專利名稱：具有同位素污染物補償?shù)膭討B(tài)pet 成像的制作方法
具有同位素污染物補償?shù)膭討B(tài)PET成像本申請涉及核成像領域。它特別適用于結合正電子發(fā)射斷層攝影(PET)成像的吸收研究。然而，應認識到，它將具有與其他類型的PET成像、單光子發(fā)射CT (SPECT)成像等結合的用途。當執(zhí)行諸如評估心肌血流以診斷冠心病(CAD)的吸收研究時，受檢者被注射放射性示蹤劑并且在休息情況下被成像。然后在適當時間間隔后，患者被通過訓練協(xié)議(平板運動)或藥理學方式(例如靜脈內輸注雙嘧達莫)應激，被注射另一劑量的放射性示蹤劑， 并且被在應激情況下成像。更廣泛使用的臨床休息/應激協(xié)議是利用SPECT成像的一日協(xié)議(2tllTl用于休息并且99mTc-MIBI用于應激)。但是，利用諸如[13N]氨(NH3)的PET示蹤劑的心肌灌注研究相比SPECT協(xié)議提供了若干潛在的優(yōu)點，包括更高的空間分辨率、更高的掃描器靈敏性和更短的采集時間。13N是用于執(zhí)行這種吸收研究的有利的同位素，因為13N具有大約10分鐘的半衰期。因為20-30分鐘的等待時間段是2-3個半衰期，所以第一劑量的放射性示蹤劑在第二成像會話之前顯著地衰變。隨后，有可能在60-90分鐘內利用[13N]氨執(zhí)行休息-應激成像協(xié)議，其表示出相比典型臨床協(xié)議的顯著的時間減少。[13N]氨一般在醫(yī)院或其他醫(yī)學護理機構中生成，通常是通過水性溶液的質子轟擊實現(xiàn)的。一般地，在轟擊結束時存在其他放射性同位素(特別是18F)的小百分比(例如 0.1%)的污染物。本發(fā)明的發(fā)明人已經認識到這一小初始百分比的18F污染物可能在解釋最終圖像時導致顯著的誤差。18F具有大約110分鐘的半衰期。由于在半衰期方面存在 10分鐘對110分鐘的差異，18F同位素的污染百分比隨著時間——即在成像會話的過程中增長。例如，在質子轟擊結束后85分鐘時，18F的污染水平是21%。由于從回旋加速器到成像套件的傳送時間以及成像會話的持續(xù)時間，從轟擊結束起85分鐘，18F污染物的高水平可能處于成像窗口內。本申請意欲解決這些和其他問題。根據(jù)一個方面，提供一種核成像系統(tǒng)。掃描器接收來自注射到受檢者中的示蹤劑的輻射，該示蹤劑包括至少一種主放射性同位素組分和一種或多種污染物放射性同位素組分。重建處理器將所探測的輻射重建成圖像表示。該系統(tǒng)包括以下至少之一 (1)根據(jù)放射性同位素污染的示蹤劑的衰變曲線校正所重建的圖像和/或所探測的輻射的吸收校正處理器和/或( 確定放射性同位素污染的示蹤劑的衰變曲線的校準處理器。顯示器顯示以下至少之一 (1)針對示蹤劑的衰變曲線校正的重建圖像表示和/或(2)未校正的重建圖像以及示蹤劑的衰變曲線以使得診斷專家能夠在分析過程中校正該未校正的圖像。根據(jù)另一方面，提供一種核成像方法。通過質子轟擊來生成放射性同位素示蹤劑， 該示蹤劑具有主放射性同位素組分并且被至少一種其他放射性同位素污染。該示蹤劑被注射到受檢者中。由注射到受檢者中的示蹤劑發(fā)射的輻射被探測。所探測的輻射被重建成圖像表示。生成示蹤劑的衰變曲線。根據(jù)另一方面，提供一種計算機可讀介質。該計算機可讀介質存儲控制計算機的程序。受控制的計算機生成由質子轟擊生成的放射性同位素示蹤劑的衰變曲線，該示蹤劑具有主放射性同位素組分并且被至少一種其他放射性同位素污染。該計算機被進一步控制以重建注射有放射性同位素的受檢者的圖像，并且生成以下至少之一的顯示(1)所重建的圖像和所生成的衰變曲線和/或(2)根據(jù)衰變曲線校正的重建圖像。一個優(yōu)點在于評估吸收研究的結果時改進的精確性。另一優(yōu)點在于補償放射性示蹤劑中的其他同位素污染。