一種平板pet系統(tǒng)及用圖
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于醫(yī)療器械領(lǐng)域，涉及一種正電子發(fā)射斷層成像系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在新藥開(kāi)發(fā)，療效評(píng)估等研究中，通常在進(jìn)行在體的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)之前，會(huì)先進(jìn)行細(xì)胞 的體外核素?cái)z取實(shí)驗(yàn)，而體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)的結(jié)果會(huì)直接作為動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的依據(jù)，因此，體外細(xì)胞 實(shí)驗(yàn)?zāi)芊竦玫骄_的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)尤為重要。
[0003] 在細(xì)胞的體外核素?cái)z取實(shí)驗(yàn)中，由正電子標(biāo)記的放射性核素示蹤劑被廣泛應(yīng)用。 通過(guò)得到細(xì)胞對(duì)于被放射性核素（如：nC(質(zhì)量數(shù)為11的碳核素），1SF(質(zhì)量數(shù)為18的氟 核素））標(biāo)記的化合物，即示蹤劑的攝取量，能夠反映細(xì)胞的生理信息。放射性核素標(biāo)記的 化合物能夠被細(xì)胞攝取，并在細(xì)胞內(nèi)發(fā)生放射性衰變，產(chǎn)生正電子與細(xì)胞內(nèi)原有的負(fù)電子 結(jié)合，并發(fā)生湮滅形成Y光子。
[0004] 根據(jù)這一原理，現(xiàn)在有的技術(shù)利用Y放射免疫計(jì)數(shù)儀來(lái)對(duì)實(shí)驗(yàn)樣本進(jìn)行測(cè)量，推 算出細(xì)胞對(duì)于放射性標(biāo)記物的攝取量，由此可以反映出細(xì)胞的生理信息。但是利用Y放射 免疫計(jì)數(shù)儀來(lái)進(jìn)行測(cè)量的方法往往有以下不足：（1)在測(cè)量細(xì)胞中顯像劑的剩余量時(shí)需要 對(duì)細(xì)胞孔板中的每一個(gè)孔中的細(xì)胞分別進(jìn)行消化，清洗，收集并用Y放射免疫計(jì)數(shù)儀測(cè)量 Y計(jì)數(shù)，得到每個(gè)孔中的Y計(jì)數(shù)。實(shí)驗(yàn)操作十分復(fù)雜，需要用到大量的重復(fù)的人工操作。 (2)實(shí)驗(yàn)中樣品不能在同一時(shí)間被檢測(cè)到，由于此實(shí)驗(yàn)為放射性核素的實(shí)驗(yàn)，放射性核素隨 著時(shí)間的推移其活度會(huì)逐漸衰減，因此為了得到更加準(zhǔn)確的值，需要對(duì)多組實(shí)驗(yàn)樣本的實(shí) 驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行校正。（3)不能進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量；(4)由于細(xì)胞實(shí)驗(yàn)采用的是Y放射免疫計(jì)數(shù)儀 來(lái)測(cè)量，而后續(xù)的在體的小動(dòng)物的實(shí)驗(yàn)采用的是小動(dòng)物PET來(lái)測(cè)量，因此實(shí)驗(yàn)的成果無(wú)法 直接被轉(zhuǎn)化，需要經(jīng)過(guò)一系列的理論分析才能實(shí)現(xiàn)從離體實(shí)驗(yàn)的結(jié)果轉(zhuǎn)化到在體實(shí)驗(yàn)的結(jié) 果。
