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该综述聚焦肿瘤治疗关键的前哨淋巴结（SLN）检测，针对传统成像辐射剂量高的问题，开发可定位 γ 源的探测器并与商用超声系统结合为双模态系统。通过建模、算法开发与测试，验证其 3D 定位能力及与超声数据融合显示效果。
研究背景与目的
肿瘤治疗中淋巴源性转移的检查以前哨淋巴结（SLN）为主要目标，常用成像技术使患者暴露于高剂量辐射。超声成像结合辐射探测器是更友好的术中替代方案。本研究旨在开发可定位 γ 源的探测器，并与商用超声系统结合为双模态系统。
方法
对问题进行建模，开发定位算法，从含噪声的传感器读数中稳健确定位置估计，确定传感器精度优化排列。通过基于红外辐射的测试装置验证概念，并进行 γ 辐射初步测试。
结果
在 40×20×60 mm3 的宽测量范围内，未知辐射通量的红外辐射源定位空间偏差平均为 3.64±1.66 mm（2σ）。展示了结合传感器系统和超声系统数据的可视化设置，显示速率达 3 帧 / 秒。γ 辐射测试表明可区分两个 γ 源位置。
结论
该系统可对 γ 辐射源进行 3D 定位，减少患者辐射暴露，测量数据无需配准即可与超声成像结合为双模态系统，为 SLN 识别提供更丰富数据库，未来需使用更高效传感器以减少测量时间。
引言
德国女性患乳腺癌的终身风险估计为 13.2%，超 80% 病例在早期诊断，此时癌症尚未转移，可采用较温和治疗。分期通常采用前哨淋巴结（SLN）概念，其位于原发肿瘤直接淋巴通路。核医学方法常用放射性示踪剂标记 SLN，其发射 γ 辐射可从体外检测。商用 γ 检测系统如单点探测器和 γ 相机仅提供辐射强度和相对位置的功能信息，无解剖信息。解剖信息可提高 SLN 可检测性，如乳腺癌和腋窝淋巴系统中淋巴结密集且引流不清的情况。单光子发射计算机断层扫描（SPECT）与 CT 结合可整合解剖和功能信息，手持 SPECT 设备已可术中使用，但与 CT 结合无法实时同步采集两类信息，且受尺寸、辐射暴露和成本限制。超声（US）更小、便携、快速，辐射暴露低，但单独使用在 SLN 识别中准确性受使用者经验和病情进展限制，故研究其与功能成像模态结合。科学层面已评估多种 γ 与 US 探头联合概念，多数因测量距离大及适配器影响传感器准确性且不提供空间信息。虽有 US 与手持 SPECT 设备结合的演示，但因数据集配准不完善、患者移动和组织变形导致模态重叠不准确，故需同时采集数据。有原型使用 CdZnTe 探测器实现 US 平面内辐射源定位，本研究探索以更低成本实现类似结果及 3D 定位，采用优化配置的低成本光电二极管，将测量数据与 US 图像结合。
建模
3D 分辨 γ 源定位系统的测量原理基于三边测量法和每个传感器的接收信号强度（RSS）测量，使用低成本光电二极管作为传感器，γ 传感器的 RSS 以检测到的 γ 量子数计算，单位为每秒事件数。
系统设计
设备由六个传感器和放大器电路置于印刷电路板（PCB）上，使用 BPW34 型光电二极管（欧司朗光电半导体，德国雷根斯堡）作为传感器，成本极低。传感器按模拟优化排列围绕中心切口安装，切口内可放置超声探头，使探头敏感区域被传感器环绕，系统置于铝盒中以屏蔽干扰。
材料与方法
为验证模拟系统，使用基于红外辐射的第一测试装置和基于 γ 辐射的第二测试装置，还开发了将传感器数据与超声成像结合的可视化装置。
结果
呈现基于红外系统的准确性测试结果，以及传感器数据与超声成像的联合可视化结果和 γ 传感器系统的初步测量结果。
讨论
用红外光替代 γ 辐射进行系统初步测试大大缩短开发时间，因当前测试装置下 γ 测量耗时且需专门安全测试环境，且二者传感技术相同，故该方法有效。红外装置初步测试结果表明开发的系统可定位辐射源。
结论
开发的系统可在 40×20×60 mm3 范围内以毫米精度对 3D 空间中的单个 γ 辐射源进行定位，测量原理已通过红外辐射验证，在低成本硬件上进行的 γ 辐射初步测试取得满意结果，测量信息与超声成像数据融合并以直观方式显示，为所提出方法提供了概念验证。
作者贡献声明
Thilo Mayer：撰写 - 评审与编辑，撰写 - 原始草案，可视化，验证，软件，项目管理，方法论，调查，形式分析，概念化。Georg Pohlner：监督，资源。J?rg Starflinger：撰写 - 评审与编辑，资源。Peter P. Pott：撰写 - 评审与编辑，监督，资源，方法论，资金获取，概念化。
数据可用性
γ 和红外测量数据已发表 [数据集][22]，进一步数据可应要求提供。
伦理声明
本研究不涉及人类受试者的数据收集或实验，无需伦理批准，故伦理声明不适用于本工作。
资金来源
本研究未从公共、商业或非营利部门的资助机构获得任何特定资助。
利益冲突声明
作者声明无已知可能影响所报告工作的财务利益或个人关系。
致谢
无。
