CN103108591A - 正电子放射断层摄影系统、重构装置及距离比决定方法 - Google Patents

正电子放射断层摄影系统、重构装置及距离比决定方法 Download PDF

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CN103108591A CN2012800017425A CN201280001742A CN103108591A CN 103108591 A CN103108591 A CN 103108591A CN 2012800017425 A CN2012800017425 A CN 2012800017425A CN 201280001742 A CN201280001742 A CN 201280001742A CN 103108591 A CN103108591 A CN 103108591A
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Abstract

在实施方式的正电子放射断层摄影系统中，决定部在系统的X-Y平面内，决定将2个结晶(10)各自的左端点连结的第一边缘线、将2个结晶各自的右端点连结的第二边缘线、以及与符合计数管(25)有关的基准线(50)。投影部将体素(40)的第一面的第一中心点(56)投影到基准线(50)上来决定第一投影点(65)，将体素的第二面的第二中心点(56)投影到基准线(50)上来决定第二(65)投影点。计算部计算包含第一边缘线在内的直线与基准线(50)之间的交点及包含第二边缘线在内的直线与基准线(50)之间的交点中的某一方与第一投影点之间的第一距离、该一方的交点与第二投影点之间的第二距离。距离比决定部基于第一及第二距离，决定X-Y平面中的第一距离比。

Description

正电子放射断层摄影系统、重构装置及距离比决定方法
技术领域
本发明的实施方式涉及正电子放射断层摄影系统、重构装置及距离比决定方法。
背景技术
以往，在正电子放射断层摄影系统中，在将PET图像重构的过程中，使用特定的算法，计算对于符合计数线(LOR：Line Of Response)或符合计数管(TOR：Tube Of Response)及体素(voxel)的检测概率。这里所称的检测概率，是从体素放出的光子被任意一对结晶检测到的概率。用于计算该检测概率的要素包括LOR或TOR与体素之间的几何概率(也称为几何效率)，但是由于计算该几何概率时的计算误差，有时产生不均匀的人为因素。
在先技术文献
非专利文献
非专利文献1：Jurgen J.Scheins，et al.，″Analytical Calculationof Volumes-of-Intersection for Iterative，Fully 3-D PETReconstruction″，IEEE Transactions on Medical Imaging，Vol.25，No.10，pp.1363-1369，October 2006
发明内容
发明所要解决的课题
本发明所要解决的课题为，提供一种能够消除不均匀的人为因素的正电子放射断层摄影系统、重构装置及距离比决定方法。
解决课题所采用的手段
实施方式的正电子放射断层摄影系统，决定距离比，该距离比用于计算在正电子放射断层摄影系统的重构空间内由2个结晶规定的符合计数管与体素之间的几何概率，该正电子放射断层摄影系统具备决定部、投影部、计算部以及距离比决定部。决定部在所述正电子放射断层摄影系统的X-Y平面内，决定将所述2个结晶各自的左端点连结的第一边缘线、将所述2个结晶各自的右端点连结的第二边缘线、及与所述符合计数管有关的基准线。投影部在所述X-Y平面内，将所述体素的第一面的第一中心点投影到所述基准线上来规定第一投影点，将所述体素的第二面的第二中心点投影到所述基准线上来规定第二投影点。计算部计算包含所述第一边缘线在内的直线与所述基准线之间的交点及包含所述第二边缘线在内的直线与所述基准线之间的交点中的某一方的交点与所述第一投影点之间的第一距离、以及所述一方的交点与所述第二投影点之间的第二距离。距离比决定部基于所述第一距离及所述第二距离，决定所述X-Y平面内的第一距离比。
附图说明
通过阅读以下的说明并参照附图，能够更深入地理解本公开。另外，这些附图只是作为实施方式的非限制性的实施例而提供的。
图1表示正电子放射断层摄影(PET：Positron Emission Tomography)检测器的环。
图2A是表示计算几何概率的各种方法的图。
图2B是表示计算几何概率的各种方法的图。
图2C是表示计算几何概率的各种方法的图。
图3A是表示用于计算体素的交叉面积的2维(2D)法的图。
图3B是表示用于计算体素的交叉面积的2维(2D)法的图。
图3C是表示用于计算体素的交叉面积的2维(2D)法的图。
图4A是表示用于选定用于计算距离比的平面的实施方式的图。
图4B是表示用于选定用于计算距离比的平面的实施方式的图。
