[发明专利]一种全头盔式脑部专用PET成像系统及成像方法

说明书

本发明公开了一种全头盔式脑部专用PET成像系统及成像方法，包括底板区域、扇形区域、圆柱形区域、半球形区域和顶板区域，各区域均包含多个PET探测器，底板区域位于颏下点处；扇形区域位于眉间至鼻下点处且包裹脑部，其开口面向颅脑前方，沿颅脑正中矢状面左右对称；圆柱形区域位于额结节至眉间处且包裹脑部；半球形结构位于颅顶至额结节处且包裹脑部；顶板区域位于颅顶部，扇形区域、圆柱形区域、半球形区域同轴且与颅脑垂直轴平行，底板和顶板区域均与颅脑横断面平行。本发明的PET成像系统实现了全脑覆盖，对视野区域覆盖角度大，系统的探测效率高，灵敏度高，并且系统具有优异的空间分辨率。患者可采用舒适的姿势进行成像，有利于提高成像质量。

技术领域

本发明属于PET成像技术领域，尤其涉及一种病人神经性脑功能成像的全头盔式脑部专用PET成像系统及成像方法。

背景技术

人类大脑的质量虽然仅约占人体重的2％，但它是人体的最高中枢神经，消耗的能量占全身能量的20％～25％，是人体新陈代谢中最旺盛的组织器官。脑科疾病对人类的健康有严重的危害，如脑血管疾病、脑肿瘤、帕金森氏症，这些疾病的发病率和致残率非常高，可根据病人神经性脑功能的成像制定相应的治疗方案，因而提高脑部区域的成像质量可以对脑科疾病患者的治疗起到积极的指导作用。

正电子发射断层显像技术(Positron Emission Tomography，PET)是指带有正电子核素标记的药物如¹⁸F-FDG、¹¹C-CHO等注入患者体内，经过一段时间的人体代谢，组织对放射性药物进行充分吸收，放射性药物会在病变区域聚积，经过β⁺衰变发射正电子，正电子在组织内随机碰撞运动1～3mm后，与电子发生正负电子对湮灭效应。由于动量守恒、电荷守恒，产生一对能量均为511keV、近似180°方向运动的湮灭γ光子。这对穿透力很强的γ光子被体外的PET探测器接收到，然后经过符合检测器、位置计算，最后经过图像重建得到放射性核素在组织内的分布情况，进而为脑部疾病的治疗提供依据。

PET可以对脑肿瘤、脑梗塞和癫痫等脑科疾病的诊断提供良好指导作用，也可用于脑组织对于外部刺激响应的研究探索。头部含有人类最重要的中枢神经系统，组织结构精密，因此对脑部成像的质量要求较高。临床PET系统的分辨率通常在3～4mm之间，单次扫描时间较长，不适用于为脑科疾病患者成像；并且脑科疾病患者很难保持长时间不动，头部运动影响成像质量，很难满足高精度脑部成像的要求。

发明内容

针对上述背景技术中指出的不足，本发明提供了一种全头盔式脑部专用PET成像系统及成像方法，根据影响PET系统的空间分辨率的主要因素，即非线性效应、正电子射程和探测器的本征分辨率，设计了脑部专用PET系统。其中非线性效应与系统的直径成正比，正电子射程与放射性核素种类相关，探测器的本征分辨率受探测器影响，由正电子射程、非线性效应和探测器本征分辨率三种因素带来的PET系统的分辨率影响为：

式中R_sys为PET系统分辨率，R_src为正电子射程影响；R_180°为非线性效应带来的影响，与系统直径成正比；R_det为探测器本征分辨率影响。因此，对于PET系统，当其直径较小、探测器二维位置分辨率高时，系统即具有较高的空间位置分辨率。此外，系统的探测效率与PET系统探测对视野区域的覆盖角度有关。系统对视野区域覆盖角度大的时候，具有较高的探测效率。因此，可通过设计PET系统结构，改善非线性效应、正电子射程和探测器的本征分辨率对空间位置分辨率的影响，提供PET系统的空间分辨率；通过调节探测对视野区域的覆盖角度，提高系统的探测效率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：