[发明专利]用于评估PET/CT设备呼吸运动伪影校正性能的动态胸腔体模系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及医学成像技术领域，特别涉及正电子发射断层显像/X线计算机体层成像仪器(Positron Emission Tomography/Computed Tomography，PET/CT)中呼吸运动伪影校正性能的定性评估，具体是指用于评估PET/CT设备呼吸运动伪影校正性能的动态胸腔体模系统和方法。

背景技术

临床上，PET/CT(Positron Emission Tomography/Computed Tomography)设备是筛查肺癌等恶性肿瘤的重要手段之一，有着其他常规检查手段不可比拟的优势。但PET和CT扫描速度的差异，导致PET/CT设备在胸腹部肿瘤诊断和治疗方案制定的应用上存在明显的局限性，这主要是指患者的呼吸造成PET图像出现伪影，称为呼吸运动伪影。成年人的呼吸周期为3～5s，在PET/CT临床应用中，进行CT全身扫描时间约为0.15～5s，受呼吸运动影响不大，PET扫描部分用时在2min以上，并且受成像原理的制约，得到的是多个呼吸周期的平均图像，期间肺部呼吸运动将带动患者的心、肝、胰等各个器官不同幅度的运动(幅度最大可达4cm，纵轴和矢状轴方向速度最大可达13.3mm/s)，伴随着注射到其中的放射源的扩张和弥散运动使得PET图像不可避免要产生运动模糊。CT衰减校正伪影也是PET/CT图像呼吸运动伪影的另一个来源。

在PET/CT设备中，CT扫描得到的组织密度图像是进行PET/CT图像衰减校正的基础，用近似实时成像的CT去对平均后的PET图像做衰减校正必然会产生误差。PET图像的呼吸运动伪影，严重影响胸腹部肿瘤的准确诊断与治疗计划的制定。蒙特卡罗仿真研究表明呼吸运动的伪影使图像的信噪比和对比度下降可达80％。此外，体模研究和临床数据显示，幅度在2cm左右时，呼吸运动造成的伪影将导致肿瘤组织放射性浓度下降25％～45％。

相应的为了减少由于呼吸运动造成的对放射治疗的影响，临床上发展了多种减少影响的方法，总的可以分成五大类：1、运动包围法(motion-encompassing methods)；2、呼吸门控技术(respiratory-gating techniques)；3、屏气呼吸技术(breath-hold techniques)；4、被动浅呼吸方法(forced shallow-breathing techniques)；5、呼吸同步技术(respiration-synchronized techniques)，这几种方法运行效果各不相同，目前对其进行效果评估的方法主要是通过临床病例收集，再进行统计分析来进行的。但这种方式存在以下缺点：

1、为了获取具有统计学意义的结果，需要收集大量临床病例，通常需要持续数月甚至数年的研究，时间成本较高；

2、临床病例存在个体差异，即每个病人的呼吸模式均不完全相同，对实验结果的影响较大；

3、临床试验不具备重复性，不利于各呼吸伪影校正方法之间的横向比较；

4、临床试验不具备复现性，对结果存疑时，无法查证影响因素。

发明内容

本发明的目的之一是提供用于评估PET/CT设备呼吸运动伪影校正性能的动态胸腔体模系统，该系统简单且易于操作。

本发明的这一目的通过如下技术方案来实现的：用于评估PET/CT设备呼吸运动伪影校正性能的动态胸腔体模系统，其特征在于：所述系统包括胸腔体模和两部电机，所述的胸腔体模预留有胸腔孔，胸腔孔内插入有内容物，所述内容物为圆柱体，圆柱体内置有肿瘤模拟物，所述肿瘤模拟物为内部灌注FDG溶液的圆球，所述的两部电机，一部与胸腔体模相连，用于控制胸腔体模的升降，另一部与圆柱体相连，用于控制圆柱体在胸腔体模内的旋转与进出，通过在可升降的胸腔体模内插装内置肿瘤模拟物的可移动的圆柱体来模拟肿瘤在胸腔内的运动，来评估PET/CT设备的呼吸运动伪影校正性能。

本发明中，所述圆球为直径为10mm、13mm、17mm、22mm、28mm、35mm中的任意一种的一个或者任意一种的两个或两个以上的多个、或者任意两种或两种以上的多种的任意组合。

当圆球为一个时，圆球在圆柱体内的位置与圆柱体同心；当圆球为多个时，部分圆球在圆柱体内的位置与圆柱体同心，部分圆球在圆柱体内的位置与圆柱体非同心，在胸腔体模和圆柱体运动时，多个圆球具有不同的运动轨迹。

本发明中，所述胸腔体模、圆柱体和圆球的材质均为丙烯。FDG溶液即为氟代脱氧葡萄糖溶液。