图5A是表示用于选定用于投影的体素的适当的边的实施方式的图。
图5B是表示用于选定用于投影的体素的适当的边的实施方式的图。
图5C是表示用于选定用于投影的体素的适当的边的实施方式的图。
图6A是表示用于计算距离比及几何概率的实施方式的图。
图6B是表示用于计算距离比及几何概率的实施方式的图。
图7A是表示结晶的边的选定及体素的中心的投影方向的图。
图7B是表示结晶的边的选定及体素的中心的投影方向的图。
图8A是本公开的方法的流程图。
图8B是本公开的方法的流程图。
图9A是表示将本公开的方法应用于平行光束单一光子放射计算机断层摄影(SPECT：Single Photon Emission Computed Tomography)成像装置的图。
图9B是表示将本公开的方法应用于平行光束单一光子放射计算机断层摄影(SPECT：Single Photon Emission Computed Tomography)成像装置的图。
图10是表示安装有本公开的实施方式的计算机系统的图。
具体实施方式
本说明书所记载的实施方式涉及，在医疗成像装置中的3维重构中，利用区域模拟体积系统模型(area-simulating-volume system model)的前方及后方投影。
正电子放射断层摄影(PET：Positron Emission Tomography)的利用在医用成像的领域中逐渐增加。在PET成像中，通过注射、吸入或口服摄取，放射性药剂被注入图1所示的摄像对象的被检体15。放射性药剂投放后，药剂由于其物理性质及分子生物学性质而集中在人体(即被检体15)内的特定的部位。药剂的实际的空间分布、药剂的累积程度、及从投放到最终排出为止的过程的动态，都可能是临床上有意义的因子。在该过程中，附着于放射性药剂的正电子放射体，根据半衰期及分支比等同位素的物理性质而放出正电子。
放射性原子核素放出正电子，放出的正电子与电子碰撞时，发生湮灭现象。并且，由于碰撞而正电子与电子湮灭。大多数情况下，通过湮灭现象，产生向大致180度方向放出的2个511keV的伽马光子，由设置于PET环20的1对结晶10检测这2个伽马光子。通过引出将1对结晶10的中心间连结的线、即符合计数线(LOR：Line Of Response)，或描绘将1对结晶10的对应的顶点连结而形成的多面体、即符合计数管(TOR：Tube OfResponse)，能够以较高的概率找出原来的湮灭位置。该过程不过是识别可能发生相互作用的线(或管)，但是通过将这些线(或管)大量累积，并且使用将断层重构的过程，能够推定原来的分布。除了上述2个闪烁现象的位置以外，如果能够利用正确的定时(数百皮秒以内)，则通过计算飞行时间(TOF：Time Of Flight)，能够得到发生这些现象的概率较高的、与沿着上述线(或管)的其位置有关的进一步的信息。
上述检测过程需要重复大量的湮灭现象。为了决定能执行该成像处理所需的次数(即，现象的对)，需要对每个成像事例进行解析，在典型的长度100cm的氟脱氧葡萄糖(FDG：fluorodeoxyglucose)的研究中的当前应用中需要重复数亿的次数。重复这些次数所需的时间由药剂的注入量及扫描仪的灵敏度和计数能力决定。
总之，通过PET重构过程，从(已知的)PET系统中记录的数据(data)可以知道被检体内的(未知的)同位素的量和位置。PET重构过程中的基本课题之一是求出检测概率，该检测概率表示从体素放出的光子能够被任意的1对结晶10检测到的概率。
为了解决该课题，将特定的算法设计为，计算对于LORi或TORi及特定的体素j的检测概率aij。式(1)表示在反复型的有序子集期待值最大化(OSEM：Ordered Subset Expectation Maximization)重构中使用的一般式。
(数学式1)
f ‾ j k + 1 = f ‾ j k Q j Σ i ∈ Su b t a ij Y i Σ j ′ = 1 m a ij f ‾ j ′ k + R i + S i · · · ( 1 )
在式(1)中，aij是体素j贡献于TORi的概率，Qj是在Subt中将全部可能的aij合计而得到的标准化项，fj是体素j的活度，Yi表示在TORi内检测到的光子，Subt是第t个子集，Ri及Si分别是沿着TORi的偶发符合计数及随机符合计数。
在式1中，aij根据通常不同的物理效果，如式(2)所示，能够分解为多个成分。
aij＝cij×灵敏度ij×分辨率ij×衰减率i×TOFij×...…(2)
在此，cij为几何概率，是aij的重要系数，此外，通过本说明书中公开的实施方式来计算。
cij的解析计算，几乎都是以放射性原子核在体素内均匀分布为默认的前提。因此，TOR与体素交叉的体积与概率cij成正比。1个体素的体积为单位体积的情况下，cij能够如式(3)所示由交叉体积直接表示。
(数学式2)
Figure BDA00002614917000051
