CN105354427B - 一种符合筛选方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种符合筛选方法和装置，其中方法用于对符合过程得到的符合对，在输出至图像重建之前进行进一步筛选；包括：计算所述符合对对应的两个单事件的到达时间差；根据所述两个单事件的空间地址差，获取与所述空间地址差对应的标准时间差；所述标准时间差是当湮灭点位于所述空间地址差对应的符合响应线与视野区域边界的交点位置时两个单事件的到达时间差；在所述到达时间差大于所述标准时间差时，确定所述符合对的湮灭位置位于视野区域之外，丢弃所述符合对。本申请提高了用于图像重建的符合对的准确性。

Description

一种符合筛选方法和装置

技术领域

本申请涉及医疗设备技术，特别涉及一种符合筛选方法和装置。

背景技术

在PET(Positron Emission Computed Tomography，正电子发射型计算机断层显像)装置中，探测器检测到的单事件被送入符合装置进行符合判断，以从这些单事件中选出符合对，将符合对用于后续的图像重建。但是，在PET的符合过程中，通过符合算法得到的符合对，并不一定是实际发生的湮灭光子对。比如，有时可能是由于光子撞击导致的多对光子对的发生时间接近，这些假的符合对由于在符合过程中未被识别到，也会被送到图像重建装置进行图像重建，可能在重建中引入噪声，进而影响图像质量。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种符合筛选方法和装置，以提高用于图像重建的符合对的准确性。

具体地，本申请是通过如下技术方案实现的：

第一方面，提供一种符合筛选方法，所述方法用于对符合过程得到的符合对，在输出至图像重建之前进行进一步筛选；所述方法包括：

计算所述符合对对应的两个单事件的到达时间差；

根据所述两个单事件的空间地址差，获取与所述空间地址差对应的标准时间差；所述标准时间差是当湮灭点位于所述空间地址差对应的符合响应线与视野区域边界的交点位置时两个单事件的到达时间差；

在所述到达时间差大于所述标准时间差时，确定所述符合对的湮灭位置位于视野区域之外，丢弃所述符合对。

第二方面，提供一种符合筛选装置，所述装置用于对符合过程得到的符合对，在输出至图像重建装置之前进行进一步筛选；所述装置包括：

时间差计算模块，用于计算所述符合对对应的两个单事件的到达时间差；

标准时间获取模块，用于根据所述两个单事件的空间地址差，获取与所述空间地址差对应的标准时间差；所述标准时间差是当湮灭点位于空间地址差对应的符合响应线与视野区域边界的交点位置时两个单事件的到达时间差；

定位比较模块，用于在所述到达时间差大于所述标准时间差时，确定所述符合对的湮灭位置位于视野区域之外，丢弃所述符合对。

本申请提供的符合筛选方法和装置，通过根据两个单事件的空间地址差得到对应的标准时间差，并通过标准时间差与实际测量的到达时间差的比较，可以准确确定湮灭点的发生位置，从而可以确定湮灭点是否在FOV内，能够丢弃掉FOV外的符合对，提高用于图像重建的符合对的准确性。

附图说明

图1是本申请一示例性实施例示出的符合筛选的处理过程所处的位置；

图2是本申请一示例性实施例示出的符合筛选方法的原理示意图一；

图3是本申请一示例性实施例示出的符合筛选方法的原理示意图二；

图4是本申请一示例性实施例示出的一种符合筛选方法的流程图；

图5是本申请一示例性实施例示出的一种标准时间差的获取流程；

图6是本申请一示例性实施例示出的标准时间差的计算原理图；

图7是本申请一示例性实施例示出的多重符合的筛选过程示意图；

图8是本申请一示例性实施例示出的一种符合筛选装置的结构图；

图9是本申请一示例性实施例示出的另一种符合筛选装置的结构图；

图10是本申请一示例性实施例示出的又一种符合筛选装置的结构图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

