PET扫描装置及其时间偏移校正方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201310429405.2

申请日:

20130918

公开号:

CN104434160B

公开日:

20171128

当前法律状态:

有效性:

有效

法律详情:

IPC分类号:

A61B6/03

主分类号:

A61B6/03

申请人:

上海联影医疗科技有限公司

发明人:

吕新宇,安少辉,张玉方

地址:

201815 上海市嘉定区嘉定工业区兴贤路1180号8幢

优先权:

CN201310429405A

专利代理机构:

上海申汇专利代理有限公司

代理人:

金碎平

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内容摘要

本发明公开了一种PET扫描装置及其时间偏移校正方法,所述PET扫描装置包括圆筒状机架,所述圆筒状机架内侧设有多个探测器晶体,其中,所述圆筒状机架内设有可用于PET扫描装置时间偏移校正的注源的空心圆柱模体,所述空心圆柱模体以其中心轴和圆筒状机架的中心轴重叠的方式布置。本发明提供的PET扫描装置及其时间偏移校正方法,利用注源的空心圆柱模体计算每个探测器晶体的时间偏移修正值,并对符合事件做时间校正,充分利用了对时间偏移校正真正有效的模体区域,直接将无效区域抛弃,从而可以有效地提高现有TOF‑PET时间修正效率和修正效果,实现简便可靠。

权利要求书

1.一种PET扫描装置,包括圆筒状机架,所述圆筒状机架内侧设有多个探测器晶体,其特征在于,所述圆筒状机架内设有可用于PET扫描装置时间偏移校正的注源的空心圆柱模体,所述空心圆柱模体以其中心轴和圆筒状机架的中心轴重叠的方式布置;还包括:符合事件检测模块:用于检测符合事件,计算各符合事件中两个光子到达一对探测器晶体的飞行时间差,并对每对探测器晶体检测到的符合事件的飞行时间差依时间累计获取直方图,所述每对探测器晶体的直方图形成具有两个波峰的柱状图;时间偏移校正模块:用于计算所述柱状图对称中心处的时间值Tc,根据对称中心处的时间值Tc计算每个探测器晶体的时间偏移修正值,并对各探测器晶体上测得的符合事件做时间偏移校正。 2.如权利要求1所述的PET扫描装置,其特征在于,所述空心圆柱模体轴向上的长度不小于扫描视野范围在轴向上的长度。 3.如权利要求1所述的PET扫描装置,其特征在于,所述空心圆柱模体的直径范围为(D/2,D),所述D为扫描视野范围在径向上的长度。 4.一种PET扫描装置的时间偏移校正方法,其特征在于,包括如下步骤:a)在扫描视野的中心位置放置注源的空心圆柱模体,并将PET扫描装置的时间偏移修正值初始化归零;b)选取一个探测器环内的第一探测器晶体,并与该第一探测器晶体对面的n个第二探测器晶体形成n个探测器晶体组合对,第一探测器晶体与任一第二探测器晶体的连线均穿过所述空心圆柱模体,n为正整数;c)检测符合事件,计算各符合事件中两个光子到达第一探测器晶体与相应第二探测器晶体的飞行时间差,并对第一探测器晶体与相应第二探测器晶体检测到的符合事件的飞行时间差依时间累计获取直方图,所述第一探测器晶体与相应第二探测器晶体的直方图形成具有两个波峰的柱状图;d)计算所述柱状图对称中心处的时间值Tc;e)根据计算得到的n个所述柱状图对称中心处的时间值Tc,更新所选第一探测器晶体的时间偏移修正值OTA=OTA+Tc,i为迭代次序,i=1,2,3,4,……,n;f)按照步骤b)至步骤e)所述的方法,更新PET扫描装置内各探测器晶体的时间偏移修正值,并对各探测器晶体上测得的符合事件做时间偏移校正。 5.如权利要求4所述的PET扫描装置的时间偏移校正方法,其特征在于,一个所述柱状图对称中心处的时间值Tc的计算如下:Tc=(T+T)/2,其中T和T分别为该柱状图中两个峰值对应的时间值。 6.如权利要求4所述的PET扫描装置的时间偏移校正方法,其特征在于,一个所述柱状图对称中心处的时间值Tc的计算如下:Tc=1/m∑(TOF-TOF),其中TOF和TOF为一次符合事件产生的两个光子分别到达探测器晶体A和探测器晶体B的飞行时间,m为一个探测器晶体组合对检测到的符合事件数,j为符合事件数,j=1,2,3,……,m。 7.如权利要求4所述的PET扫描装置的时间偏移校正方法,其特征在于,所述步骤f)中按照步骤b)至步骤e)所述的方法,更新所述PET扫描装置内各探测器晶体的时间偏移修正值的步骤,进一步包括以下子步骤:f1)所述步骤b)中所选第一探测器晶体与该第一探测器晶体对面的n个第二探测器晶体位于同一探测器环内,按照步骤b)至步骤e)所述的方法,更新与所选第一探测器晶体位于同一探测器环内的所有探测器晶体的时间偏移修正值;f2)按照步骤f1)所述的方法,更新PET扫描装置各探测器环内的探测器晶体的时间偏移修正值,称为一次迭代;f3)按照步骤f2)所述的方法,多次迭代以更新PET扫描装置的各探测器晶体的时间偏移修正值,直至满足预设停步规则。 8.如权利要求7所述的PET扫描装置的时间偏移校正方法,其特征在于,所述子步骤f3)之后还包括以下子步骤:f4)所述步骤b)中所选第一探测器晶体与该第一探测器晶体对面的n个第二探测器晶体位于两个不同的探测器环内,按照步骤b)至步骤e)所述的方法,更新所选第一探测器晶体的时间值;f5)按照步骤f4)所述的方法,更新与所选第一探测器晶体位于同一探测器环内的所有探测器晶体的时间偏移修正值;f6)按照步骤f4)至步骤f5)所述的方法,不断更新PET扫描装置内的探测器晶体的时间偏移修正值,直至满足预设停步规则。 9.如权利要求4所述的PET扫描装置的时间偏移校正方法,其特征在于,所述步骤f)中对各探测器晶体上测得的符合事件做时间偏移校正的步骤,过程如下:将每个探测器晶体上测得的符合事件中的原始时间值扣除该探测器晶体的时间偏移修正值。 10.如权利要求4所述的PET扫描装置的时间偏移校正方法,其特征在于,所述步骤f)中对各探测器晶体上测得的符合事件做时间偏移校正的步骤,过程如下:利用符合事件做图像重建时,将每个探测器晶体上测得的符合事件中的原始时间值扣除该探测器晶体的时间偏移修正值。