实际上，特别是在圆锥光束X线计算机断层摄影(CT：ComputedTomography)、圆锥、扇状或平行光束单一光子放射计算机断层摄影(SPECT：Single Photon Emission Computed Tomography)、及PET等非平行排列的系统中，交叉体积未必容易计算。
为了定量地将PET图像重构，需要尽量正确的系统响应矩阵。因此，基本条件是正确地计算几何概率。此外，在诊疗现场，重构的快慢非常重要。因此，为了满足该条件，需要迅速且正确的算法。
本公开对用于计算距离比的方法、装置及系统进行说明，该距离比用于计算在医用成像装置的重构空间内由2个结晶规定的TOR与体素之间的几何概率。该方法包括：在医用成像装置的X-Y平面内决定第一边缘线的步骤，该第一边缘线将2个结晶各自的左端点连结，包含位于左端点间的中间的第一中间点；在X-Y平面内决定第二边缘线的步骤，该第二边缘线将2个结晶各自的右端点连结，包含位于右端点间的中间的第二中间点；在X-Y平面内将TOR的中间线决定为与第一中间点及第二中间点交叉的线的步骤；在X-Y平面内，为了规定第一投影点而将体素的第一面的第一中心点沿着第一边缘线的方向投影到中间线上的步骤；在X-Y平面内，为了规定第二投影点而将体素的第二面的第二中心点沿着第二边缘线的方向投影到中间线上的步骤；计算第一及第二中间点中的一方与第一投影点之间的第一距离、第一及第二中间点中的所述一方与第二投影点之间的第二距离的步骤；以及在X-Y平面内基于第一距离及第二距离决定第一距离比的步骤。
本公开的方法还包括对规定符合计数线的2个结晶分别决定中心的步骤。此外，该方法包括基于符合计数线与X-Y平面中的正X轴之间的角度来决定体素的第一面的第一中心点及体素的第二面的第二中心点的步骤。
此外，该方法包括：在医用成像装置的Y-Z平面或X-Z平面内决定第三边缘线的步骤，该第三边缘线将2个结晶各自的前端点连结，包含第一z线点；在Y-Z平面或X-Z平面内决定第四边缘线的步骤，该第四边缘线将2个结晶的各自的后端点连结，包含第二z线点；在Y-Z平面或X-Z平面内将与Z轴平行的TOR的z线决定为与第一z线点及第二z线点交叉的线的步骤；在Y-Z平面或X-Z平面内，为了规定第三投影点而将体素的第三面的第三中心点沿着第三边缘线的方向投影到z线上的步骤；在Y-Z平面或X-Z平面内，为了规定第四投影点而将体素的第四面的第四中心点沿着第四边缘线的方向投影到z线上的步骤；计算第一及第二z线点中的一方与第三投影点之间的第三距离、第一及第二z线点中的一方与第四投影点之间的第四距离的步骤；以及在Y-Z平面或X-Z平面内基于第三距离及第四距离决定第二距离比的步骤。
本公开的方法还包括通过将第一距离比和第二距离比相乘来计算交叉体积的步骤。此外，该方法还说明了体素的第一面及体素的第二面位于体素的相对侧、及体素的第三面及体素的第四面位于体素的相对侧的情况。
如上所述，无法容易地计算交叉体积30(如图2A～2C所示)。因此，为了克服实现的困难性，或者在有效的时间内进行计算，使用大量的近似法。前述的方法如图2A～2C所示，能够分类为3个类别。1维(1D)法计算交叉线的长度5、即(单一光或多重光的)线-长度模型或点-栅格模型等的线形插值。图2A是单一光的线-长度模型的例子。
图2B是计算体素40的正确或概算的交叉面积35的2维(2D)法的例子。在该方法中，包括三角形差分法、细长片-面积模型、高斯(gauss)插值、旋转插值(在图3A中示出)、距离驱动型的方法(在图3B中示出)、及通过面积加权后的迭代插值。在CT中使用的1个2D法是所谓的距离驱动型的方法，如图3B所示，将检测器收集器(bin)及体素40的边投影到规定的面上，计算重合的面积。该方法与3D法相比，提供优良的画质。
与其他2种方法相比，3维(3D)法提供最高的图像品质和定量的精度。图2C表示计算体素40的正确或概算的交叉体积30的3D法的一例。在该方法中，包括求出全部的交叉点并计算交叉体积的解析算法、以及如图3C所示将体素细分为多个副体素并计数投影到结晶10内部的副体素的中心的数量的细分化算法。为了计算细分化算法的误差，可以使用式(4)。
误差≤(2N2-4)/N3…(4)
例如，如果N等于32，则误差为6.2％以下。
但是，上述方法存在特定的缺点。例如，1D及2D法虽然较快，但是尤其在目前通常使用的3D的PET重构中，定量的精度较差，经常引入人为因素。此外，3D法为了计算几何概率而需要较长的时间，这妨碍了向商品的应用。细分化法是典型的低速3D算法。例如，为了生成20环的PET系统及128×128×20个体素对于所有可能的LOR的几何概率，即使使用8个中央处理装置(Central Processing Unit：CPU)，使用323个副体素还是需要约134小时。此外，距离驱动型的方法应用在CT中，但是向PET的应用尚未能被使用。此外，如果直接使用距离驱动型的方法，则产生PET中的人为因素和非对称性问题。
本公开的实施方式计算TOR25和体素40重合的面积，并在3D的PET重构中的系统响应矩阵中将该面积应用为概算的交叉体积30。本公开的实施方式的算法被称为区域模拟体积(area-simulating-volume：ASV)算法，其中将面积作为X-Y平面及Y-Z(或X-Z)平面中的2个距离比之积而分别计算。