由于PET系统的符合过程得到的符合对，仍然可能包括假符合对，即并非来自同一湮灭事件的光子对，当假符合对引入到后续的图像重建过程中，会降低后续图像重建的质量。因此，本申请旨在提供一种符合筛选方法和装置，将符合得到的符合对进行进一步的筛选，剔除其中的假符合对，提高图像重建的质量。

请参见图1，图1示例了本申请的符合筛选的处理过程所处的位置。探测器探测到的单事件汇总后，先根据事件发生时间进行排序，然后进行时间符合和空间符合的判定，时间符合即找到位于同一时间窗内的时间符合对，空间符合即利用时间符合对中两个单事件的晶体位置之差确定符合响应线，并确定符合响应线是否在视野区域FOV(field of view)内，若在FOV内则空间符合通过。传统方式中，在空间符合通过后，符合对将输出，用于图像重建；而本申请实施例中，在经过时间符合和空间符合得到符合对之后，仍然要进一步筛选，筛选得到的最终符合对才被输出至图像重建。

本申请实施例的符合筛选方法，可以是现场可编程门阵列FPGA(Field－Programmable Gate Array)执行。请结合图2，对该符合筛选方法的原理进行简单说明如下：

外圆环21表示探测器，内圆环22表示FOV的边界即视野区域边界，假设在图2中的位置x1发生了正电子湮灭事件，该事件产生的两个光子将到达探测器上的d1和d2两个位置，被这两个位置的探测器模块探测到单事件的发生，这两个位置可以称为空间地址位置，两个光子到达该位置的时间之差即两个单事件的到达时间差。d1和d2的连线可以称为符合响应线，该符合响应线切割得到的圆弧L经过的晶体个数可以称为两个单事件的空间地址差。

在时间符合和空间符合的判定中，如果两个光子到达d1或d2的到达时间差在时间符合的时间窗内，就确定两个单事件时间符合；如果空间地址差表明符合响应线切割FOV，则表示空间符合通过。但是，即使空间符合通过，湮灭事件的位置点也不一定在FOV内，比如，参见图3的示例，符合响应线经过了FOV，并且到达时间差也在时间窗内，但是可能湮灭点x2位于FOV外，在FOV外的湮灭事件对应的两个单事件不是真符合，应该剔除。本申请实施例即要剔除掉这种类型的符合对。

继续参见图2，本申请实施例的符合筛选方法的原理是，以符合响应线d1-d2对应的湮灭事件为例，对于该湮灭事件，可以计算当湮灭发生在符合响应线与FOV边界的交点位置x3时，对应的两个单事件的到达时间差。并且，如果将该x3对应的时间差称为标准时间差，很容易知道，对于符合响应线d1-d2，如果实际测量的两个单事件的到达时间差小于该标准时间差，则实际湮灭点向FOV内侧移动(如图2的箭头)，如果实际测量的两个单事件的到达时间差大于该标准时间差，则实际湮灭点向FOV外侧移动。因此，只要知道上述的标准时间差，并与实际的到达时间差比较，就可以得知实际的湮灭事件发生点是位于FOV内还是FOV外。比如，在湮灭点x1的位置，两个单事件的到达时间差将小于标准时间差。

基于上述原理，本申请实施例可以计算经过FOV的各条符合响应线对应的标准时间差，而每条符合响应线也对应着一个空间地址差，比如，参见图2的示例，一个空间地址差(圆弧L)对应符合响应线d1-d2，另一个空间地址差(圆弧H)对应符合响应线d3-d4，因此，在本申请例子中，可以建立空间地址差与标准时间差之间的对应关系。而且，这种对应关系的建立，也有助于后续比较过程中对标准时间差的查找，只要根据符合对的空间地址差就可以得到标准时间差，再将标准时间差与实际的单事件到达时间差比较，即可获知湮灭点是否在FOV内，实施起来非常方便。

此外，当PET系统包括至少一个档位的FOV时，可以预先计算得到各个FOV下空间地址差分别对应的标准时间差，当选定使用其中一个FOV时，可以根据空间地址差查找该FOV下对应的标准时间差即可。