在閱讀和理解以下詳細描述之后，更多優(yōu)點對于本領域普通技術人員而言將是顯而易見的。本發(fā)明可以體現(xiàn)為各種部件和部件布置以及各種步驟和步驟布置。附圖僅用于圖示說明各個方面而不應被解讀為限制本發(fā)明。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的核成像系統(tǒng)的示意圖；圖2示出針對被18F污染的[13N]氨的隨時間變化的總活性的部分貢獻；圖3示出被18F污染的[13N]氨示蹤劑的有效半衰期；以及圖4示出一種核成像方法。當在醫(yī)學成像機構制備示蹤劑時，通過質子轟擊生成一劑量的[13N]氨。該示蹤劑被傳送到成像套件并且被注射到要被成像的患者體內。參考圖1，注射了氨的患者被設置在諸如PET掃描器的核成像裝置8中。在一個示例中，患者在掃描器中停留6-10分鐘以生成第一組成像數(shù)據(jù)。在20-30分鐘之后，患者被注射來自同一批次的第二劑量的放射性示蹤劑并且被再次成像。在其他成像協(xié)議中，僅給予患者一個劑量的示蹤劑并且在延長的持續(xù)時間例如20-40分鐘內監(jiān)測吸收和/或洗出。在初始掃描設置期間，技術人員利用圖形用戶界面的輸入裝置10輸入所選擇的掃描協(xié)議。當該協(xié)議包括使用[13N]氨示蹤劑時，警報發(fā)生器12生成關于18F污染物的警報，該警報被顯示在用戶界面的顯示器14上。該警報提醒臨床醫(yī)生考慮[13N]氨的純度和 PET掃描器的計數(shù)率限制等。還提示用戶核查氨的生產方法或污染水平的其他指標。 顯示器還提示用戶輸入轟擊結束的實際時間或從轟擊結束到開始成像之間的持續(xù)時間的其他指示?？蛇x地，還可以提示用戶輸入示蹤劑樣品的初始污染水平。該警報還可以包括幫助診斷專家正確解釋圖像的表、圖或其他信息。在一個實施例中，校準處理器16使用污染物和轟擊結束時間來計算示蹤劑的有效半衰期，該有效半衰期可以被診斷專家用于衰變校正。該系統(tǒng)進一步通過在成像期間監(jiān)測信號速率并且通知用戶有效半衰期估計值是否偏離基于已知污染物的估計值來核查有效半衰期。校正處理器16進一步檢索預先計算的衰變曲線以進行顯示。從轟擊結束起，校準處理器計算[13N]氨的活性水平并且顯示該活性水平以使得用戶能夠選擇適當?shù)某上裨O置。在一個實施例中，校準處理器進一步計算用于所選擇的成像協(xié)議的示蹤劑劑量推薦，該推薦的劑量也被顯示在顯示器14上。在成像會話過程中，在本實施例中為PET掃描器的核掃描器8探測輻射事件。輻射事件被時間戳裝置22加時間戳。符合探測器M探測輻射事件的符合對，其定義符合對之間的響應線?？蛇x地，飛行時間處理器26沿著響應線定位符合事件。重建處理器20將響應線重建成存儲在圖像存儲器30中的一系列圖像表示。在一個實施例中，來自兩種或更多種研究的所生成的診斷圖像例如在顯示器14 上被顯示給臨床醫(yī)生或診斷專家。臨床醫(yī)生使用有效半衰期信息和衰變曲線來精確地解釋圖像。在另一示例中，一部分示蹤劑40被放置在活度計42中。該活度計隨時間監(jiān)測放射性示蹤劑的參考樣品的放射性。優(yōu)選地，該活度計在成像之前開始這一測量并且在成像會話已經結束后繼續(xù)進行測量。在還發(fā)射單伽馬量子的正電子發(fā)射同位素的情況下，該活度計優(yōu)選使用符合探測，例如具有符合探測器的一對或多對輻射探測器，以便去除單伽馬污染。作為替代，利用能量區(qū)別來過濾單輻射或其他雜散輻射以消除不同于511keV光子的輻射。劑量校準器44從輸入裝置10或與活度計相關聯(lián)的時間輸入裝置46接收轟擊的結束或從轟擊結束起的持續(xù)時間的其他指標。基于這一信息，劑量校準器44計算在每個成像會話中使用的示蹤劑的實際樣品的衰變曲線，該衰變曲線被存儲在衰變曲線存儲器48中。