CN113069138B

CN113069138B - 正电子发射断层成像装置、符合效率检测方法及归一化方法

Info

Publication number: CN113069138B
Application number: CN202110330513.9A
Authority: CN
Inventors: 李俊
Original assignee: Shanghai United Imaging Healthcare Co Ltd
Current assignee: Shanghai United Imaging Healthcare Co Ltd
Priority date: 2021-03-23
Filing date: 2021-03-23
Publication date: 2023-06-30
Anticipated expiration: 2041-03-23
Also published as: EP4291096A1; EP4291096A4; CN113069138A; WO2022199630A1; US20240000401A1

Abstract

本发明提供了一种正电子发射断层成像装置、符合效率检测方法及归一化方法。其中，所述正电子发射断层成像的符合效率检测方法包括：获取符合事件的符合数据；根据所述符合数据对响应线进行计数，得到计数结果；根据计数结果得到符合探测效率。如此配置，实时地获取每个所述响应线对应的符合探测效率，以此为基础构造的归一化方法，也能够实时地进行补偿运算。从而解决了现有技术中的PET成像过程由于现有归一化方法的影响，存在出图耗时较长，并且获得归一化系数的过程繁琐的问题。

Description

正电子发射断层成像装置、符合效率检测方法及归一化方法

技术领域

本发明涉及正电子发射断层成像系统，特别涉及一种正电子发射断层成像装置、符合效率检测方法及归一化方法。

背景技术

正电子发射断层成像(Positron Emission Tomography，PET)已成为预临床研究和临床诊断的重要分子影像工具。随着PET技术及半导体技术发展，PET探测器内部结构更加精细，探测器内读出通道数目增多，探测器读出带宽增大，PET整体的响应线(Line OfResponse，LOR)数目剧增，每个探测器物理尺寸、几何分布、电子学、温度等存在着一些细微差异，导致探测器内各通道的探测效率有一定差异，从而导致PET不同响应线的符合探测效率也存在着一定的差异。即对于置中均匀分布的射源，PET晶体探测器所探测的计数却各不相同，因此需要通过该计数差异对各计数通道的探测效率进行校正，此即归一化校正。

现有技术均是通过置于PET中心的均匀分布的桶状射源，采集足够长时间符合数据后，再通过软件的方式解析每一个符合数据对应的LOR上的计数，从而判定符合探测效率，再进行多次不同活度放射源的采集后得到各LOR的探测效率分布，从而确定归一化系数，对于庞大数据量的软件处理，获得归一化系数的时间非常长，会增加重建出图的时间。即便是使用软件方法获得了归一化系数，在正常病人扫描时，对于符合生数据的重建前归一化矫正，也会消耗掉一定的时间，从而增加了系统最终出图的时间，现有技术未见有通过硬件或逻辑实时运算的方法，实时得到LOR探测效率的方法。

综上所述，现有技术中的PET成像过程由于现有归一化方法的影响，存在出图耗时较长，并且获得归一化系数的过程繁琐的问题。

发明内容

本发明提供了一种正电子发射断层成像装置、符合效率检测方法及归一化方法，以解决现有技术中的PET成像过程由于现有归一化方法的影响，存在出图耗时较长，并且获得归一化系数的过程繁琐的问题。

为了解决上述技术问题，根据本发明的第一个方面，提供了一种正电子发射断层成像的符合效率检测方法，所述正电子发射断层成像的符合效率检测方法包括：获取符合事件的符合数据；根据所述符合事件对响应线进行计数，得到计数结果；根据所述计数结果得到符合探测效率。

可选的，在获取所述符合事件的符合数据之前，所述正电子发射断层成像的符合效率检测方法还包括，在正电子发射断层成像装置中放置均匀放射源。

可选的，所述根据所述符合数据对响应线进行计数，得到计数结果的步骤包括：为每个所述响应线设置计数器；根据所述符合数据确定当前的所述响应线所对应的所述计数器，并使该计数器的计数结果加一。

可选的，确定当前的所述响应线所对应的所述计数器的步骤包括，通过响应线定位查找表确定所述计数器的编号。

可选的，获取所述符合探测效率的步骤包括，每间隔一个单位时间，输出所述计数器的计数结果，并清空所述计数器。

为了解决上述技术问题，根据本发明的第二个方面，提供了一种正电子发射断层成像归一化方法，所述正电子发射断层成像归一化方法包括：根据上述的正电子发射断层成像的符合效率检测方法得到每个响应线的符合探测效率；对于符合预设逻辑的所述响应线的探测数据进行数据复制，复制的倍数为M/N，其中，M是所有所述响应线的平均符合探测效率，N是需要进行复制操作的所述响应线的符合探测效率。

