缺血性心脏病是全球首要死因。心脏SPECT成像可对冠心病进行诊断和风险分级,但受限于机械准直器,SPECT的图像分辨率低,成像时间长(平行孔准直器人体SPECT:10~20 mm分辨率,10~20分钟扫描时间;多针孔心脏专用SPECT:6~15 mm分辨率,2~5分钟扫描时间),重建图像质量受人体心脏和呼吸运动影响,难以提高。
本研究工作基于原始创新自准直成像原理,提出了快速成像的心脏专用SPECT设计。其多层棋盘结构自准直探测器兼顾准直和探测双重功能,从根本机理上解决了机械准直器的技术瓶颈问题;通过设计乱序排布的高开孔率金属板,进一步减少光子混叠(Multiplexing)效应对图像质量的影响,提升成像系统信噪比。蒙特卡罗模拟结果表明,所设计的成像系统在直径19cm的球形视野内达到4mm空间分辨率和0.68%平均探测效率,可以在2s扫描时间内识别出心肌模型中的缺血区域。研究工作对大幅度缩短扫描时间、提升图像质量、提升病人通过率和减少辐射剂量具有重要意义,有望带来SPECT心脏成像技术的革命性突破。
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多层棋盘结构自准直探测器同时达到高分辨率和高探测效率
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乱序排布高开孔率金属板减少光子混叠效应影响,提高图像质量
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系统达到4mm空间分辨率和0.68%平均探测效率
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在2s扫描时间的SPECT心肌模型图像中准确识别缺血病灶
本论文第一作者为清华大学工程物理系2018级博士生张德斌,论文通讯作者为清华大学工程物理系长聘副教授马天予。论文主要作者还包括清华长庚医院何作祥教授、清华大学工程物理系刘亚强教授、纽约州立大学布法罗分校姚如涛教授。相关工作得到清华大学自主科研计划(交叉仪器专项、精准医学研究院专项)、国家自然科学基金仪器专项支持。
会议网站新闻报道链接:
https://www.snmmi.org/NewsPublications/NewsDetail.aspx?ItemNumber=41011
供稿:工物系
编辑:李华山
审核:吕婷
2022年06月17日 16:30:17