如果制造方法、初始污染水平等是已知的，則僅需要沿著衰變曲線的非常有限數(shù)量的點—— 例如兩個點——來適當定標已知或標稱衰變曲線。在另一方面，通過采用更大量的多個點， 可以精確計算衰變曲線而無需知道樣品的初始放射性同位素污染水平、污染同位素的特性寸。在一個實施例中，來自衰變曲線存儲器48的衰變曲線或來自校準處理器16的衰變曲線被提供給重建處理器觀并且被用于在重建過程中作出校正。在另一實施例中，校正處理器50接收來自校準處理器16或衰變曲線存儲器48的衰變曲線并且校正圖像存儲器 30中之前生成的圖像以生成校正圖像，其被存儲在同一或不同的校正圖像存儲器30 □中。在另一實施例中，來自校準處理器16的估計衰變曲線被提供給重建處理器觀，從而使得重建圖像具有初步校正。在另一實施例中，校正處理器50確定來自校準處理器16 的估計衰變曲線與來自存儲器48的實際衰變曲線之間的差異或誤差，并且在重建后的校正中相應地調整初步校正的圖像。在另一實施例中，藥代動力學建模處理器52分析圖像存儲器30'中的臨時放置的圖像并且使藥代動力學模型參數(shù)擬合至該數(shù)據(jù)。最為替代，可以調整該藥代動力學模型， 使得實際衰變曲線和來自存儲器30的未校正的數(shù)據(jù)擬合至經調整的藥代動力學模型。未校正的圖像、經校正的圖像、藥代動力學模型、各種衰變曲線等可以在諸如顯示器14的適當?shù)娘@示器上顯示給臨床醫(yī)生、放射學家等，或者存儲到諸如醫(yī)院廣泛使用的數(shù)據(jù)庫的存儲器。圖2示出隨時間變化的18F對13N的總活性的部分貢獻。圖3示出隨時間變化的有效半衰期曲線。將注意到，在該有效半衰期曲線上，隨著"N衰變并且18F變成示蹤劑的更高比例，有效半衰期延長。為了簡化對處理操作的描述，描述并命名了多個處理器。應認識到，在不偏離本發(fā)明的情況下，這些處理操作可以由劃分成更多處理器的單一處理器來執(zhí)行，或者可以由不同分組的處理器來執(zhí)行。雖然通過參考[13N]氨的18F污染物進行了描述，應認識到，可以在其他放射性示蹤劑和通過其他技術生成的放射性示蹤劑中發(fā)現(xiàn)各種其他類型的污染輻射。參考圖4，在步驟60處，用質子轟擊水性溶液以生成[13N]氨和水溶液，其通常含有 18F污染物。在步驟62處，標記質子轟擊結束時間。在步驟64處，患者預備進行成像，并且在步驟66處，向患者注射氨示蹤劑。在步驟68處，患者經受第一成像會話，并且在步驟70處，保存來自第一成像會話的數(shù)據(jù)。在示例性應激測試協(xié)議中，在步驟72處，患者等待預先選擇的持續(xù)時間，該持續(xù)時間通常足夠長以便來自第一注射的示蹤劑的主要部分被洗出患者的系統(tǒng)。在應激測試實施例中，在步驟74中患者被應激。在步驟76處，向患者注射第二劑量的氨示蹤劑。在步驟78處，利用第二示蹤劑對患者進行成像，并且在步驟 80處保存圖像數(shù)據(jù)。在步驟82處，所保存的圖像數(shù)據(jù)被重建成圖像。當然，其他協(xié)議也被預料到，包括具有單一成像會話的一些協(xié)議，例如從步驟70直接移到步驟82。在一個實施例中，當示蹤劑到達成像套件時，在步驟90處分析樣品。在一個實施例中，該分析開始于第一成像會話前并且繼續(xù)進行直到第二成像會話后。在步驟92處，生成成像中使用的樣品的衰變曲線。在另一實施例中，在患者的預備過程中，在步驟100處輸入轟擊結束時間，并且在步驟102處基于從轟擊結束起的持續(xù)時間來估計衰變曲線。在步驟104處，輸入所選擇的成像協(xié)議。在步驟106處，推薦示蹤劑注射的推薦劑量。在步驟108處，生成并顯示警報。在圖像重建步驟82過程中或在圖像重建后的圖像校正步驟110中，可以利用來自步驟104的估計衰變曲線或在步驟92處生成的實際衰變曲線來校正最終的圖像。