可选的，所述预设逻辑包括，所述响应线的符合探测效率低于所有所述响应线的平均符合探测效率。

为了解决上述技术问题，根据本发明的第三个方面，提供了一种正电子发射断层成像装置，所述正电子发射断层成像装置包括符合效率统计模块和数据传输模块，所述符合效率统计模块用于使用上述的正电子发射断层成像的符合效率检测方法得到每个响应线的符合探测效率，并将所述符合探测效率发送给所述数据传输模块；所述数据传输模块用于接收所述符合事件的符合数据，生成所述响应线的探测数据，使用上述的正电子发射断层成像归一化方法对所述探测数据进行归一化处理，并将处理后的所述探测数据进行输出。

可选的，所述正电子发射断层成像装置包括正电子探测器、符合处理模块和图像重建模块，所述正电子探测器用于探测被检对象中放射性核素衰变时发射的光子，并生成单事件信号；所述符合处理模块用于将所述正电子探测器发送的单事件信号组合为符合事件，并将所述符合事件的符合数据发送给所述符合效率统计模块以及所述数据传输模块；所述图像重建模块用于根据所述数据传输模块输出的处理后的所述探测数据重建图像。

可选的，所述正电子发射断层成像装置包括系统监控模块，所述符合效率统计模块还用于将所述符合效率发送给所述系统监控模块，所述系统监控模块用于根据所述符合效率进行监控。

与现有技术相比，本发明提供的正电子发射断层成像装置、符合效率检测方法及归一化方法中，所述正电子发射断层成像的符合效率检测方法包括：获取符合事件的符合数据；根据所述符合数据对响应线进行计数，得到计数结果；根据所述计数结果得到符合探测效率。如此配置，实时地获取每个所述响应线对应的符合探测效率，以此为基础构造的归一化方法，也能够实时地进行补偿运算。从而解决了现有技术中的PET成像过程由于现有归一化方法的影响，存在出图耗时较长，并且获得归一化系数的过程繁琐的问题。

附图说明

本领域的普通技术人员将会理解，提供的附图用于更好地理解本发明，而不对本发明的范围构成任何限定。其中：

图1是本发明一实施例的正电子发射断层成像的符合效率检测方法的流程示意图；

图2是本发明一实施例的正电子探测器的布置方式的示意图；

图3是本发明一实施例的正电子发射断层成像装置的结构示意图；

图4是本发明又一实施例的正电子发生断层成像装置的结构示意图。

附图中：

1-正电子探测器；2-符合处理模块；3-符合效率统计模块；4-数据传输模块；5-图像重建模块；6-系统监控模块；10-被检对象。

具体实施方式

为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。

如在本发明中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，术语“若干”通常是以包括“至少一个”的含义而进行使用的，术语“至少两个”通常是以包括“两个或两个以上”的含义而进行使用的，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者至少两个该特征，术语“近端”通常是靠近操作者的一端，术语“远端”通常是靠近患者的一端，“一端”与“另一端”以及“近端”与“远端”通常是指相对应的两部分，其不仅包括端点，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。此外，如在本发明中所使用的，一元件设置于另一元件，通常仅表示两元件之间存在连接、耦合、配合或传动关系，且两元件之间可以是直接的或通过中间元件间接的连接、耦合、配合或传动，而不能理解为指示或暗示两元件之间的空间位置关系，即一元件可以在另一元件的内部、外部、上方、下方或一侧等任意方位，除非内容另外明确指出外。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的核心思想在于提供一种正电子发射断层成像装置、符合效率检测方法及归一化方法，以解决现有技术中的PET成像过程由于现有归一化方法的影响，存在出图耗时较长，并且获得归一化系数的过程繁琐的问题。

以下参考附图进行描述。

请参考图1至图4，其中，图1是本发明一实施例的正电子发射断层成像的符合效率检测方法的流程示意图；图2是本发明一实施例的正电子探测器的布置方式的示意图；图3是本发明一实施例的正电子发射断层成像装置的结构示意图；图4是本发明又一实施例的正电子发生断层成像装置的结构示意图。

