[发明专利]利用两个共配准的相对的伽马成像头系统的高分辨率单光子平面和SPECT成像脑和颈部

说明书

受能源部的管理和运营合同第DE-AC05-060R23177号的约束，美国可以享有本发明的某些权利。

技术领域

本发明涉及SPECT成像，尤其涉及用于成像患者的头部、脑和颈部区域的小型和移动式高分辨率SPECT成像系统。

背景技术

由于寿命的增加脑疾病在老年人群中变得越来越普遍，并且由于美国和欧洲人口继续老化，阿耳茨海默氏病、帕金森氏病、其他痴呆和脑癌将增加。在美国大约有4,000,000人患有阿耳茨海默氏病。仅在美国预计到2050年就有1500万阿耳茨海默氏病的病例。而且在美国估计有150万人患有帕金森氏病。脑神经病影响1％的60岁以上的美国人并且每年有100,000新的病例。脑功能的诊断分析是当前的成像技术中不能满足需要的领域。医生需要除了解剖学以外的关于脑功能的更具体和精确的信息以便诊断病情、对症治疗和监测介入和治疗的结果。已开发了可以减缓疾病的发展的用于阿耳茨海默氏病的有希望的新药物疗法。核医学目前提供若干分子成像模态来帮助脑功能的评估：正电子发射断层摄影(PET)、单光子发射计算机断层摄影(SPECT)和平面有限角断层摄影或简单平面单伽马成像。

从脑生物学和包括处理和成像技术的物理学的成像性能的角度来看，由于若干原因PET是用于分子脑成像任务的首选，原因包括：1)18F-FDG脑成像已经用作诊断阿耳茨海默氏病的灵敏方法，2)匹兹堡化合物B(PIB)生物标记有望进一步改善阿耳茨海默氏病的早期诊断，3)用于脑功能成像的许多PET放射性药物目前在研发中，以在症状出现之前诊断状况，4)由当前的临床PET扫描器提供的4-5mm分辨率小于由临床SPECT系统提供的分辨率的一半，以及5)PET技术的物理限制为1-2mm左右，而由于机械准直器的物理限制，在SPECT成像中获得的典型空间分辨率为大约10mm。然而，在当前PET的可用性和成本是快速普及推广的障碍，而单光子标记生物标记由于它们的更长半衰期、不需要附近的生产中心和更低成本而在多数实际情况下可用。

Tc-99m是在核医学中使用的最流行的标记物，具有～140keV的光子(伽马)发射和具有大约6小时的适宜半衰期。与单光子成像程序相关的主要问题在于来自Tc-99m的特征伽马辐射在穿过诸如脑的组织时受到显著的吸收。因此对于Tc-99m，来自远离检测器的头部/颈部的扇区的伽马射线通量和伽马照相机中的相关成像信号比源自头部的前部中的伽马射线远远更多地被衰减。

使用适当的准直器和屏蔽，可以成像其他单光子标记物的分布，例如I123，In111，Lu177或I131。除了I123(159keV伽马发射)以外，所列出的三个贝塔发射体用于癌症的辐射治疗中，也被称为短距放射治疗。所以，原则上，所提出的方法也可以在治疗期间改善脑/颈部中的癌性组织的成像。

可以由SPECT诊断的神经病症包括创伤性脑损伤、阿耳茨海默氏病、注意缺陷多动症(ADHD)、焦虑症、自闭症、双相障碍、抑郁和强迫症。

所以需要一种能够产生患者的头部、脑和颈部区域的整体的高分辨率图像的移动式专用SPECT脑成像器。该专用成像器的几何结构将导致减小通常与常规SPECT成像器相关的、由于伽马射线的衰减而产生的来自远离检测器的扇区的成像信号的损失。通过使用SPECT成像，脑成像器将利用比相当的PET生物标记成本更低、更容易获得的半衰期更长的SPECT生物标记。

发明内容

本发明是一种小型、移动式、专用SPECT脑成像器，其可以容易地被移动到患者以提供原位成像，尤其当患者不能被移动到核医学成像中心时。由于单光子标记生物标记的普遍可用性，SPECT脑成像器可以用于许多地点，包括远离医疗中心的远程地点。该SPECT成像器改善了来自患者的头部和颈部区域的伽马发射的检测。该SPECT成像器使用单伽马成像模态改善了诊断质量，尤其在同时需要更高空间分辨率和灵敏度的成像的情况下。

目标和优点

使用本发明的高分辨率单光子平面和SPECT脑成像器获得了若干优点，包括：

(1)通过提供安装在旋转台架上并且成180度彼此精确地机械共配准的两个相同的小型轻质伽马成像检测器头，视场覆盖比常规SPECT脑成像器明显得到改善(大约20cm×15cm)。所述检测器头被置于患者的两侧并且相对于彼此机械地被固定，患者的脑或颈部完全由产生的有效视场覆盖包含。

(2)安装在两个伽马照相机上的平行孔准直器被精确地机械对准，对准的精度由点和线性放射性源验证。