在步驟 112處顯示經校正的圖像。在另一實施例中，在步驟114處生成藥代動力學模型，并且在步驟116處顯示該模型。在另一實施例中，在步驟120中根據(jù)未校正的圖像生成藥代動力學模型。在步驟122處，利用估計的衰變曲線或實際衰變曲線來校正藥代動力學模型。在步驟IM處顯示藥代動力學模型。根據(jù)另一方面，通過適當?shù)木幊滩襟E或軟件對諸如DVD、CD、磁帶、其他便攜式介質、計算機存儲器等的計算機可讀介質進行編程，以便控制一個或多個處理器執(zhí)行一個或多個上述計算機可實施的步驟。已經參考優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明。在閱讀和理解之前的詳細描述之后其他人員容易想到各種修改和變化。希望本發(fā)明被解讀為包括所有這些修改和變化，只要它們落在隨附的權利要求及其等價物的范圍內。
權利要求
1.一種核成像系統(tǒng)，其包括掃描器(8)，其探測來自注射到受檢者中的放射性同位素污染的示蹤劑的輻射，該示蹤劑包括至少一種主放射性同位素組分和一種或多種污染物放射性同位素組分； 重建處理器(觀)，其將所探測的輻射重建成圖像表示；以下至少之一 (1)根據(jù)所述放射性同位素污染的示蹤劑的衰變曲線校正所重建的圖像和所探測的輻射的吸收校正處理器(50)和/或( 確定所述放射性同位素污染的示蹤劑的所述衰變曲線的處理器(16)；以及顯示器(14)，其顯示以下至少之一 (1)針對所述示蹤劑的所述衰變曲線校正的重建圖像表示和/或( 未校正的重建圖像以及所述示蹤劑的所述衰變曲線以使得診斷專家能夠在分析過程中校正所述未校正的圖像。
2.如權利要求1所述的設備，其還包括輸入端(10)，在該輸入端上臨床醫(yī)生輸入所選擇的成像協(xié)議；以及警報發(fā)生器(14)，其響應于所述臨床醫(yī)生選擇利用放射性同位素污染的示蹤劑的成像協(xié)議而在所述顯示器(14)上生成警報。
3.如權利要求1和2中任一項所述的設備，其中，所述處理器(16)接收從創(chuàng)建所述污染的示蹤劑的轟擊結束起的時間的指示以及初始污染物信息并且生成被傳輸?shù)剿鲲@示器(14)和所述校正處理器(50)中的至少一個的所述衰變曲線。
4.如權利要求1-3中任一項所述的設備，其中，所述處理器(16)進一步生成所述示蹤劑的推薦劑量。
5.如權利要求1-4中任一項所述的設備，其還包括 用于確定衰變曲線的設備(16 ；40-48)。
6.如權利要求5所述的設備，其中，用于確定所述衰變曲線的所述設備包括 活度計(42)，其接收所述示蹤劑的樣品00)并且測量從其發(fā)射的輻射； 劑量校準器(44)，其根據(jù)所測量的輻射確定衰變曲線；以及衰變曲線存儲器(48)，其存儲所確定的衰變曲線，所述衰變曲線存儲器與所述重建處理器08)和所述校正處理器(50)中的至少一個連接。
7.如權利要求1-6中任一項所述的設備，其還包括藥代動力學建模處理器(52)，其分析已經由所述吸收校正處理器(50)校正的所重建的診斷圖像并且將校正的吸收數(shù)據(jù)應用于藥代動力學模型。
8.如權利要求1-7中任一項所述的設備，其中，所述示蹤劑的所述主放射性組分是 [13N]氨并且所述污染輻射物是18F。
9.一種核成像方法，其包括探測由注射到受檢者中的放射性同位素示蹤劑發(fā)射的輻射，該放射性同位素示蹤劑是由質子轟擊生成的，所述示蹤劑具有主放射性同位素組分并且被至少一種其他放射性同位素污染；將所探測的輻射重建成圖像表示；以及生成所述示蹤劑的衰變曲線。
10.如權利要求9所述的方法，其還包括以下至少之一 (1)生成根據(jù)所述衰變曲線校正的診斷圖像并且顯示經校正的診斷圖像，和(2)顯示所述診斷圖像和所述衰變曲線以使得診斷專家能夠校正對所述診斷圖像的分析以補償所述示蹤劑中的污染物同位素。
