称于准直器的中心横断面。
[0022]进一步地，所述探测器为具有作用深度信息的离散晶体探测器。
[0023]进一步地，所述成像系统还包括机架，所述探测器模块安装在所述机架上；
[0024]所述机架包括：机械运动组件、运动控制电路、电源保障系统、机架操纵器、机架运动状态显示器、扫描床以及生理信号检测装置。
[0025]进一步地，所述图像重建模块包括采集单元和重建单元；其中，
[0026]所述采集单元用于通过单光子事件信息获取目标单光子事件；其中，所述单光子事件信息包括：单光子事件的能量、位置和作用深度；
[0027]所述重建单元用于根据所述目标单光子事件重建SPECT图像。
[0028]进一步地，所述重建单元采用解析计算或蒙卡模拟的系统传输矩阵，结合迭代重建算法进行图像重建。
[0029]本专利技术提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
[0030]本专利技术同时采用内外双层晶体探测器进行SPECT数据采集；通过采集电路获得单光子事件信息，根据目标单光子事件重建SPECT图像。内层小面积高固有空间分辨率探测器的增加提升了空间灵敏度，同时不影响外层探测器采集数据；环形探测器的设计可获得更丰富的数据信息，多针孔环形准直器的使用能够在进行高空本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种成像系统，其特征在于，包括：探测器模块和图像重建模块；所述探测器模块包括套设在一起的环形多针孔准直器、内层探测器环以及外层探测器环；其中，所述内层探测器环位于所述环形多针孔准直器的外侧，所述外层探测器环位于所述内层探测器环的外侧，且在所述探测器模块的径向上，所述内层探测器环与所述环形多针孔准直器之间保持第一预设距离，所述外层探测器环与所述内层探测器环之间保持第二预设距离；所述内层探测器环和所述外层探测器环分别由多个探测器组成，所述环形多针孔准直器上设置有多组针孔；其中，每一组针孔分别对应一个探测器；所述探测器模块用于实现单光子发射计算机断层成像(Single
‑
Photon Emission Computed Tomography，SPECT)的数据采集；在进行数据采集时，光子穿过所述环形多针孔准直器分别打在所述内层探测器环和所述外层探测器环的探测器上，所述内层探测器环和所述外层探测器环同时捕获光子进行数据采集；所述图像重建模块与所述探测器模块电连接，所述图像重建模块用于基于所述探测器模块所采集的数据完成相应的SPECT图像的重建。2.如权利要求1所述的成像系统，其特征在于，所述外层探测器环的面积大于所述内层探测器环的面积。3.如权利要求2所述的成像系统，其特征在于，所述外层探测器环由多个第一探测器组成，多个第一探测器在所述外层探测器环的径向上分布成多个扇区，呈正多边形排布；所述内层探测器环由多个第二探测器组成，多个第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏清阳，许书钰，张朝晖，戴甜甜，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：