说明书

技术领域

本发明涉及一种扫描装置及其时间偏移校正方法,尤其涉及一种PET扫描装置及其时间偏移校正方法。

背景技术

PET(Positron Emission Tomography,正电子发射计算机断层显像)是一种进行功能代谢显像的分子影像学设备。PET检查采用正电子核素作为示踪剂,通过病灶部位对示踪剂的摄取了解病灶功能代谢状态,从而对疾病作出正确诊断。

现有的PET时间刻度方案是在PET扫描装置中心放置实心棒源、线源或注源的实心圆柱模体,获取数据做迭代计算,定出时间偏移修正值。对于实心的模体,测量到的实验分布是系统的时间分辨函数与模体尺寸的卷积,当模体尺寸变大时,测量到的实验分布就会变得更扩散,确定中心时的误差会变大;另一方面,所有系统的时间分辨率均为有限值,这样在轴线附近区域,由于小于系统的时间分辨率,所以在时间角度上,对校正是没有意义的,但这部分由于有放射源,依然有事例贡献,这些事例是无用事例,降低了校正效率。由上可见,上述三种方法存在的普遍问题是,如果实心圆柱模体尺寸太大则误差变大;如果尺寸太小,则由于TOF-PET(Time of flight,飞行时间)时间分辨率有限,造成模体轴线附近圆柱体内的事例的时间信息区分不开,对时间校正无效,这部分数据的存在一来降低修正效率,二来降低修正效果。此外,采用实心的模体TOF统计直方图上只有一个峰,只可以用求期望值的方法找到对称轴的位置。目前还有马达带动的绕轴转动的棒源,获取数据做迭代计算,定出时间偏移,这种方法机械转动不便实现。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种PET扫描装置及其时间偏移校正方法,能够有效地提高现有TOF-PET时间偏移校正效率和校正效果,实现简便可靠。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种PET扫描装置,包括圆筒状机架,所述圆筒状机架内侧设有多个探测器晶体,其中,所述圆筒状机架内设有可用于PET扫描装置时间偏移校正的注源的空心圆柱模体,所述空心圆柱模体以其中心轴和圆筒状机架的中心轴重叠的方式布置。

上述的PET扫描装置,其中,所述空心圆柱模体轴向上的长度不小于扫描视野范围在轴向上的长度。

上述的PET扫描装置,其中,所述空心圆柱模体的直径范围为(DFOV/2,DFOV),所述DFOV为扫描视野范围在径向上的长度。

上述的PET扫描装置,其中,还包括:

符合事件检测模块:用于检测符合事件,计算各符合事件中两个光子到达一对探测器晶体的飞行时间差,并对每对探测器晶体检测到的符合事件的飞行时间差依时间累计获取直方图,所述每对探测器晶体的直方图形成具有两个波峰的柱状图;

时间偏移校正模块:用于计算柱状图对称中心处的时间值Tc,根据对称中心处的时间值Tc计算每个探测器晶体的时间偏移修正值,并对各探测器晶体上测得的符合事件做时间偏移校正。

本发明为解决上述技术问题还提供一种PET扫描装置的时间偏移校正方法,包括如下步骤:a)在扫描视野的中心位置放置注源的空心圆柱模体,并将PET扫描装置的时间偏移修正值初始化归零;b)选取一个探测器环内的第一探测器晶体,并与该第一探测器晶体对面的n个第二探测器晶体形成n个探测器晶体组合对,第一探测器晶体与任一第二探测器晶体的连线均穿过所述空心圆柱模体,n为正整数;c)检测符合事件,计算各符合事件中两个光子到达第一探测器晶体与相应第二探测器晶体的飞行时间差,并对第一探测器晶体与相应第二探测器晶体检测到的符合事件的飞行时间差依时间累计获取直方图,所述第一探测器晶体与相应第二探测器晶体的直方图形成具有两个波峰的柱状图;d)计算所述柱状图对称中心处的时间值Tc;e)根据计算得到的n个所述柱状图对称中心处的时间值Tc,更新所选第一探测器晶体的时间偏移修正值OTAi=OTAi-1+Tci,i为迭代次序,i=1,2,3,4,……,n;f)按照步骤b)至步骤e)所述的方法,更新PET扫描装置内各探测器晶体的时间偏移修正值,并对各探测器晶体上测得的符合事件做时间偏移校正。

上述的PET扫描装置的时间偏移校正方法,其中,一个所述柱状图对称中心处的时间值Tc的计算如下:Tc=(T1+T2)/2,其中T1和T2分别为该柱状图两个峰值所对应的时间值。

上述的PET扫描装置的时间偏移校正方法,其中,一个所述柱状图对称中心处的时间值Tc的计算如下:Tc=1/mΣ(TOFAj–TOFBj),其中TOFAj和TOFBj为一次符合事件产生的两个光子分别到达探测器晶体A和探测器晶体B的飞行时间,m为一对探测器晶体检测到的符合事件数,j为符合事件,j=1,2,3,……,m。

上述的PET扫描装置的时间偏移校正方法,其中,所述步骤f)中按照步骤b)至步骤e)所述的方法,更新所述PET扫描装置内各探测器晶体的时间偏移修正值的步骤,进一步包括以下子步骤:f1)所述步骤b)中所选第一探测器晶体与该第一探测器晶体对面的n个第二探测器晶体位于同一探测器环内,按照步骤b)至步骤e)所述的方法,更新与所选第一探测器晶体位于同一探测器环内的所有探测器晶体的时间偏移修正值;f2)按照步骤f1)所述的方法,更新PET扫描装置各探测器环内的探测器晶体的时间偏移修正值,称为一次迭代;f3)按照步骤f2)所述的方法,多次迭代以更新PET扫描装置的各探测器晶体的时间偏移修正值,直至满足预设停步规则。

