[发明专利]高能粒子注入系统及高能粒子注入控制方法

说明书

技术领域

本发明属于正电子发射成像中高能粒子注入技术，具体涉及高能粒子注入系统及高能粒子注入控制方法。

背景技术

正电子发射断层扫描(PET)是一种生成体内功能过程的图像或影像的核医学成像技术。系统探测由发射正电子的放射性核素(示踪剂、放射性示踪剂和放射性药剂等)间接发射的γ-射线偶，其中发射正电子的放射性核素(即高能粒子)注入被检体体内的生物活性分子上。

由于高能粒子对生物活性分子的正常组织具有杀伤力，因此有必要实时地监控高能粒子束，确保高能粒子束发射准确，最小化对正常组织的杀伤。因此，可以使用PET成像技术，实时或者非实时地监控高能粒子束对生物活性分子的作用。

然而，PET系统的检测器环，占据了一定的物理空间，对高能粒子束有遮蔽和阻挡的作用。因此，高能粒子束通常无法以最佳的路径精准打击生物活性分子。

为了能使高能粒子束以最佳的路径精准打击生物活性分子，现有技术中有以下的解决方案：

一、通过C型臂悬挂PET检测器，如图1A所示，PET系统200设置在C型臂10′上，PET系统200由多个检测器210组成，多个检测器210相互之间没有间隙，紧密排列成一个环。PET系统200和高能粒子发射机头100相互独立，只是在工作时，需要把高能粒子发射机头100的发射头置于C型臂10′的开口11′中，高能粒子束A通过C型臂10′的开口11′到达生物活性分子B。该方案的缺点是：需要对悬挂PET检测器的整个C型臂(重量很大)进行旋转，机械系统设计实现比较困难，系统可靠性不高。

二:开环方案。如图1B所示，PET系统200包括多个检测器环21′、22′，检测器环21′、22′之间保持一定的距离，为高能粒子发射机头100发射的高能粒子束A提供360度的入射路径，以到达生物活性分子B。这方案的缺点是：(1)无法和检测器环共面的组织提供360度无死角的入射路径；(2)PET检测器环和高能粒子束入射路径不共面。这导致了PET在生物活性分子中的成像面，和高能粒子束在应注入的待检测面不是同一个平面，PET图像无法实时、准确和有效地反应实际情况。

发明内容

为了至少部分地解决现有高能粒子束无法以最佳的路径精准打击生物活性分子的问题，本发明提供一种高能粒子注入系统，包括高能粒子发射机头、PET系统以及控制系统。高能粒子发射机头沿着一条射束路径发射高能粒子束。PET系统包括多个检测器和能够旋转的支撑单元，所述多个检测器呈环状分布在所述支撑单元上以构成检测器环，所述支持单元具有位置调节装置使所述检测器环中的全部或者部分检测器在收缩位置和伸出位置之间可移动，每一所述检测器对来自放射线的光进行计数，且每相邻两所述检测器在以被检体的体轴为轴的旋转面上设置有使由所述高能粒子发射机头发射的高能粒子束通过的间隙部分。控制系统与所述高能粒子发射机头连接，以控制所述高能粒子发射机头朝向所述间隙部分发射高能粒子束。

优选地，包括能够旋转和升降的支架，所述高能粒子发射机头设置在所述支架上。

优选地，包括载置被检体的载置床，所述载置床在平行于被检体的体轴方向能够轴向移动。

优选地，所述控制系统包括控制台，所述支架、所述载置床、以及所述PET系统分别与所述控制台连接。

优选地，所述高能粒子发射机头包括：

磁控扫描系统，将分散的初级电子束聚焦到一点，打靶产生所述高能粒子束；

偏转磁铁，以改变从所述磁控扫描系统出射的高能粒子束的方向；

初级准直器，准直从所述偏转磁铁入射的高能粒子束；

双散射系统，设置在所述射束路径上，位于所述初级准直器前方；

束流监测系统，设置在所述射束路径上，位于所述双散射系统前方；

射程调节系统，位于所述束流监测系统前方，用于调节所述高能粒子束的射程；

多叶准直器，用于调节所述高能粒子束射野的形状和位置；以及

补偿器，位于所述多叶准直器与所述检测器环之间。

优选地，所述PET系统包括多个检测器环，所述多个检测器中的至少三个检测器构成检测器组，每一所述检测器组构成一个检测器环，所述多个检测器环沿被检体的体轴间隔分布，相邻两个所述检测器环之间的间隔设置成能使由所述高能粒子发射机头发射的高能粒子束通过。

优选地，所述高能粒子发射机头具有多个粒子束出射部，多个粒子束出射部圆周分布于所述检测器环的外围。

根据本发明的另一方面，还提供一种高能粒子注入控制方法，通过上述的高能粒子注入系统朝被检体注入高能粒子，包括步骤：