[0005] CN201310745055 -案的專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)了一種快速測(cè)定細(xì)胞的放射性結(jié)合能力的 方法，提出了通過(guò)PET掃描的方式來(lái)測(cè)定細(xì)胞與放射性標(biāo)記物結(jié)合的放射性攝取值，并通 過(guò)計(jì)算所述待測(cè)定細(xì)胞的放射性攝取值與放射性標(biāo)記物總攝取值的比例，進(jìn)而評(píng)價(jià)所述細(xì) 胞與放射性標(biāo)記物的結(jié)合能力。此方法相對(duì)于使用Y放射免疫計(jì)數(shù)儀進(jìn)行測(cè)定而言，省卻 了通過(guò)Y計(jì)數(shù)儀檢測(cè)方法中的細(xì)胞和培養(yǎng)液需要轉(zhuǎn)移到放免管中進(jìn)行檢測(cè)的步驟，簡(jiǎn)化 了操作步驟、也降低了人為操作因素的影響，但是由于體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)的待測(cè)樣品是細(xì)胞，而 在體實(shí)驗(yàn)的待測(cè)體是人或者小動(dòng)物，從待測(cè)樣品活度來(lái)說(shuō)，體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)待測(cè)樣品活度遠(yuǎn) 小于在體實(shí)驗(yàn)的待測(cè)樣品活度。因此專(zhuān)用于人體或者小動(dòng)物的PET靈敏度并不能完全適應(yīng) 體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)，由于靈敏度方面的不足，直接應(yīng)用專(zhuān)用于人體或者小動(dòng)物的PET進(jìn)行體外 細(xì)胞實(shí)驗(yàn)檢測(cè)時(shí)，最終成像的質(zhì)量并不能有效的滿足實(shí)驗(yàn)的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種平板PET系統(tǒng)，其專(zhuān)門(mén)用于細(xì)胞體外核素實(shí)驗(yàn)，靈敏 度高，
[0007] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的解決方案是：
[0008] 本發(fā)明首先公開(kāi)了一種平板PET系統(tǒng)的新用途，其用于體外細(xì)胞放射性核素實(shí) 驗(yàn)。
[0009] 本發(fā)明還公開(kāi)了一種用于體外細(xì)胞放射性核素實(shí)驗(yàn)的平板PET系統(tǒng)，包括：
[0010] 數(shù)據(jù)采集模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括兩組相對(duì)設(shè)置的PET探測(cè)平板，所述每組 PET探測(cè)平板的面積不小于對(duì)應(yīng)的細(xì)胞培養(yǎng)板的面積設(shè)置以探測(cè)到所述細(xì)胞培養(yǎng)板每個(gè)孔 內(nèi)的細(xì)胞樣品所發(fā)射的Y光子；
[0011] 數(shù)據(jù)處理模塊：獲取所述PET探測(cè)平板接收的y光子的能量信息，位置信息及時(shí) 間信息，并且利用上述信息進(jìn)行符合處理以得到投影數(shù)據(jù)；
[0012] 圖像重建模塊：處理所述投影數(shù)據(jù)以獲得重建圖像；
[0013] 以及一細(xì)胞培養(yǎng)板固定模塊，以將所述細(xì)胞培養(yǎng)板設(shè)置于所述兩PET探測(cè)平板之 間；
[0014] -機(jī)械控制模塊，所述機(jī)械控制模塊用于調(diào)整所述細(xì)胞培養(yǎng)板與所述兩組PET探 測(cè)平板的相對(duì)位置以使得所述細(xì)胞培養(yǎng)板位于所述兩組PET探測(cè)平板的視野范圍的中心 位置處。
[0015] 所述PET探測(cè)平板的長(zhǎng)度L范圍為15cm~30cm，寬度W范圍為10cm~25cm，所 述兩組PET探測(cè)平板之間的間距D范圍為lcm~5cm。
[0016] 所述每個(gè)PET探測(cè)平板包括多個(gè)均勻分布的基礎(chǔ)探測(cè)單元，所述每組基礎(chǔ)探測(cè)單 元包括閃爍晶體條、耦合所述閃爍晶體條的光電轉(zhuǎn)換器件以及連接晶體條和光電轉(zhuǎn)化器件 的光導(dǎo)；
[0017] 優(yōu)選的，所述晶體條厚度設(shè)置范圍為l〇mm~30mm;
[0018] 優(yōu)選的，所述晶體條的材料設(shè)置為鍺酸鉍；
[0019] 優(yōu)選的，所述閃爍晶體條與所述光電轉(zhuǎn)換器件為一對(duì)一的耦合或一對(duì)多的耦合。
[0020] 所述細(xì)胞培養(yǎng)板固定模塊包括用于放置所述細(xì)胞培養(yǎng)板的至少一組夾持結(jié)構(gòu)、用 于固定所述夾持結(jié)構(gòu)的支撐支架、以及至少一組連接結(jié)構(gòu)，所述連接結(jié)構(gòu)的數(shù)量對(duì)應(yīng)所述 夾持結(jié)構(gòu)設(shè)置以將每組夾持結(jié)構(gòu)分別安裝于所述支撐支架上。