在圆筒形的PET系统中，TOR25由6个平面(即，2个检测器平面及通过将1对结晶10的8个顶点连结而形成的4个平面)形成。大多数情况下，任意2个结晶都相互不平行，因此，其他4个平面除了几个特殊情况外，大多数情况下都不与对置的平面平行。由于该几何学的特殊性，在计算距离比时需要特定的方法，在这一点上，本公开的实施方式与在CT中使用的上述方法不同。
[共通平面的选择]
ASV算法的1个步骤为，选择或选定用于计算距离比的适当的共通平面。在CT中使用的距离驱动型的方法(distance-driven method)中，固定的Y-Z平面或X-Z平面被选择为用于映射体素40的边及结晶10的边的共通平面。通过该选定，在PET重构中产生若干人为因素。该问题可以通过图4A所示的例子来说明。随着任意的体素40接近X-Z平面(即，在该2D的例子中为X轴)，距离比減少。因此，该比随着共通平面的位置而变化。因此，不同的TOR根据TOR相对于X-Z平面的相对位置而具有不同的算法误差。这种情况下，由于不均匀的误差而在前方/后方投影中观察到人眼能够看到的人为因素。例如假定为TOR1及TOR2分别具有5％及2％的计算误差。这时，若TOR1及TOR2能够在无误差下接受100的光子，则分别加上上述误差后，接受105及102的光子。其结果，由于这些误差而产生不均匀的人为因素。如果算法误差是均匀的(例如3％)，则2个TOR无人为因素地接受相同数量的光子。
在本公开的实施方式中，为了克服上述问题，选定具有适应性的共通平面。该平面通过2个结晶10的边缘线上的2个中间点55，与X-Y平面垂直。例如，在图4B中，共通平面沿着中间线50(也就是说，沿着中间线50与纸面垂直)。具有适应性的某共通平面在每个TOR中不同，但是能够始终位于TOR25的中心。另外，ASV法能够应用于具有多面体形状的TOR。因此，该方法能够提供能够消除上述不均匀的人为因素的均匀的算法误差。
[体素的边的选择]
ASV算法是近似法，有时因算法自身而产生误差。因此，需要将算法误差最小化而使几何概率接近真实的值。在映射过程中，选择或选定体素40的适当的边是将算法误差最小化时的重要步骤。
在ASV算法中，基于面的中心来选定体素的边。尤其是，各体素40具有6个面，因此具有6个面的中心(在图5A中，以L、R、U、D、F、B表示)。6个中心中的4个投影到共通平面上而形成交叉面积。在本公开的实施方式中，投影过程被分为2个步骤。
在第一步骤中，体素40的2个中心点56在X-Y平面内投影到共通平面的中间线50(参照图4B)上，形成投影点65。箭头52及53用于表示来自前述的体素40的投影。箭头52与TOR25的左侧的边缘线平行，箭头53与TOR25的右侧的边缘线平行。
在第二步骤中，体素40的其他2个中心点56在Y-Z平面或X-Z平面内被投影到与Z轴平行的线上。
如图6A所示，箭头62及63用于表示来自前述的体素40的投影。箭头62与TOR25的左侧的边缘线70平行，箭头63与TOR25的右侧的边缘线70平行。详细情况在以下的[距离比及几何概率的计算]这项中示出。
在第一步骤中，2个中心点56根据TOR25的朝向而从L-R或U-D中选择或选定。(将2个结晶10的中心连结的)中心线45与+X轴之间的角度决定应选定的中心(L-R或U-D)。图5B表示前述的角度可能所处的各种区域。例如，(将2个结晶10的中心连结的)中心线45与+X轴之间的角度位于区域1中的情况下，选定中心U及D，其他情况下选定中心L及R。在下个例子中，能够使该选定的理由变得清楚。图5C表示错误地选定了U和D的例子。因此，在图5C中，若取代L和R而选定了U和D，则中间点55和中心点56之间的距离比等于1。但是，交叉体积30不等于1。
在第二步骤中，中心F及B始终被选择或选定为投影对象。但是，根据中心线45与+Z轴之间的角度来决定Y-Z平面或X-Z平面的选定。如果角度位于区域1中，则选定X-Z平面，其他情况下选定Y-Z平面。
[距离比及几何概率的计算]
决定了体素40的边(即面的中心)之后，ASV算法是，通过将这些中心点56沿着特定的方向投影到中间线50或(后述的)z线60上，形成投影点65。为了决定投影方向，从各结晶的平均的相互作用的深度(depth-of-interaction：DOI)中的平面上的长方形的边(在图7A中示出)来选定4个中点57。该平均的DOI中的平面由光子和结晶的相互作用的平均深度(例如结晶10的长度的40％)决定。并且，投影方向如下那样赋予。即，如图7B所示，左90及右100的线决定X-Y平面中的体素40的L(或U)及R(或D)的投影方向，前110及后120的线决定Y-Z/X-Z平面中的体素40的F及B的投影方向。