上述的PET扫描装置的时间偏移校正方法,其中,所述子步骤f3)之后还包括以下子步骤:f4)所述步骤b)中所选第一探测器晶体与该第一探测器晶体对面的n个第二探测器晶体位于两个不同的探测器环内,按照步骤b)至步骤e)所述的方法,更新所选第一探测器晶体的时间值;f5)按照步骤f4)所述的方法,更新与所选第一探测器晶体位于同一探测器环内的所有探测器晶体的时间偏移修正值;f6)按照步骤f4)至f5)所述的方法,不断更新PET扫描装置内的探测器晶体的时间偏移修正值,直至满足预设停步规则。

上述的PET扫描装置的时间偏移校正方法,其中,所述步骤f)中对各探测器晶体上测得的符合事件做时间偏移校正的步骤,过程如下:将每个探测器晶体上测得的符合事件中的原始时间值扣除该探测器晶体的时间偏移修正值。

上述的PET扫描装置的时间偏移校正方法,其中,所述步骤f)中对各探测器晶体上测得的符合事件做时间偏移校正的步骤,过程如下:利用符合事件做图像重建时,将每个探测器晶体上测得的符合事件中的原始时间值扣除该探测器晶体的时间偏移修正值。

本发明对比现有技术有如下的有益效果:本发明提供的PET扫描装置及其时间偏移校正方法,利用注源的空心圆柱模体计算每个探测器晶体的时间偏移修正值,并对符合事件做时间偏移校正,充分利用了对时间偏移校正真正有效的模体区域,直接将无效区域抛弃,从而可以有效地提高现有TOF-PET时间偏移校正效率和校正效果,实现简便可靠。此外,本发明采用更准确的寻峰方法确定对称轴位置,进一步提高时间定位精度。

附图说明

图1为本发明PET扫描装置结构示意图;

图2为本发明PET扫描装置中形成n个探测器晶体组合对的结构示意图;

图3为本发明PET扫描装置的时间偏移校正流程示意图;

图4为本发明PET扫描装置由每个探测器晶体组合对的直方图形成的具有两个波峰的柱状图。

图中:

1 圆筒状机架 2 第一探测器晶体 3 第二探测器晶体

4 空心圆柱模体 5 视野中央位置 6 病床

7 主控计算机 8 电子学系统前端放大与符合系统

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

图1为本发明PET扫描装置结构示意图;图2是本发明PET扫描装置中形成n对探测器晶体的结构示意图。

请参见图1和图2,本发明提供的PET扫描装置包括圆筒状机架1、病床6、主控计算机7和电子学系统前端放大与符合系统8。圆筒状机架1内侧设有第一探测器晶体2和多个第二探测器晶体3,如第一探测器晶体2为探测器晶体A,第二探测器晶体3为探测器晶体B,探测器晶体B设置在探测器晶体A的对面,探测器晶体A与对面n个探测器晶体B形成n个探测器晶体组合对,n为正整数。圆筒状机架1内设有可用于PET扫描装置时间偏移校正的注源的空心圆柱模体4,空心圆柱模体4的中心轴和圆筒状机架1的中心轴重叠,空心圆柱模体4的对称中心位于PET扫描装置视野范围的中央位置,即视野中央位置5处。

本发明提供的PET扫描装置,利用注源的空心圆柱模体4计算每个探测器晶体的时间偏移修正值,注源的空心圆柱模体4优选与圆筒状机架1同心同轴。此外,注源的空心圆柱模体4的形状要对称,盛源部分厚度均匀,不能变形,圆度要好;直径适当大一些,直径范围优选为(DFOV/2,DFOV),DFOV为扫描视野范围在径向上的长度;在轴向上的长度要大于或等于扫描视野范围FOV在轴向上的长度。

电子学系统前端放大与符合系统8用于相关数据处理,较佳地,包括符合事件检测模块和时间偏移校正模块。所述符合事件检测模块用于检测符合事件,计算各符合事件中两个光子到达一对探测器晶体的飞行时间差,并对每对探测器晶体检测到的符合事件的飞行时间差依时间累计获取直方图,所述每对探测器晶体的直方图形成具有两个波峰的柱状图。所述时间计算修正模块用于计算柱状图对称中心处的时间值Tc;根据对称中心处的时间值Tc计算每个探测器晶体的时间偏移修正值并对各探测器晶体上测得的符合事件做时间偏移校正。

考虑到TOF-PET计数率=符合计数率+随机计数率+背景计数率,背景计数率:指无源状态下,系统测到的背景计数率,来源为:晶体自发射,宇宙射线,电子学白噪声等;随机计数率:在PET所记录的事例包含符合事例和随机事例(如果将所有非符合事例统称为随机事例的话),随机事例为没有符合上的事例,来源:系统的灵敏度小于1,康普顿散射,模体吸收等。源的强度要使TOF-PET符合计数率远大于背景计数率但又不能使TOF-PET随机计数率太大,源的强度优选使得PET扫描装置的符合计数率大于背景计数率10倍以上并使PET扫描装置随机计数率小于符合计数率1/10。

图3为本发明PET扫描装置的时间偏移校正流程示意图。

请继续参见图3,本发明还提供一种PET扫描装置的时间偏移校正方法,包括如下步骤:

步骤S301:在扫描视野的中心位置放置注源的空心圆柱模体,将PET扫描装置的时间偏移修正值归零,使得电子学的所有时间偏移修正值归零;

步骤S302:选取一个探测器环内的第一探测器晶体2,并与对面n个第二探测器晶体3形成n个探测器晶体组合对,n为正整数;如从探测器晶体A(Crystal A)向对面n个探测器晶体B(Crystal B)形成n条射线对,射线对称作:LORi,i=1,2,3…n,n为Crystal B总数,即:

LOR1对应A→B1;

LOR2对应A→B2;

LOR3对应A→B3;

LORn对应A→Bn。

上述该些射线组成一扇形区域,每个探测器晶体组合对的连线均穿过注源的空心圆柱模体4,充分利用了对时间校正真正有效的模体区域,直接将中间无效区域抛弃;将每条LOR上的事例依时间可以累计出直方图。