[0021] 所述每組夾持結(jié)構(gòu)包括一側(cè)開(kāi)口矩形固定框架、封閉所述開(kāi)口的移動(dòng)橫桿，所述 固定框架以及移動(dòng)橫桿的內(nèi)邊框設(shè)有凹槽且所述移動(dòng)橫桿的兩端沿所述固定框架的兩長(zhǎng) 邊往返移動(dòng)以卡接固定不同尺寸的細(xì)胞培養(yǎng)板；
[0022] 優(yōu)選的，所述每組夾持結(jié)構(gòu)還包括多個(gè)彈簧夾，所述彈簧夾夾持連接所述細(xì)胞培 養(yǎng)板與所述固定框架、移動(dòng)橫桿以輔助進(jìn)行所述細(xì)胞培養(yǎng)板在夾持結(jié)構(gòu)上的固定；
[0023] 優(yōu)選的，所述每組連接結(jié)構(gòu)包括一卡持件以及一鎖固件，所述支撐支架對(duì)應(yīng)所述 連接結(jié)構(gòu)設(shè)有開(kāi)孔，所述卡持件一端與所述夾持結(jié)構(gòu)固定連接，一端穿過(guò)所述開(kāi)孔后經(jīng)由 所述鎖固件固定于所述支撐支架上；
[0024] 優(yōu)選的，所述卡持件包括一連接直桿、位于所述連接直桿尾端的連接螺栓，所述鎖 固件包括墊圈以及一卡環(huán)，所述連接直桿首端與所述夾持結(jié)構(gòu)固定連接，所述連接直桿的 尾端穿過(guò)所述開(kāi)孔后，所述卡環(huán)與所述連接螺栓緊固連接以實(shí)現(xiàn)所述夾持結(jié)構(gòu)的固定；
[0025] 優(yōu)選的，所述支撐支架上平行設(shè)有多排開(kāi)孔以實(shí)現(xiàn)多組夾持結(jié)構(gòu)的安裝與固定。
[0026] 所述兩組PET探測(cè)平板分別與所述支撐支架的嵌套連接以在所述機(jī)械控制模塊 的驅(qū)動(dòng)下沿所述支撐支架的外邊緣上下移動(dòng)。
[0027] 所述機(jī)械控制模塊包括一控制單元以及與所述控制單元通信連接的一升降單元， 所述升降單元與其中一組PET探測(cè)平板固定連接以接受所述控制單元的驅(qū)動(dòng)調(diào)整與其相 連PET探測(cè)平板的高度，使得所述細(xì)胞培養(yǎng)板位于所述兩組PET探測(cè)平板的視野范圍的中 心位置處；
[0028] 優(yōu)選的，所述控制單元為控制電路，所述升降單元為一機(jī)械臂，所述機(jī)械臂一端與 所述控制電路通信相連，另一端與其中一組PET探測(cè)平板固定連接以接受所述控制電路的 驅(qū)動(dòng)調(diào)整所述兩組PET探測(cè)平板的間距；
[0029] 優(yōu)選的，所述機(jī)械控制模塊還包括一位置指示單元以指示所述平板PET系統(tǒng)的 F0V中心位置及邊界位置；
[0030] 進(jìn)一步的，所述位置指示單元為定位激光燈。
[0031] 所述圖像重建模塊包括
[0032] 預(yù)處理子模塊：對(duì)所述投影數(shù)據(jù)進(jìn)行前期處理并輸出至圖像重建子模塊；
[0033] 圖像重建子模塊：依據(jù)所述預(yù)處理子模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建，包括動(dòng)態(tài)重 建子模塊和靜態(tài)重建子模塊，所述靜態(tài)重建子模塊用于形成三維圖像，所述動(dòng)態(tài)重建子模 塊用于形成帶有時(shí)間信息的四維圖像；
[0034] 以及后處理子模塊：后處理子模塊將對(duì)圖像重建子模塊重建的圖像進(jìn)行后期圖像 處理；
[0035] 優(yōu)選的，所述動(dòng)態(tài)重建子模塊的圖像重建包括以下過(guò)程，傳入重建圖像每一幀的 時(shí)間間隔T，利用形成的投影數(shù)據(jù)中的每對(duì)事件發(fā)生的時(shí)間信息，將這些投影數(shù)據(jù)時(shí)間間隔 T劃分為一組，分別對(duì)每一組的圖像進(jìn)行圖像重建，最后形成帶有時(shí)間信息的四維圖像；
[0036] 優(yōu)選的，所述預(yù)處理子模塊中的前期處理包括數(shù)據(jù)重組、幾何校正、均一化校正中 的一種或多種。
[0037] 所述用于體外細(xì)胞放射性核素實(shí)驗(yàn)的平板PET系統(tǒng)還包括清洗模塊，所述清洗模 塊設(shè)置于所述數(shù)據(jù)采集模塊側(cè)邊以用來(lái)輔助清洗細(xì)胞培養(yǎng)板中的培養(yǎng)基及示蹤劑或其他 需要被清洗的物質(zhì)；