如上述那样，中心L-R或U-D被投影到中间线50上，如图6A所示，中心F-B被投影到与Z轴平行的线(称为“z线”60)上。为了投影F-B而选择z线60的理由在于，投影到Y-Z平面或X-Z平面之后，TOR25的2个结晶10形成2个长方形(或节段)。这种情况下，将2个结晶10的中心点连结的中心线45与将结晶10的左侧或右侧的侧面的中间点连结的另2个线70平行，成为图6A所示的状态。因此，距离比不受z线60的位置影响，不产生不均匀的人为因素。另外，z线60上的点75可以与中间线50上的点55一致，也可以与中间线50上的点55不同。
另外，体素40位于TOR25的边缘线之间时，距离比等于1。
在ASV算法中，几何概率等于距离比W1和W2之积，如图4B及图6A所示，在X-Y平面及Y-Z(或X-Z)平面中计算。即，通过下式(5)计算。
(数学式3)
c ij = ( W 1 ) ij × ( W 2 ) ij = ( a a + b × c c + d ) ij · · · ( 5 )
图6B表示体素40向共通平面的投影、及TOR与共通平面交叉的形状。这样，a×c是共通平面中的、体素40与TOR25的交叉面积85。在1个实施方式中，虽然该交叉部分的高度并不总是这样，但是将其设想为单位长度。因此，cij成为交叉体积30。这一概念是本公开的算法被称为“区域模拟体积”的理由。
总之，本公开的实施方式计算TOR与体素重合的面积，并在3D的PET重构中的系统响应矩阵中将计算出的重合的面积作为概算的交叉体积来应用。ASV算法中将该面积分别作为X-Y及Y-Z(或X-Z)平面中的2个距离比之积来计算。在计算X-Y平面中的距离比的1个例子中，包含以下步骤。1)求出将TOR的2个边缘线的中间点连结的线、即TOR的中间线。2)将体素的边的2个中心点沿着2个边缘线投影到中间线上。3)求出2个中间点与2个投影点之间的距离比。
图8A及8B表示在PET等医用成像装置的重构空间内计算距离比的方法，该距离比用于计算体素40与由2个结晶10规定的TOR25之间的几何概率。在步骤100中，决定第一边缘线，该第一边缘线在医用成像装置的X-Y平面内将2个结晶各自的左端点连结，包含位于左端点间的中间的第一中间点。在步骤110中，决定第二边缘线，该第二边缘线在X-Y平面内将2个结晶各自的右端点连结，包含位于右端点间的中间的第二中间点。
接着，在步骤120中，决定与第一中间点及第二中间点交叉的线、即X-Y平面中的TOR的中间线。在步骤130中，体素的第一面的第一中心点在X-Y平面内沿着第一边缘线的方向投影到中间线上，来规定第一投影点。并且，在步骤140中，体素的第二面的第二中心点在X-Y平面内沿着第二边缘线的方向投影到中间线上，来规定第二投影点。
在步骤150中，计算第一及第二中间点中的一方与第一投影点之间的第一距离，并且还计算第一及第二中间点中的所述一方与第二投影点之间的第二距离。接着，在步骤160中，基于第一距离及第二距离，决定X-Y平面中的第一距离比。
此外，在步骤170中，决定第三边缘线，该第三边缘线将医用成像装置的Y-Z平面或X-Z平面中的2个结晶各自的前端点连结，包含第一z线点。在步骤180中，决定第四边缘线，该第四边缘线将Y-Z平面或X-Z平面中的2个结晶各自的后端点连结，包含第二z线点。
接着，在步骤190中，决定在Y-Z平面或X-Z平面中与Z轴平行并且与第一z线点及第二z线点交叉的线，即TOR的z线。在步骤200中，体素的第三面的第三中心点在Y-Z平面或X-Z平面内沿着第三边缘线的方向投影到z线上，来规定第三投影点。然后，在步骤210中，体素的第四面的第四中心点在Y-Z平面或X-Z平面内沿着第四边缘线的方向投影到z线上，来规定第四投影点。
在步骤220中，计算第一及第二z线点中的一方与第三投影点之间的第三距离，并且计算第一及第二z线点中的一方与第四投影点之间的第四距离。接着，在步骤230中，基于第三距离及第四距离，决定Y-Z平面或X-Z平面中的第二距离比。最后，在步骤240中，通过将第一及第二距离比相乘来计算交叉体积。
本公开的方法也可以应用于CT或SPECT等其他医用成像装置。在CT成像中，即使TOR的形状的等级从多面体降至圆锥，为了计算几何概率Cij也可以使用ASV算法，由此宁愿将算法简化。在SPECT成像中，TOR可以设为从直角平行六面体、三角柱到并行光束准直仪、扇形光束准直仪或圆锥光束准直仪用的角锥等各种形状。多面体TOR可以包含全部上述的形状，所以几乎不用对ASV算法进行修正就可以使用。例如，通过具有并行光束准直仪的SPECT，能够与PET时同样地计算2个距离比，但是共通平面现在固定在Y＝0或X＝0，并且将结晶的边连结的线相互平行，所以投影方向相对于体素的1对边是相同的。图9A及9B表示ASV算法向具有并行光束准直仪的SPECT成像装置的应用。尤其是，图9A表示X-Y平面中的距离比，图9B表示Y-Z平面中的距离比。
[图像品质及计算速度]
区域模拟体积算法提供优良的图像品质，其品质与由3D法(例如细分化法)生成的图像品质比较接近。但是，ASV算法所花的时间远少于交叉体积法。例如，在ASV算法中，为了对48环的PET的80的角度生成所有几何概率，约花费247秒，但是在交叉体积法中需要29626秒(使用4个CPU存在100倍的差)。