步骤S303:检测符合事件,计算各符合事件中两个光子到达第一探测器晶体与相应第二探测器晶体的飞行时间差,并对第一探测器晶体与相应第二探测器晶体检测到的符合事件的飞行时间差依时间累计获取直方图;所述第一探测器晶体与相应第二探测器晶体的直方图形成具有两个波峰的柱状图,如图4所示;

步骤S304:计算柱状图对称中心处的时间值Tc;由于空心圆柱模体的对称性,理想的柱状图(TOF Histogram)应该是关于T=0对称,但实际中由于探测器晶体中光程差别,光电倍增管渡越时间弥散,信号路径不一致等原因,导致柱状图的对称中心相对T=0有偏移。所述柱状图对称中心处时间值的计算如下:

Tc=1/mΣ(TOFAj–TOFBj),

其中,TOFAj和TOFBj为一次符合事件产生的两个伽马光子分别到达探测器晶体A和探测器晶体B的飞行时间,m为一个探测器晶体组合对检测到的符合事件数,j为符合事件,j=1,2,3,……,m。

本发明采用注源的空心圆柱模体后,除了可以用上述求期望值的方法外,还可以用更准确的寻峰方法确定对称轴位置,进一步提高时间定位精度。所述柱状图对称中心处位于两个波峰的中间,通过拟合或者寻峰得到两个峰值处的时间:T1,T2,则所述柱状图对称中心处的时间值Tc的计算如下:

Tc=(T1+T2)/2,

其中,T1,T2分别为该柱状图中两个峰值所对应的时间值。

步骤S305:根据计算得到的n个所述对称中心处的时间值Tc,更新所选第一探测器晶体的时间偏移修正值OTAi=OTAi-1+Tci,i为迭代次序,i=1,2,3,4,……,n。

步骤S306:按照步骤302)至步骤305),更新PET扫描装置内各探测器晶体的时间偏移修正值,并对各探测器晶体上测得的符合事件做时间偏移校正。

更新所述PET扫描装置内各探测器晶体的时间偏移修正值的步骤具体包括以下子步骤:

i)所述步骤302)中所选第一探测器晶体与该第一探测器晶体对面的n个第二探测器晶体位于同一探测器环内,按照步骤302)至步骤305),更新与所选第一探测器晶体位于同一探测器环内的所有探测器晶体的时间偏移修正值;

ii)按照步骤i),更新PET扫描装置各探测器环内的探测器晶体的时间偏移修正值,称为一次迭代;

iii)按照步骤ii),多次迭代以更新PET扫描装置的各探测器晶体的时间偏移修正值,直至满足预设停步规则。

对于两维的TOF-PET重建,利用上述步骤i)和ii)进行同层一次迭代,或者利用上述步骤i)至步骤iii)进行同层多次迭代即可精确获得每个探测器晶体的时间偏移修正值OTAi。而对于三维TOF-PET重建,为了保证时间偏移校正精度,除了利用上述步骤i)至步骤iii)进行一次或多次同层迭代更新所述PET扫描装置内各探测器晶体的时间偏移修正值,还需要继续采用一次或多次跨层迭代方法继续更新所述PET扫描装置内各探测器晶体的时间偏移修正值。

对于三维TOF-PET重建,具体来说,执行上述步骤i)至步骤iii)后,继续执行下述步骤:

iv)所述步骤302)中所选第一探测器晶体与该第一探测器晶体对面的n个第二探测器晶体位于两个不同的探测器环内,按照步骤302)至步骤305),更新所选第一探测器晶体的时间值;

v)按照步骤iv),更新与所选第一探测器晶体位于同一探测器环内的所有探测器晶体的时间偏移修正值;

vi)按照步骤iv)至v),不断更新PET扫描装置内的探测器晶体的时间偏移修正值,直至满足预设停步规则。跨层迭代时的预设停步规则可以和同层迭代时的预设停步规则不同,从而可根据实际需要加快迭代过程或对时间偏移校正精度进行调整。

最后可对获取到的原始数据直接做时间偏移校正,将得到的时间偏移OTAi下载至系统只读内存(EE-FLASH)。数据获取时,将每个符合事件中的原始时间值扣除对应探测器晶体上的时间偏移修正值OTAi,按下面方法自动在EE内部扣除:

TOFi’=TOFi-OTAi,

其中,i为探测器晶体索引。

对获取到的原始数据做时间偏移校正的另外一种方法是,不直接对原始数据进行修改,而是在利用符合事件做图像重建时,再扣除这个时间偏移修正值,从而保持原始数据的完整性。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上,然其并非用以限定本发明,任何本领域技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作些许的修改和完善,因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

PET扫描装置及其时间偏移校正方法.pdf_第1页
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PET扫描装置及其时间偏移校正方法.pdf_第2页
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PET扫描装置及其时间偏移校正方法.pdf_第3页
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资源描述

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201310429405.2 (22)申请日 2013.09.18 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 104434160 A (43)申请公布日 2015.03.25 (73)专利权人 上海联影医疗科技有限公司 地址 201815 上海市嘉定区嘉定工业区兴 贤路1180号8幢 (72)发明人 吕新宇 安少辉 张玉方 (74)专利代理机构 上海申汇专利代理有限公司 31001 代理人 金碎平 (51)Int.Cl. A61B 6/03(2006.01) 审查员 戚永娟。

2、 (54)发明名称 PET扫描装置及其时间偏移校正方法 (57)摘要 本发明公开了一种PET扫描装置及其时间偏 移校正方法, 所述PET扫描装置包括圆筒状机架, 所述圆筒状机架内侧设有多个探测器晶体, 其 中, 所述圆筒状机架内设有可用于PET扫描装置 时间偏移校正的注源的空心圆柱模体, 所述空心 圆柱模体以其中心轴和圆筒状机架的中心轴重 叠的方式布置。 本发明提供的PET扫描装置及其 时间偏移校正方法, 利用注源的空心圆柱模体计 算每个探测器晶体的时间偏移修正值, 并对符合 事件做时间校正, 充分利用了对时间偏移校正真 正有效的模体区域, 直接将无效区域抛弃, 从而 可以有效地提高现有TOF。