11.如權利要求9和10中任一項所述的方法，其還包括 輸入所選擇的成像協(xié)議；以及響應于臨床醫(yī)生選擇利用包括污染物同位素的所述示蹤劑的成像協(xié)議而在顯示器上生成警報。
12.如權利要求9-11中任一項所述的方法，其還包括接收從創(chuàng)建所述被污染的示蹤劑的質子轟擊結束起的時間的指示；以及基于從轟擊結束起的所述時間生成所述衰變曲線。
13.如權利要求12所述的方法，其還包括 選擇成像協(xié)議；推薦所述示蹤劑的推薦劑量。
14.如權利要求9-13中任一項所述的方法，其還包括 確定所注射的示蹤劑的衰變曲線。
15.如權利要求9-14中任一項所述的方法，其中，確定所述衰變曲線包括 測量從所述示蹤劑的樣品發(fā)射的輻射；以及根據(jù)所測量的輻射確定所述衰變曲線。
16.如權利要求9-15中任一項所述的方法，其還包括 根據(jù)所述衰變曲線校正所重建的診斷圖像；以及使從所校正的診斷圖像得出的吸收數(shù)據(jù)擬合至藥代動力學模型。
17.如前述權利要求9-16中任一項所述的方法，其中，所述主放射性同位素組分具有比所述污染物同位素的半衰期更短的半衰期。
18.如權利要求9-17中任一項所述的方法，其中，所述示蹤劑的所述主放射性組分是 [13N]氨并且所述污染輻射物是18F。
19.一種存儲計算機程序的計算機可讀介質，所述計算機程序控制計算機以生成放射性同位素示蹤劑的衰變曲線，該放射性同位素示蹤劑是由質子轟擊生成的， 所述示蹤劑具有主放射性同位素組分并且被至少一種其他放射性同位素污染； 重建注射有所述放射性同位素的受檢者的圖像；以及生成以下至少之一的顯示(1)所重建的圖像和所生成的衰變曲線，以及( 根據(jù)所述衰變曲線校正的重建圖像。
20.一種核成像系統(tǒng)，其包括掃描器(8)，其探測來自注射到受檢者中的放射性同位素污染的示蹤劑的輻射，該示蹤劑包括至少一種主放射性同位素組分和一種或多種污染物放射性同位素組分； 輸入端(10)，在該輸入端上臨床醫(yī)生輸入所選擇的成像協(xié)議；以及重建處理器(觀)，其將所探測的輻射重建成圖像表示；以下至少之一 (1)根據(jù)所述放射性同位素污染的示蹤劑的衰變曲線校正所重建的圖像和所探測的輻射的吸收校正處理器(50)和/或( 確定所述放射性同位素污染的示蹤劑的所述衰變曲線的處理器(16)；以及警報發(fā)生器(14)，其響應于所述臨床醫(yī)生在顯示器(14)選擇利用放射性同位素污染的示蹤劑的成像協(xié)議而在所述顯示器(14)上生成警報。
全文摘要
一種核成像系統(tǒng)包括掃描器(8)，例如PET掃描器。向患者注射被少量18F污染物污染的[13N]氨放射性同位素示蹤劑。掃描器接收來自所注射的示蹤劑的輻射，并且重建處理器(28)將所探測的輻射重建成圖像表示。警報發(fā)生器(12)向臨床醫(yī)生生成關于18F污染物的影響的警報。校準處理器(16)基于從創(chuàng)建示蹤劑的質子轟擊結束起的時間以及關于示蹤劑的先驗信息生成估計的衰變曲線?；疃扔?42)測量從示蹤劑的樣品發(fā)射的輻射，并且劑量校準器(44)根據(jù)所測量的輻射確定衰變曲線。在重建過程中根據(jù)所述衰變曲線之一來校正所探測的輻射，或者校正處理器(50)根據(jù)所述衰變曲線之一或兩者來校正所重建的圖像。顯示器(14)顯示未校正的重建圖像以及衰變曲線和/或經校正的圖像。
文檔編號G01T1/29GK102472824SQ201080030451
公開日2012年5月23日 申請日期2010年6月15日 優(yōu)先權日2009年7月7日
發(fā)明者F·O·蒂勒, H·維喬雷克, M·V·納拉亞南 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司