上述PET系统的各种构成要素可以使用计算机系统或可编程的逻辑来实施。图10表示能够实施本公开的实施方式的计算机系统1201。计算机系统1201也可以包括重构装置及/或PET系统的例如各种处理部(即，决定部、投影部、计算部、距离比决定部、及交叉体积计算部)，由它们执行上述的过程。
计算机系统1201为了对用于存储信息及命令的硬盘1207或可移动介质驱动器1208(例如软盘(注册商标)驱动器(floppy disk drive)、只读CD驱动器、读写CD驱动器、CD唱片电唱机、磁带驱动器、及可移动光磁驱动器)等的1个以上的存储装置进行控制，而包括与总线1202耦合的盘控制部1206。存储装置也可以使用适当的设备接口(例如小型计算机系统接口(SCSI：Small Computer System Interface)、集成电路设备(IDE：Integrated Device Electronics)、扩展IDE(E-IDE：Enhanced-IDE)、直接存储器存取(DMA：Direct Memory Access)或Urtra DMA)，而追加到计算机系统1201中。
此外，计算机系统1201也可以包括：专用逻辑装置(例如面向特定用途的集成电路(ASIC：Application Specific Integrated Circuit))、或可构筑逻辑装置(例如单纯可编程逻辑装置(SPLD：Simple ProgrammableLogic Device)、复杂可编程逻辑装置(CPLD：Complex Programmable LogicDevice)、及现场可编程门阵列(FPGA：Field Programmable Gate Array))。
此外，计算机系统1201为了对用于向计算机用户显示信息的触屏显示器或液晶显示器(LCD：Liquid Crystal Display)等显示器1210进行控制，也可以包含与总线1202耦合的显示器控制部1209。计算机系统包括用于与计算机用户对话并向处理器1203提供信息的键盘1211或定点设备1212等输入装置。定点设备1212例如也可以是将指示信息和指令选择向处理器1203通信并控制显示器1210上的光标的移动的鼠标、追踪球、相对触摸屏传感器的手指、或定点杆。
计算机系统1201通过执行包含在主存储器1204等存储器中的1个以上命令的1个以上序列的处理器1203，执行本公开的处理步骤的一部分或全部。这样的命令也可以从硬盘1207或可移动介质驱动器1208等其他计算机可读介质读入主存储器1204。为了执行主存储器1204中包含的命令序列，也可以使用多重处理构成的1个以上的处理器。在其他实施方式中，硬接线电路可以代替软件命令，或与该软件命令组合使用。因此，实施方式不限于硬件的电路构成和软件的某个特定组合。
如上述那样，计算机系统1201包括用于保持按照本公开的示教而程序化后的命令且容纳数据构造、表、记录、或本说明书中记载的其他数据的至少1个的计算机可读介质或存储器。计算机可读介质的例子有：CD、硬盘、软盘(注册商标)、磁带、光磁盘、可编程ROM(PROM：Programmable ROM)、(可擦除PROM(EPROM：Erasable PROM)、电气可擦除PROM(EEPROM：Electrically Erasable PROM)、快擦EPROM)、动态RAM(DRAM：Dynamic RAM)、静态RAM(SRAM：Static RAM)、同步DRAM(SDRAM：Synchronous DRAM)、或任意的其他磁介质、CD(例如CD-ROM)、或任意的其他光学介质、穿孔卡、纸磁带、或具备穿孔图案的其他物理介质。
本公开包含用于对计算机系统1201进行控制，使用于实施本实施方式的1个或多个装置工作，使计算机系统1201能够与人类用户对话的、在计算机可读介质的某1个或组合中存储的软件。这样的软件包括设备驱动器、操作系统、及应用软件，但是不限于这些例子。这样的计算机可读介质还包括用于执行在实施本实施方式时执行的处理的全部或一部分(处理被分散的情况下)的本公开的计算机程序制品。
本实施方式的计算机编码装置包含脚本、可编译程序、动态链接库(DLL：Dynamic Link Library)、Java(注册商标)类、及完整可执行程序，但不限于此，也可以是任意的可编译或可执行的编码机构。此外，为了提高性能、可靠性、及/或成本效果，本实施方式的处理的一部分也可以被分散。
用语“计算机可读介质”在本说明书中使用时，是指与向执行用的处理器1203提供命令有关的任意的非暂时性介质。计算机可读介质包括非易失性介质或易失性介质，但不限于此，可以采用多种形态。非易失性介质例如包括硬盘1207、可移动介质驱动器1208等的光盘、磁盘及光磁盘。易失性介质包括主存储器1204等动态存储器。另一方面，传输介质包括包含形成总线1202的电线的同轴电缆、铜线及光纤。此外，传输介质也可以采用在电波及红外线数据通信之间生成的声波或光波的形态。