3、-PET时间修正效率和修 正效果, 实现简便可靠。 权利要求书2页 说明书6页 附图4页 CN 104434160 B 2017.11.28 CN 104434160 B 1.一种PET扫描装置, 包括圆筒状机架, 所述圆筒状机架内侧设有多个探测器晶体, 其 特征在于, 所述圆筒状机架内设有可用于PET扫描装置时间偏移校正的注源的空心圆柱模 体, 所述空心圆柱模体以其中心轴和圆筒状机架的中心轴重叠的方式布置; 还包括: 符合事件检测模块: 用于检测符合事件, 计算各符合事件中两个光子到达一对探测器 晶体的飞行时间差, 并对每对探测器晶体检测到的符合事件的飞行时间差依时间累计获取 直方图, 所述。

4、每对探测器晶体的直方图形成具有两个波峰的柱状图; 时间偏移校正模块: 用于计算所述柱状图对称中心处的时间值Tc, 根据对称中心处的 时间值Tc计算每个探测器晶体的时间偏移修正值, 并对各探测器晶体上测得的符合事件做 时间偏移校正。 2.如权利要求1所述的PET扫描装置, 其特征在于, 所述空心圆柱模体轴向上的长度不 小于扫描视野范围在轴向上的长度。 3.如权利要求1所述的PET扫描装置, 其特征在于, 所述空心圆柱模体的直径范围为 (DFOV/2, DFOV), 所述DFOV为扫描视野范围在径向上的长度。 4.一种PET扫描装置的时间偏移校正方法, 其特征在于, 包括如下步骤: a) 在扫描视。

5、野的中心位置放置注源的空心圆柱模体, 并将PET扫描装置的时间偏移修 正值初始化归零; b) 选取一个探测器环内的第一探测器晶体, 并与该第一探测器晶体对面的n个第二探 测器晶体形成n个探测器晶体组合对, 第一探测器晶体与任一第二探测器晶体的连线均穿 过所述空心圆柱模体, n为正整数; c) 检测符合事件, 计算各符合事件中两个光子到达第一探测器晶体与相应第二探测器 晶体的飞行时间差, 并对第一探测器晶体与相应第二探测器晶体检测到的符合事件的飞行 时间差依时间累计获取直方图, 所述第一探测器晶体与相应第二探测器晶体的直方图形成 具有两个波峰的柱状图; d) 计算所述柱状图对称中心处的时间值Tc。

6、; e) 根据计算得到的n个所述柱状图对称中心处的时间值Tc, 更新所选第一探测器晶体 的时间偏移修正值OTAi=OTAi-1+Tci, i为迭代次序, i=1,2,3,4,n; f) 按照步骤b) 至步骤e) 所述的方法, 更新PET扫描装置内各探测器晶体的时间偏移修 正值, 并对各探测器晶体上测得的符合事件做时间偏移校正。 5.如权利要求4所述的PET扫描装置的时间偏移校正方法, 其特征在于, 一个所述柱状 图对称中心处的时间值Tc的计算如下: Tc=(T1+T2)/2, 其中T1和T2分别为该柱状图中两个峰 值对应的时间值。 6.如权利要求4所述的PET扫描装置的时间偏移校正方法, 其特。

7、征在于, 一个所述柱状 图对称中心处的时间值Tc的计算如下: Tc=1/m(TOFAj-TOFBj), 其中TOFAj和TOFBj为一次符 合事件产生的两个光子分别到达探测器晶体A和探测器晶体B的飞行时间, m为一个探测器 晶体组合对检测到的符合事件数, j为符合事件数, j=1,2,3,m。 7.如权利要求4所述的PET扫描装置的时间偏移校正方法, 其特征在于, 所述步骤f) 中 按照步骤b) 至步骤e) 所述的方法, 更新所述PET扫描装置内各探测器晶体的时间偏移修正 值的步骤, 进一步包括以下子步骤: 权 利 要 求 书 1/2 页 2 CN 104434160 B 2 f1) 所述步骤。

8、b) 中所选第一探测器晶体与该第一探测器晶体对面的n个第二探测器晶 体位于同一探测器环内, 按照步骤b) 至步骤e) 所述的方法, 更新与所选第一探测器晶体位 于同一探测器环内的所有探测器晶体的时间偏移修正值; f2) 按照步骤f1) 所述的方法, 更新PET扫描装置各探测器环内的探测器晶体的时间偏 移修正值, 称为一次迭代; f3) 按照步骤f2) 所述的方法, 多次迭代以更新PET扫描装置的各探测器晶体的时间偏 移修正值, 直至满足预设停步规则。 8.如权利要求7所述的PET扫描装置的时间偏移校正方法, 其特征在于, 所述子步骤f3) 之后还包括以下子步骤: f4) 所述步骤b) 中所选第。

9、一探测器晶体与该第一探测器晶体对面的n个第二探测器晶 体位于两个不同的探测器环内, 按照步骤b) 至步骤e) 所述的方法, 更新所选第一探测器晶 体的时间值; f5) 按照步骤f4) 所述的方法, 更新与所选第一探测器晶体位于同一探测器环内的所有 探测器晶体的时间偏移修正值; f6) 按照步骤f4) 至步骤f5) 所述的方法, 不断更新PET扫描装置内的探测器晶体的时间 偏移修正值, 直至满足预设停步规则。 9.如权利要求4所述的PET扫描装置的时间偏移校正方法, 其特征在于, 所述步骤f) 中 对各探测器晶体上测得的符合事件做时间偏移校正的步骤, 过程如下: 将每个探测器晶体 上测得的符合事。

10、件中的原始时间值扣除该探测器晶体的时间偏移修正值。 10.如权利要求4所述的PET扫描装置的时间偏移校正方法, 其特征在于, 所述步骤f) 中 对各探测器晶体上测得的符合事件做时间偏移校正的步骤, 过程如下: 利用符合事件做图 像重建时, 将每个探测器晶体上测得的符合事件中的原始时间值扣除该探测器晶体的时间 偏移修正值。 权 利 要 求 书 2/2 页 3 CN 104434160 B 3 PET扫描装置及其时间偏移校正方法 技术领域 0001 本发明涉及一种扫描装置及其时间偏移校正方法, 尤其涉及一种PET扫描装置及 其时间偏移校正方法。 背景技术 0002 PET (Positron Em。