[0038] 所述用于體外細(xì)胞放射性核素實(shí)驗(yàn)的平板PET系統(tǒng)還包括參數(shù)輸入模塊，所述參 數(shù)輸入模塊與所述圖像重建模塊通信相連以用于確定選擇動(dòng)態(tài)重建模式或靜態(tài)重建子模 式，以及設(shè)置動(dòng)態(tài)成像模式中動(dòng)態(tài)圖像每一幀的時(shí)間間隔。
[0039] 由于采用上述方案，本發(fā)明的有益效果是：
[0040] 本發(fā)明首先公開(kāi)了一種平板PET系統(tǒng)的新用途，即專(zhuān)門(mén)用于細(xì)胞體外核素實(shí)驗(yàn) 中，由于平板PET具有高靈敏度，當(dāng)其用于細(xì)胞體外核素實(shí)驗(yàn)，例如細(xì)胞的體外核素?cái)z取量 的測(cè)量實(shí)驗(yàn)時(shí)，第一，能夠探測(cè)到更低的活度，更好的適應(yīng)體外的細(xì)胞實(shí)驗(yàn)的低放射性活度 的情況；第二，能夠降低現(xiàn)有體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中放射性核素的使用量，同時(shí)極大地降低實(shí)驗(yàn)人 員在操作中所受到的輻射量；第三，在相同探測(cè)時(shí)間內(nèi)，在放射源活度相同的情況下，可獲 得更多數(shù)目的符合事件，獲得更高的圖像信噪比，從而使得系統(tǒng)有更好的定量準(zhǔn)確性。
[0041] 本發(fā)明還公開(kāi)了一種專(zhuān)門(mén)用于體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)的平板PET系統(tǒng)，其針對(duì)現(xiàn)有的平板 PET結(jié)構(gòu)進(jìn)一步改進(jìn)，從而可達(dá)到以下效果：
[0042] (1)靈敏度提高，可以幫助拓寬可探測(cè)細(xì)胞數(shù)量的極限，為體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)的進(jìn)一步 研究提供更為有利的工具；
[0043] (2)由于靈敏度的提高，使得信噪比得到提高，從而使得定量準(zhǔn)確度也得到提高， 可計(jì)算出理論數(shù)據(jù)（由于該系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲是隨機(jī)噪聲，在靈敏度高時(shí)，系統(tǒng)獲得的信號(hào) 功率變大，假設(shè)系統(tǒng)獲得的信號(hào)功率提高了n倍，而噪聲的功率則僅提高了Vn倍，則根據(jù) 信噪比的定義S/N，其中S表示信號(hào)，N表示噪聲，可知信噪比提高了Vn倍。）。
[0044] (3)靈敏度的提高還可以極大地縮短探測(cè)所需要的時(shí)間，這樣，首先可以加快整 體實(shí)驗(yàn)進(jìn)程，實(shí)驗(yàn)操作人員將用更短的時(shí)間完成實(shí)驗(yàn)；第二、實(shí)驗(yàn)操作人員會(huì)受到更小的輻 射；第三，由于該實(shí)驗(yàn)中放射性藥物的放射活度是隨著時(shí)間變化的，在更短的時(shí)間內(nèi)完成掃 描，將極大的降低因?yàn)榉派湫运幬锏幕疃入S時(shí)間變化帶來(lái)的誤差；第四，動(dòng)態(tài)掃描中，能設(shè) 置更小的時(shí)間間隔，得到更加精細(xì)的動(dòng)態(tài)掃描數(shù)據(jù)。
[0045] (4)由于對(duì)數(shù)據(jù)采集模塊的進(jìn)一步改善，降低了系統(tǒng)的探測(cè)面積，減少了使用材 料，極大地降低了構(gòu)建系統(tǒng)的成本，可以以低成本和低系統(tǒng)開(kāi)發(fā)復(fù)雜度實(shí)現(xiàn)一個(gè)體外細(xì)胞 檢測(cè)裝置，甚至只有一對(duì)傳統(tǒng)的環(huán)形PET的基礎(chǔ)探測(cè)單元的情形（即5. 3x5. 3cm2的成像 視野），同樣可以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)。
【附圖說(shuō)明】
[0046] 圖1為本發(fā)明所示的用于體外細(xì)胞核素實(shí)驗(yàn)平板PET系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0047] 圖2為圖1所示實(shí)施例中數(shù)據(jù)采集模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0048]