如图1所示，所述正电子发射断层成像的符合效率检测方法包括：

S100在正电子发射断层成像装置中放置均匀放射源；

S110获取符合事件的符合数据；

S120根据所述符合事件对响应线进行计数，得到计数结果；

S130根据所述计数结果得到符合探测效率。

所述正电子发射断层成像装置包括多个环状分布的正电子探测器1，所述正电子探测器1用于探测被检对象10中放射性核素衰变时发射的光子，并生成单事件信号。所述正电子探测器的布置方式可以参考图2进行理解。事实上，当放射性核素衰变时，会向两个不同的方向发射两个光子，若通过一符合事件判断逻辑(例如，两个所述正电子探测器1上光子飞行时间差在时间窗内的)判断后认为，某两个单事件由同一个湮没事件产生，则这两个单事件的组合被称为符合事件。连结检测出该成对单事件的成对的所述正电子探测器1的线被称为响应线。这样，通过对响应线进行检测，并用专用的逻辑进行处理，就可以重建表现被检对象10体内的放射性同位素的浓度的空间分布的图像数据，从而获得很难通过其他方式得知的被检对象10的内部信息。

在本实施例的所述正电子发射断层成像的符合效率检测方法中，由于在正电子发射断层成像装置中放置均匀放射源(也就是说，将图2中的被检对象10替换为了一个均匀放射源)，因此，每个响应线的预期探测效率应当是相同的，但是通过对探测到的符合事件进行统计后会发现每个所述响应线的实际探测效率并不相同，这是由于每个所述正电子探测器1的物理尺寸、几何分布、电子学、温度等存在着一些细微差异造成的。因此，实际测得的所述响应线的计数器数值，可以反映出每个所述响应线的实际效率。上述方法充分发挥了硬件和逻辑处理的实时运算能力，并减少了后续的图像重建系统减少获取各响应线探测效率的数据处理时间，减少出图消耗时间；从而解决了现有技术中的PET成像过程由于现有归一化方法的影响，存在出图耗时较长，并且获得归一化系数的过程繁琐的问题。

较优地，所述符合数据包括所述符合事件的两个单事件所在的正电子探测器位置信息以及所述符合事件的两个单事件所在的晶体位置信息。

在一实施例中，所述根据所述符合数据对响应线进行计数，得到计数结果的步骤包括：为每个所述响应线设置计数器；根据所述符合数据确定当前的所述响应线所对应的所述计数器，并使该计数器的计数结果加一。

较优地，确定当前的所述响应线所对应的所述计数器的步骤包括，通过响应线定位查找表确定所述计数器的编号。通过查表方式简化判断逻辑，避免出错。

较优地，获取符合探测效率的步骤包括，每间隔一个单位时间，输出所述计数器的计数结果，并清空所述计数器。输出的计数结果可以被视为所述响应线的符合探测效率。

与上述正电子发射断层成像的符合效率检测方法相对应的，本实施例还提供了一种正电子发射断层成像归一化方法，用于将获得的各所述响应线的实际效率应用于成像过程中，实现检测数据的校正。所述正电子发射断层成像归一化方法包括，根据上述的正电子发射断层成像的符合效率检测方法得到每个响应线的探测效率；对于符合预设逻辑的所述响应线的探测数据进行数据复制，复制的倍数为M/N，其中，M是所有所述响应线的平均符合探测效率，N是需要进行复制操作的所述响应线的符合探测效率。

所述响应线的平均符合探测效率可以根据下式进行计算：

其中，Xi代表第i个所述响应线的符合探测效率(也就是当前第i个计数器的计数结果)，n代表当前的正电子发射断层成像装置中的所述响应线的总数。在其他的一些实施例中，也可以采取其他的统计学平均数计算公式对采集到的数据进行处理。

较优地，所述预设逻辑包括，所述响应线的符合探测效率低于所有所述响应线的平均符合探测效率。

在其他的实施例中，所述预设逻辑也可以是不判断，选择所有的所述响应线，或者是其他根据实际需求设计的判断逻辑。

如图3所示，本实施例还提供了一种正电子发射断层成像装置，所述正电子发射断层成像装置包括符合效率统计模块3和数据传输模块4，所述符合效率统计模块3用于使用上述的正电子发射断层成像的符合效率检测方法得到每个响应线的探测效率，并将所述探测效率发送给所述数据传输模块4；所述数据传输模块4用于接收符合事件的符合数据，生成所述响应线的探测数据，使用上述的正电子发射断层成像归一化方法对所述探测数据进行归一化处理，并将处理后的所述探测数据进行输出。