11、ission Tomography, 正电子发射计算机断层显像) 是一种进行 功能代谢显像的分子影像学设备。 PET检查采用正电子核素作为示踪剂, 通过病灶部位对示 踪剂的摄取了解病灶功能代谢状态, 从而对疾病作出正确诊断。 0003 现有的PET时间刻度方案是在PET扫描装置中心放置实心棒源、 线源或注源的实心 圆柱模体, 获取数据做迭代计算, 定出时间偏移修正值。 对于实心的模体, 测量到的实验分 布是系统的时间分辨函数与模体尺寸的卷积, 当模体尺寸变大时, 测量到的实验分布就会 变得更扩散, 确定中心时的误差会变大; 另一方面, 所有系统的时间分辨率均为有限值, 这 样在轴线附近区域, 。

12、由于小于系统的时间分辨率, 所以在时间角度上, 对校正是没有意义 的, 但这部分由于有放射源, 依然有事例贡献, 这些事例是无用事例, 降低了校正效率。 由上 可见, 上述三种方法存在的普遍问题是, 如果实心圆柱模体尺寸太大则误差变大; 如果尺寸 太小, 则由于TOF-PET (Time of flight, 飞行时间) 时间分辨率有限, 造成模体轴线附近圆 柱体内的事例的时间信息区分不开, 对时间校正无效, 这部分数据的存在一来降低修正效 率, 二来降低修正效果。 此外, 采用实心的模体TOF统计直方图上只有一个峰, 只可以用求期 望值的方法找到对称轴的位置。 目前还有马达带动的绕轴转动的棒。

13、源, 获取数据做迭代计 算, 定出时间偏移, 这种方法机械转动不便实现。 发明内容 0004 本发明所要解决的技术问题是提供一种PET扫描装置及其时间偏移校正方法, 能 够有效地提高现有TOF-PET时间偏移校正效率和校正效果, 实现简便可靠。 0005 本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种PET扫描装置, 包括圆 筒状机架, 所述圆筒状机架内侧设有多个探测器晶体, 其中, 所述圆筒状机架内设有可用于 PET扫描装置时间偏移校正的注源的空心圆柱模体, 所述空心圆柱模体以其中心轴和圆筒 状机架的中心轴重叠的方式布置。 0006 上述的PET扫描装置, 其中, 所述空心圆柱模体轴向上。

14、的长度不小于扫描视野范围 在轴向上的长度。 0007 上述的PET扫描装置, 其中, 所述空心圆柱模体的直径范围为 (DFOV/2, DFOV) , 所述 DFOV为扫描视野范围在径向上的长度。 0008 上述的PET扫描装置, 其中, 还包括: 0009 符合事件检测模块: 用于检测符合事件, 计算各符合事件中两个光子到达一对探 测器晶体的飞行时间差, 并对每对探测器晶体检测到的符合事件的飞行时间差依时间累计 获取直方图, 所述每对探测器晶体的直方图形成具有两个波峰的柱状图; 说 明 书 1/6 页 4 CN 104434160 B 4 0010 时间偏移校正模块: 用于计算柱状图对称中心处。

15、的时间值Tc, 根据对称中心处的 时间值Tc计算每个探测器晶体的时间偏移修正值, 并对各探测器晶体上测得的符合事件做 时间偏移校正。 0011 本发明为解决上述技术问题还提供一种PET扫描装置的时间偏移校正方法, 包括 如下步骤: a)在扫描视野的中心位置放置注源的空心圆柱模体, 并将PET扫描装置的时间偏 移修正值初始化归零; b)选取一个探测器环内的第一探测器晶体, 并与该第一探测器晶体 对面的n个第二探测器晶体形成n个探测器晶体组合对, 第一探测器晶体与任一第二探测器 晶体的连线均穿过所述空心圆柱模体, n为正整数; c)检测符合事件, 计算各符合事件中两 个光子到达第一探测器晶体与相应。

16、第二探测器晶体的飞行时间差, 并对第一探测器晶体与 相应第二探测器晶体检测到的符合事件的飞行时间差依时间累计获取直方图, 所述第一探 测器晶体与相应第二探测器晶体的直方图形成具有两个波峰的柱状图; d)计算所述柱状图 对称中心处的时间值Tc; e)根据计算得到的n个所述柱状图对称中心处的时间值Tc, 更新所 选第一探测器晶体的时间偏移修正值OTAi=OTAi-1+Tci, i为迭代次序, i=1,2,3,4,n; f)按照步骤b)至步骤e)所述的方法, 更新PET扫描装置内各探测器晶体的时间偏移修正值, 并对各探测器晶体上测得的符合事件做时间偏移校正。 0012 上述的PET扫描装置的时间偏移。

17、校正方法, 其中, 一个所述柱状图对称中心处的时 间值Tc的计算如下: Tc=(T1+T2)/2, 其中T1和T2分别为该柱状图两个峰值所对应的时间值。 0013 上述的PET扫描装置的时间偏移校正方法, 其中, 一个所述柱状图对称中心处的时 间值Tc的计算如下: Tc=1/m(TOFAjTOFBj), 其中TOFAj和TOFBj为一次符合事件产生的两个 光子分别到达探测器晶体A和探测器晶体B的飞行时间, m为一对探测器晶体检测到的符合 事件数, j为符合事件, j=1,2,3,m。 0014 上述的PET扫描装置的时间偏移校正方法, 其中, 所述步骤f)中按照步骤b)至步骤 e)所述的方法,。

18、 更新所述PET扫描装置内各探测器晶体的时间偏移修正值的步骤, 进一步包 括以下子步骤: f1)所述步骤b)中所选第一探测器晶体与该第一探测器晶体对面的n个第二 探测器晶体位于同一探测器环内, 按照步骤b)至步骤e)所述的方法, 更新与所选第一探测 器晶体位于同一探测器环内的所有探测器晶体的时间偏移修正值; f2)按照步骤f1)所述的 方法, 更新PET扫描装置各探测器环内的探测器晶体的时间偏移修正值, 称为一次迭代; f3) 按照步骤f2)所述的方法, 多次迭代以更新PET扫描装置的各探测器晶体的时间偏移修正 值, 直至满足预设停步规则。 0015 上述的PET扫描装置的时间偏移校正方法, 。