在执行针对执行用的处理器1203的1个以上命令的1个以上序列时，可以使用各种形态的计算机可读介质。例如，命令也可以最初保持在远程计算机的磁盘中。远程计算机能够将用于实施本公开的全部或一部分的命令远程加载到动态存储器中，使用调制解调器，通过电话线来发送命令。对于计算机系统1201，也可以由本地的调制解调器通过电话线来接收数据，并将该数据载入总线1202中。总线1202将数据传输给主存储器1204，处理器1203从该主存储器1204将命令取出并执行。主存储器1204接受的命令，根据需要也可以在由处理器1203执行前或执行后存储在硬盘1207或1208中。
此外，计算机系统1201包括与总线1202耦合的通信接口1213。通信接口1213例如提供与连接于区域网(LAN：Local Area Network)1215或因特网等其他通信网络1216的网络链接1214耦合的双向数据通信。例如，通信接口1213也可以是用于与任意的包交换LAN连接的网络接口卡。作为其他例子，通信接口1213也可以是综合服务数字网(ISDN：IntegratedServices Digital Network)卡。也可以安装有无线链接。在任意的这样的实施方式中，通信接口1213收发用于传递数字数据流的电信号、电磁信号、或光学信号，该数字数据流表示各种类型的信息。
网络链接1214通常经由1个以上网络将数据通信提供给其他数据装置。例如，网络链接1214经由局域网1215(例如LAN)或通信网络1216，通过由提供通信服务的服务提供商操作的设备，向其他计算机提供连接。局域网1214及通信网络1216例如使用传输数字数据流的电信号、电磁信号、或光学信号及相关的物理层(例如CAT5电缆、同轴电缆、光纤等)。经由各种网络的信号和经由位于网络链接1214上且与计算机系统1201之间交换数字数据的通信接口1213的信号也可以通过基带信号或基于载波的信号来实施。基带信号作为表示数字数据位的流动的非调制电脉冲来传输数字数据，在此，用语“位”表示记号，应广义地理解，各记号至少传输1个以上的信息位。此外，数字数据也可以用于通过由导电性介质传播或经由传播介质作为电磁波发送的振幅偏移编码信号、相位偏移编码信号、及/或频率偏移编码信号等对载波进行调制。因此，数字数据也可以通过“布线”通信信道来作为非调制基带数据发送，及/或通过对载波进行调制，而在与基带不同的规定的频带的范围内发送。计算机系统1201能够通过网络1215及1216、网络链接1214、及通信接口1213来收发包含程序代码的数据。此外，网络链接1214也可以经由LAN1215与便携信息终端(PDA：Personal Digital Assistant)、膝上型计算机、便携电话等便携设备1217连接。
另外，在上述实施方式中，说明了决定部规定位于2个结晶各自的左端点的中间的第一中间点和位于2个结晶各自的右端点的中间的第二中间点，并决定通过第一中间点及第二中间点的中间线的情况的例子。但是，实施方式不限于此，可以使用与TOR有关的任意的基准线。例如，决定部也可以将沿着2个结晶的检测面中的某一方的直线规定为基准线，也可以将从体素观察时被规定在2个结晶的某一个的外侧的任意的直线规定为基准线。并且，这种情况下，决定部在PET系统的X-Y平面内，决定将2个结晶各自的左端点连结的第一边缘线和将2个结晶各自的右端点连结的第二边缘线之后，计算部计算包含第一边缘线在内的直线与基准点之间的交点及第二边缘线与基准点之间的交点中的某一方的交点与第一投影点之间的第一距离、以及该一方的交点与第二投影点之间的第二距离。
此外，在上述实施方式中，说明了投影部在PET系统的X-Y平面内，将第一中心点沿着第一边缘线的方向投影到TOR的中间线上来规定第一投影点，将第二中心点沿着第二边缘线的方向投影到TOR的中间线上来规定第二投影点的情况的例子。但是，实施方式不限于此，也可以沿着任意的方向将第一中心点及第二中心点投影到基准线上。例如，投影部也可以沿着TOR的中间线等基准线的垂线，将第一中心点及第二中心点投影到基准线上，从而规定第一投影点及第二投影点。
说明了某特定的实施方式，但这些实施方式只是作为事例提示，不意图限定发明的范围。实际上，本说明书中说明的新的方法及系统能够以各种方式来具体化。此外，只要不脱离本发明的范围，在本说明书中说明的方法及系统中，可以进行各种省略、置换及变更。后附的权利要求及其等价物用于将被认为包含在本发明的范围和精神内的方式或变更包含在有效范围内。

Claims (11)

1.一种正电子放射断层摄影系统，决定距离比，该距离比用于计算在正电子放射断层摄影系统的重构空间内由2个结晶规定的符合计数管与体素之间的几何概率，该正电子放射断层摄影系统具备：
决定部，在所述正电子放射断层摄影系统的X-Y平面内，决定将所述2个结晶各自的左端点连结的第一边缘线、将所述2个结晶各自的右端点连结的第二边缘线、及与所述符合计数管有关的基准线；