在一实施例中，所述正电子发射断层成像装置包括正电子探测器1、符合处理模块2和图像重建模块5，所述正电子探测器用于探测被检对象中放射性核素衰变时发射的光子，并生成单事件信号；所述符合处理模块2用于将所述正电子探测器1发送的单事件信号组合为符合事件，并将所述符合事件的符合数据发送给所述符合效率统计模块3以及所述数据传输模块4；所述图像重建模块5用于根据所述数据传输模块输出的处理后的所述探测数据重建图像。

请参考图4，在一实施例中，所述正电子发射断层成像装置包括系统监控模块6，所述符合效率统计模块3还用于将所述探测效率发送给所述系统监控模块6，所述系统监控模块6用于根据所述探测效率进行监控。

综上所述，本实施例提供的正电子发射断层成像装置、符合效率检测方法及归一化方法中，所述正电子发射断层成像的符合效率检测方法包括：获取符合事件的符合数据；根据所述符合数据对响应线进行计数，得到计数结果；根据所述计数结果得到符合探测效率。如此配置，实时地获取每个所述响应线对应的符合探测效率，以此为基础构造的归一化方法，也能够实时地进行补偿运算。从而解决了现有技术中的PET成像过程由于现有归一化方法的影响，存在出图耗时较长，并且获得归一化系数的过程繁琐的问题。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims

1.一种正电子发射断层成像归一化方法，其特征在于，包括：

获取符合事件的符合数据；

根据所述符合数据对响应线进行计数，得到计数结果；

根据所述计数结果得到符合探测效率；

对于符合预设逻辑的所述响应线的探测数据进行数据复制。

2.根据权利要求1所述的正电子发射断层成像归一化方法，其特征在于，所述预设逻辑包括，所述响应线的符合探测效率低于所有所述响应线的平均符合探测效率。

3.根据权利要求1所述的正电子发射断层成像归一化方法，其特征在于，所述对于符合预设逻辑的所述响应线的探测数据进行数据复制时，复制的倍数为M/N，其中，M是所有所述响应线的平均符合探测效率，N是需要进行复制操作的所述响应线的符合探测效率。

4.根据权利要求1所述的正电子发射断层成像归一化方法，其特征在于，在获取所述符合事件的符合数据之前，还包括，在正电子发射断层成像装置中放置均匀放射源。

5.根据权利要求1所述的正电子发射断层成像归一化方法，其特征在于，所述根据所述符合数据对响应线进行计数，得到计数结果的步骤包括：

为每个所述响应线设置计数器；

根据所述符合数据确定当前的所述响应线所对应的所述计数器，并使该计数器的计数结果加一。

6.根据权利要求5所述的正电子发射断层成像归一化方法，其特征在于，确定当前的所述响应线所对应的所述计数器的步骤包括，通过响应线定位查找表确定所述计数器的编号。

7.根据权利要求5所述的正电子发射断层成像归一化方法，其特征在于，获取所述符合探测效率的步骤包括，每间隔一个单位时间，输出所述计数器的计数结果，并清空所述计数器。

8.一种正电子发射断层成像装置，其特征在于，所述正电子发射断层成像装置包括符合效率统计模块和数据传输模块，所述符合效率统计模块用于得到每个响应线的符合探测效率，并将所述符合探测效率发送给所述数据传输模块；所述数据传输模块用于接收所述符合事件的符合数据，生成所述响应线的探测数据，使用如权利要求1~7中任一项所述的正电子发射断层成像归一化方法对所述探测数据进行归一化处理，并将处理后的所述探测数据进行输出。

9.根据权利要求8所述的正电子发射断层成像装置，其特征在于，所述正电子发射断层成像装置包括正电子探测器、符合处理模块和图像重建模块，

所述正电子探测器用于探测被检对象中放射性核素衰变时发射的光子，并生成单事件信号；

所述符合处理模块用于将所述正电子探测器发送的单事件信号组合为符合事件，并将所述符合事件的符合数据发送给所述符合效率统计模块以及所述数据传输模块；

所述图像重建模块用于根据所述数据传输模块输出的处理后的所述探测数据重建图像。

10.根据权利要求8所述的正电子发射断层成像装置，其特征在于，所述正电子发射断层成像装置包括系统监控模块，所述符合效率统计模块还用于将所述符合探测效率发送给所述系统监控模块，所述系统监控模块用于根据所述符合探测效率进行监控。