19、其中, 所述子步骤f3) 之后还包括以下 子步骤: f4)所述步骤b)中所选第一探测器晶体与该第一探测器晶体对面的n个第二探测器 晶体位于两个不同的探测器环内, 按照步骤b)至步骤e)所述的方法, 更新所选第一探测器 晶体的时间值; f5)按照步骤f4)所述的方法, 更新与所选第一探测器晶体位于同一探测器 环内的所有探测器晶体的时间偏移修正值; f6)按照步骤f4)至f5) 所述的方法, 不断更新 PET扫描装置内的探测器晶体的时间偏移修正值, 直至满足预设停步规则。 0016 上述的PET扫描装置的时间偏移校正方法, 其中, 所述步骤f) 中对各探测器晶体上 测得的符合事件做时间偏移校正的步。

20、骤,过程如下: 将每个探测器晶体上测得的符合事件 中的原始时间值扣除该探测器晶体的时间偏移修正值。 0017 上述的PET扫描装置的时间偏移校正方法, 其中, 所述步骤f) 中对各探测器晶体上 说 明 书 2/6 页 5 CN 104434160 B 5 测得的符合事件做时间偏移校正的步骤, 过程如下: 利用符合事件做图像重建时, 将每个探 测器晶体上测得的符合事件中的原始时间值扣除该探测器晶体的时间偏移修正值。 0018 本发明对比现有技术有如下的有益效果: 本发明提供的PET扫描装置及其时间偏 移校正方法, 利用注源的空心圆柱模体计算每个探测器晶体的时间偏移修正值, 并对符合 事件做时间偏。

21、移校正, 充分利用了对时间偏移校正真正有效的模体区域, 直接将无效区域 抛弃, 从而可以有效地提高现有TOF-PET时间偏移校正效率和校正效果, 实现简便可靠。 此 外, 本发明采用更准确的寻峰方法确定对称轴位置, 进一步提高时间定位精度。 附图说明 0019 图1为本发明PET扫描装置结构示意图; 0020 图2为本发明PET扫描装置中形成n个探测器晶体组合对的结构示意图; 0021 图3为本发明PET扫描装置的时间偏移校正流程示意图; 0022 图4为本发明PET扫描装置由每个探测器晶体组合对的直方图形成的具有两个波 峰的柱状图。 0023 图中: 0024 1 圆筒状机架 2 第一探测器。

22、晶体 3 第二探测器晶体 0025 4 空心圆柱模体 5 视野中央位置 6 病床 0026 7 主控计算机 8 电子学系统前端放大与符合系统 具体实施方式 0027 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。 0028 图1为本发明PET扫描装置结构示意图; 图2是本发明PET扫描装置中形成n对探测 器晶体的结构示意图。 0029 请参见图1和图2, 本发明提供的PET扫描装置包括圆筒状机架1、 病床6、 主控计算 机7和电子学系统前端放大与符合系统8。 圆筒状机架1内侧设有第一探测器晶体2和多个第 二探测器晶体3, 如第一探测器晶体2为探测器晶体A, 第二探测器晶体3为探测器晶体B, 探 。

23、测器晶体B设置在探测器晶体A的对面, 探测器晶体A与对面n个探测器晶体B形成n个探测器 晶体组合对, n为正整数。 圆筒状机架1内设有可用于PET扫描装置时间偏移校正的注源的空 心圆柱模体4, 空心圆柱模体4的中心轴和圆筒状机架1的中心轴重叠, 空心圆柱模体4的对 称中心位于PET扫描装置视野范围的中央位置, 即视野中央位置5处。 0030 本发明提供的PET扫描装置, 利用注源的空心圆柱模体4计算每个探测器晶体的时 间偏移修正值, 注源的空心圆柱模体4优选与圆筒状机架1同心同轴。 此外, 注源的空心圆柱 模体4的形状要对称, 盛源部分厚度均匀, 不能变形, 圆度要好; 直径适当大一些, 直径。

24、范围 优选为 (DFOV/2, DFOV) , DFOV为扫描视野范围在径向上的长度; 在轴向上的长度要大于或等于 扫描视野范围FOV在轴向上的长度。 0031 电子学系统前端放大与符合系统8用于相关数据处理, 较佳地, 包括符合事件检测 模块和时间偏移校正模块。 所述符合事件检测模块用于检测符合事件, 计算各符合事件中 两个光子到达一对探测器晶体的飞行时间差, 并对每对探测器晶体检测到的符合事件的飞 行时间差依时间累计获取直方图, 所述每对探测器晶体的直方图形成具有两个波峰的柱状 说 明 书 3/6 页 6 CN 104434160 B 6 图。 所述时间计算修正模块用于计算柱状图对称中心处。

25、的时间值Tc; 根据对称中心处的时 间值Tc计算每个探测器晶体的时间偏移修正值并对各探测器晶体上测得的符合事件做时 间偏移校正。 0032 考虑到TOF-PET计数率=符合计数率+随机计数率+背景计数率, 背景计数率: 指无 源状态下, 系统测到的背景计数率, 来源为: 晶体自发射, 宇宙射线, 电子学白噪声等; 随机 计数率: 在PET所记录的事例包含符合事例和随机事例 (如果将所有非符合事例统称为随机 事例的话) , 随机事例为没有符合上的事例, 来源: 系统的灵敏度小于1, 康普顿散射, 模体吸 收等。 源的强度要使TOF-PET符合计数率远大于背景计数率但又不能使TOF-PET随机计数。

26、率 太大, 源的强度优选使得PET扫描装置的符合计数率大于背景计数率10倍以上并使PET扫描 装置随机计数率小于符合计数率1/10。 0033 图3为本发明PET扫描装置的时间偏移校正流程示意图。 0034 请继续参见图3, 本发明还提供一种PET扫描装置的时间偏移校正方法, 包括如下 步骤: 0035 步骤S301: 在扫描视野的中心位置放置注源的空心圆柱模体, 将PET扫描装置的时 间偏移修正值归零, 使得电子学的所有时间偏移修正值归零; 0036 步骤S302: 选取一个探测器环内的第一探测器晶体2, 并与对面n个第二探测器晶 体3形成n个探测器晶体组合对, n为正整数; 如从探测器晶体。

