[发明专利]临床前飞行时间PET成像

说明书

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以下内容涉及医疗领域，更具体而言涉及利用正电子发射层析摄影 (PET)进行临床前成像，并特别参考其加以描述。然而，以下内容将在诸 如兽医诊断PET成像的其他任务中找到更多应用。

在常规PET成像中，为受检者服用放射药剂以在受检者体内分布或在 感兴趣的受检者部分中积聚，例如在感兴趣的解剖学组织中积聚。放射药 剂呈现出正电子电子湮灭事件，湮灭事件产生均具有511keV能量的相反方 向的γ射线。设置于受检者周围的辐射探测器探测基本同时的，即在选定 的并发时间窗口之内的γ射线探测，并假设基本同时的γ射线探测来源于 沿连接两个基本同时或并发γ射线探测事件的响应线(line-of-response) 位于某一点的同一正电子电子湮灭事件。产生这种响应线的数据集并利用 滤波的反向投影、迭代反向投影或另一种技术对数据集进行重构，以获得 受检者体内放射药剂分布的图像。

飞行时间PET是类似的，但利用基本并发γ射线探测事件之间有限时 间差来沿着响应线定位正电子-电子湮灭事件。γ射线以光速(c)运动， 即大约每100皮秒3厘米。由Δx-c·Δt/2给出空间定位(Δx)，因此作为典 型范例，对于时间分辨率大约为600皮秒的辐射探测器，得到的结果是飞 行时间定位提供了沿响应线大约9厘米的空间分辨率。在实践中，例如， 可以由FWHM大约为9厘米的高斯分布表示这种定位。对于为尺寸显著大于 这一空间定位的典型人类受检者成像而言，大约为Δx＝9厘米的空间定位是 有利的。

另一方面，临床前研究中通常使用的类型的小白鼠、家鼠、豚鼠或其 他小型动物尺寸小于或相当于飞行时间信息提供的空间定位Δx。因此，飞 行时间定位不会对动物之内的正电子电子湮灭事件定位提供额外的有用信 息。迄今为止，这种认识，加上包括高速辐射探测器和高速高容量飞行时 间定位处理要很大额外成本，已经不会考虑在临床前PET扫描机中包括飞 行时间能力。

此外，现有的临床前研究通常已经使用临床前PET成像来评估肿瘤或 癌症或其他研究中病理导致的其他大尺度生长物的大尺度解剖学特征。例 如，研究可以通过统计学意义显著数量的测试动物中平均肿瘤尺寸(如果 有的话)的减小来量化治疗效果。利用PET成像容易进行这种评估，因为 感兴趣的肿瘤基本大于典型PET扫描机的空间分辨率。如果治疗成功地将 肿瘤减小到常规临床前PET扫描机的分辨率以下，通常认为治疗确实是有 效的。这种方式是便利的并容易地提供了综合的测量结果，例如肿瘤尺寸。 然而，测量的大尺度解剖特征可以检验或未检验癌症的后果决定性方面， 例如转移的范围，即癌组织扩散离开原发瘤的范围。众所周知大部分癌症 患者死于转移性癌症。

下文提供了克服上述问题及其他问题的新的改进设备和方法。

根据一个方面，公开了一种临床前正电子发射层析摄影(PET)扫描机， 包括：被设置成观察检查区域的辐射探测器；利用辐射探测器采集飞行时 间定位的PET成像数据的并发电子线路；以及重构电子线路，用于重构所 述飞行时间定位的PET成像数据以形成表示放射药剂在设置于所述检查区 域中的临床前受检者中的分布的图像。

根据另一方面，公开了一种临床前正电子发射层析摄影(PET)成像方 法，包括：从已经服用放射药剂的一个或多个非人类动物受检者采集飞行 时间定位的PET成像数据；以及重构所采集的飞行时间定位的PET成像数 据以形成表示放射药剂在所述非人类动物受检者中所选定的一个或多个非 人类动物受检者中的分布的图像。

根据另一方面，公开了一种临床前正电子发射层析摄影(PET)扫描机， 包括：被设置成观察检查区域的辐射探测器；用于在检查区域中支撑多个 临床前受检者以同时进行PET成像的受检者支撑组件；利用辐射探测器从 多个临床前受检者采集飞行时间定位的PET成像数据的并发电子线路；以 及重构电子线路，用于(i)至少部分基于飞行时间信息执行过滤操作，所 述过滤操作包括丢弃未检验的飞行时间定位的PET成像数据以及将飞行时 间定位的PET成像数据与多个临床前受检者中的个体临床前受检者相关联 的至少一个操作，并(ii)重构经过滤的飞行时间定位的PET成像数据以 形成表示放射药剂在多个临床前受检者中的分布的图像。