投影部，在所述X-Y平面内，将所述体素的第一面的第一中心点投影到所述基准线上来规定第一投影点，将所述体素的第二面的第二中心点投影到所述基准线上来规定第二投影点；
计算部，计算包含所述第一边缘线在内的直线与所述基准线之间的交点及包含所述第二边缘线在内的直线与所述基准线之间的交点中的某一方的交点与所述第一投影点之间的第一距离、以及所述一方的交点与所述第二投影点之间的第二距离；以及
距离比决定部，基于所述第一距离及所述第二距离，决定所述X-Y平面内的第一距离比。
2.如权利要求1所述的正电子放射断层摄影系统，
所述决定部规定位于所述2个结晶各自的左端点的中间的第一中间点和位于所述2个结晶各自的右端点的中间的第二中间点，将通过所述第一中间点及所述第二中间点的中间线决定为所述基准线，
所述计算部，计算所述第一中间点及所述第二中间点中的某一方的中间点与所述第一投影点之间的距离，作为所述第一距离，并且计算所述一方的中间点与所述第二投影点之间的距离，作为所述第二距离。
3.如权利要求1或2所述的正电子放射断层摄影系统，
所述投影部在所述X-Y平面内，将所述第一中心点沿着所述第一边缘线的方向投影到所述基准线上来规定所述第一投影点，将所述第二中心点沿着所述第二边缘线的方向投影到所述基准线上来规定所述第二投影点。
4.如权利要求1或2所述的正电子放射断层摄影系统，
所述决定部还决定用于规定符合计数线的所述2个结晶各自的中心。
5.如权利要求1或2所述的正电子放射断层摄影系统，
所述决定部还基于所述X-Y平面中的所述符合计数线与正X轴之间的角度，决定所述体素的所述第一面的所述第一中心点及所述体素的所述第二面的所述第二中心点。
6.如权利要求1或2所述的正电子放射断层摄影系统，
所述决定部还决定在所述正电子放射断层摄影系统的Y-Z平面内或X-Z平面内将所述2个结晶各自的前端点连结的第三边缘线、在所述Y-Z平面内或所述X-Z平面内将所述2个结晶各自的后端点连结的第四边缘线、以及在所述Y-Z平面内或所述X-Z平面内与Z轴平行并且通过位于所述第三边缘线上的第一z线点及位于所述第四边缘线上的第二z线点的z线，
所述投影部还在所述Y-Z平面内或所述X-Z平面内将所述体素的第三面的第三中心点沿着所述第三边缘线的方向投影到所述z线上来规定第三投影点，还将所述体素的第四面的第四中心点沿着所述第四边缘线的方向投影到所述z线上来规定第四投影点，
所述计算部还计算所述第一z线点及所述第二z线点中的某一方的z线点与所述第三投影点之间的第三距离、以及所述一方的z线点与所述第四投影点之间的第四距离，
所述距离比决定部基于所述第三距离及所述第四距离，在所述Y-Z平面内或X-Z平面内决定第二距离比。
7.如权利要求1或2所述的正电子放射断层摄影系统，
还具备交叉体积计算部，所述交叉体积计算部通过将所述第一距离比和所述第二距离比相乘，计算交叉体积。
8.如权利要求1或2所述的正电子放射断层摄影系统，
所述体素的所述第三面及所述体素的所述第四面位于所述体素的相对侧。
9.如权利要求1或2所述的正电子放射断层摄影系统，
所述体素的所述第一面及所述体素的所述第二面位于所述体素的相对侧。
10.一种重构装置，决定距离比，该距离比用于计算在医用成像装置的重构空间内由2个结晶定义的符合计数管与体素之间的几何概率，该再构筑装置具备：
决定部，在所述医用成像装置的X-Y平面内，决定将所述2个结晶各自的左端点连结的第一边缘线、将所述2个结晶各自的右端点连结的第二边缘线、及与所述符合计数管有关的基准线；
投影部，在所述X-Y平面内，将所述体素的第一面的第一中心点投影到所述基准线上来规定第一投影点，将所述体素的第二面的第二中心点投影到所述基准线上来规定第二投影点；
计算部，计算包含所述第一边缘线在内的直线与所述基准线之间的交点及包含所述第二边缘线在内的直线与所述基准线之间的交点中的某一方的交点与所述第一投影点之间的第一距离、以及所述一方的交点与所述第二投影点之间的第二距离；以及
距离比决定部，基于所述第一距离及所述第二距离，决定所述X-Y平面内的距离比。
11.一种距离比决定方法，决定距离比，该距离比用于计算在医用成像装置的重构空间内由2个结晶定义的符合计数管与体素之间的几何概率，该距离比决定方法包括：
在所述医用成像装置的X-Y平面内，决定将所述2个结晶各自的左端点连结的第一边缘线、将所述2个结晶各自的右端点连结的第二边缘线、及与所述符合计数管有关的基准线；
在所述X-Y平面内，将所述体素的第一面的第一中心点投影到所述基准线上来规定第一投影点，将所述体素的第二面的第二中心点投影到所述基准线上来规定第二投影点；
计算包含所述第一边缘线在内的直线与所述基准线之间的交点及包含所述第二边缘线在内的直线与所述基准线之间的交点中的某一方的交点与所述第一投影点之间的第一距离、以及所述一方的交点与所述第二投影点之间的第二距离的步骤；以及
基于所述第一距离及所述第二距离，决定所述X-Y平面内的距离比。
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