27、A (Crystal A) 向对面n个探测 器晶体B (Crystal B) 形成n条射线对, 射线对称作: LORi,i=1,2,3n, n为Crystal B总数, 即: 0037 LOR1对应AB1; 0038 LOR2对应AB2; 0039 LOR3对应AB3; 0040 0041 LORn对应ABn。 0042 上述该些射线组成一扇形区域, 每个探测器晶体组合对的连线均穿过注源的空心 圆柱模体4, 充分利用了对时间校正真正有效的模体区域, 直接将中间无效区域抛弃; 将每 条LOR上的事例依时间可以累计出直方图。 0043 步骤S303: 检测符合事件, 计算各符合事件中两个光子到达第。

28、一探测器晶体与相 应第二探测器晶体的飞行时间差, 并对第一探测器晶体与相应第二探测器晶体检测到的符 合事件的飞行时间差依时间累计获取直方图; 所述第一探测器晶体与相应第二探测器晶体 的直方图形成具有两个波峰的柱状图, 如图4所示; 0044 步骤S304: 计算柱状图对称中心处的时间值Tc; 由于空心圆柱模体的对称性, 理想 的柱状图 (TOF Histogram) 应该是关于T=0对称, 但实际中由于探测器晶体中光程差别, 光 电倍增管渡越时间弥散, 信号路径不一致等原因, 导致柱状图的对称中心相对T=0有偏移。 所述柱状图对称中心处时间值的计算如下: 0045 Tc=1/m(TOFAjTO。

29、FBj), 0046 其中, TOFAj和TOFBj为一次符合事件产生的两个伽马光子分别到达探测器晶体A和 探测器晶体B的飞行时间, m为一个探测器晶体组合对检测到的符合事件数, j为符合事件, j =1,2,3,m。 说 明 书 4/6 页 7 CN 104434160 B 7 0047 本发明采用注源的空心圆柱模体后, 除了可以用上述求期望值的方法外, 还可以 用更准确的寻峰方法确定对称轴位置, 进一步提高时间定位精度。 所述柱状图对称中心处 位于两个波峰的中间, 通过拟合或者寻峰得到两个峰值处的时间: T1,T2,则所述柱状图对称 中心处的时间值Tc的计算如下: 0048 Tc=(T1+。

30、T2)/2, 0049 其中, T1,T2分别为该柱状图中两个峰值所对应的时间值。 0050 步骤S305: 根据计算得到的n个所述对称中心处的时间值Tc, 更新所选第一探测器 晶体的时间偏移修正值OTAi=OTAi-1+Tci, i为迭代次序, i=1,2,3,4,n。 0051 步骤S306: 按照步骤302)至步骤305), 更新PET扫描装置内各探测器晶体的时间偏 移修正值, 并对各探测器晶体上测得的符合事件做时间偏移校正。 0052 更新所述PET扫描装置内各探测器晶体的时间偏移修正值的步骤具体包括以下子 步骤: 0053 i)所述步骤302)中所选第一探测器晶体与该第一探测器晶体对。

31、面的n个第二探测 器晶体位于同一探测器环内, 按照步骤302)至步骤305), 更新与所选第一探测器晶体位于 同一探测器环内的所有探测器晶体的时间偏移修正值; 0054 ii)按照步骤i), 更新PET扫描装置各探测器环内的探测器晶体的时间偏移修正 值, 称为一次迭代; 0055 iii)按照步骤ii), 多次迭代以更新PET扫描装置的各探测器晶体的时间偏移修正 值, 直至满足预设停步规则。 0056 对于两维的TOF-PET重建, 利用上述步骤i)和ii)进行同层一次迭代, 或者利用上 述步骤i)至步骤iii)进行同层多次迭代即可精确获得每个探测器晶体的时间偏移修正值 OTAi。 而对于三维。

32、TOF-PET重建, 为了保证时间偏移校正精度, 除了利用上述步骤i)至步骤 iii)进行一次或多次同层迭代更新所述PET扫描装置内各探测器晶体的时间偏移修正值, 还需要继续采用一次或多次跨层迭代方法继续更新所述PET扫描装置内各探测器晶体的时 间偏移修正值。 0057 对于三维TOF-PET重建, 具体来说, 执行上述步骤i)至步骤iii)后, 继续执行下述 步骤: 0058 iv) 所述步骤302)中所选第一探测器晶体与该第一探测器晶体对面的n个第二探 测器晶体位于两个不同的探测器环内, 按照步骤302)至步骤305), 更新所选第一探测器晶 体的时间值; 0059 v) 按照步骤iv),。

33、 更新与所选第一探测器晶体位于同一探测器环内的所有探测器 晶体的时间偏移修正值; 0060 vi) 按照步骤iv)至v) , 不断更新PET扫描装置内的探测器晶体的时间偏移修正值, 直至满足预设停步规则。 跨层迭代时的预设停步规则可以和同层迭代时的预设停步规则不 同, 从而可根据实际需要加快迭代过程或对时间偏移校正精度进行调整。 0061 最后可对获取到的原始数据直接做时间偏移校正, 将得到的时间偏移OTAi下载至 系统只读内存 (EE-FLASH) 。 数据获取时, 将每个符合事件中的原始时间值扣除对应探测器 晶体上的时间偏移修正值OTAi, 按下面方法自动在EE内部扣除: 0062 TOF。

34、i =TOFi-OTAi, 说 明 书 5/6 页 8 CN 104434160 B 8 0063 其中, i为探测器晶体索引。 0064 对获取到的原始数据做时间偏移校正的另外一种方法是, 不直接对原始数据进行 修改, 而是在利用符合事件做图像重建时, 再扣除这个时间偏移修正值, 从而保持原始数据 的完整性。 0065 虽然本发明已以较佳实施例揭示如上, 然其并非用以限定本发明, 任何本领域技 术人员, 在不脱离本发明的精神和范围内, 当可作些许的修改和完善, 因此本发明的保护范 围当以权利要求书所界定的为准。 说 明 书 6/6 页 9 CN 104434160 B 9 图1 说 明 书 附 图 1/4 页 10 CN 104434160 B 10 图2 说 明 书 附 图 2/4 页 11 CN 104434160 B 11 图3 说 明 书 附 图 3/4 页 12 CN 104434160 B 12 图4 说 明 书 附 图 4/4 页 13 CN 104434160 B 13 。

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