图4示例了本申请符合筛选方法的流程，可以包括：

在步骤401中，计算符合对对应的两个单事件的到达时间差。

例如，将符合对的两个单事件的事件发生时间相减，得到到达时间差。

在步骤402中，根据两个单事件的空间地址差，获取与所述空间地址差对应的标准时间差。

其中，标准时间差是当湮灭点位于所述空间地址差对应的符合响应线与视野区域边界的交点位置时两个单事件的到达时间差。

在步骤403中，在到达时间差大于所述标准时间差时，确定符合对的湮灭位置位于视野区域之外，丢弃所述符合对。

由图4的流程可以看到，在对符合对进一步筛选时，可以根据符合对的空间地址差获取对应的标准时间差，并通过将标准时间差与实际的单事件到达时间差比较，即可定位湮灭点的发生位置，从而剔除掉湮灭点在FOV之外的符合对，提高筛选出的符合对的准确性。

本申请实施例可以将上述使用到的标准时间差，预先计算出来并存储到RAM中，并且可以将空间地址差与存储对应的标准时间差的RAM空间(可以称为目标存储空间)地址关联，相当于作为该RAM地址标识，方便根据空间地址差查找对应的目标存储空间获取对应的标准时间差。

标准时间差的获取，可以按照图5所示的流程：

501、根据所述空间地址差，得到所述空间地址差对应的弧长，并计算所述弧长对应的符合响应线上的第一弦长。

502、根据勾股定理和第一弦长，计算得到所述符合响应线上的第二弦长，所述第二弦长是符合响应线位于视野区域内的弦长。

503、根据所述第一弦长、第二弦长和光子飞行速度，计算当湮灭点位于所述符合响应线与视野区域边界的交点位置时两个单事件的到达时间差作为所述标准时间差。

结合图6来说明图5所示的计算标准时间差的过程：假设圆弧L对应的空间地址差是c，该空间地址差c对应的标准时间差，是图6中的湮灭点位于x3时，对应本次湮灭的两个单事件分别到达空间地址位置d1和d2的到达时间差。光子的飞行速度是已知为光速，因此，如果能够得到两个光子的飞行距离(d1-x3)和(x3-d2)，那么根据距离和速度就可以分别计算两个光子的飞行时间，从而得到两者的到达时间差。

为了得到光子飞行距离，本实施例可以计算两个弦长，分别为：符合响应线的长度(d1-d2)、以及符合响应线与FOV边界的两个交点之间的弦长(d5-x3)，可以将(d1-d2)称为第一弦长，将(d5-x3)即符合响应线位于FOV内的弦长称为第二弦长。当计算得到这两个弦长之后，那么光子的飞行距离就可以得到，比如，一个飞行距离(d1-x3)＝[(d1-d2)-(d5-x3)]/2+(d5-x3)，另一个飞行距离(x3-d2)＝[(d1-d2)-(d5-x3)]/2。

因此，需要计算上述的两个弦长即第一弦长和第二弦长。可以将第一弦长用M表示，将第二弦长用m表示。两者可以按照如下方式计算：

如下公式：L/2πR＝c/N……….(1)

其中，参见图6，L为符合响应线d1-d2切割外圆环21得到的一个弧长，R为外圆环的半径，c为d1和d2之间的空间地址差(即L所经过的晶体个数)，N为探测器环即外圆环所占用的晶体个数。在公式(1)中，R为已知，c为空间符合时已经计算出的空间地址差，N也已知，因此可以计算得到L。

根据弧长L，以及弧长弦长之间的关系公式，可以计算第一弦长M。弧长弦长之间的关系公式可以参见如下几个公式的推导：

弧长公式：L＝nR……….(2)

其中，n为圆心角，则结合图6所示，L＝aR，其中，a为圆心角。

弦长公式M＝2R*sin(a/2)……….(3)

将公式(2)和公式(3)结合得到M＝2R*sin(a/2)＝2R*sin(L/2R)…….(4)

在公式(4)中，L已知，R已知，可以计算得到M。

接着，在计算得到M的基础上，图6中的直角三角形“O-s-d2”中，(s-d2)的长度是M/2，R已知，根据勾股定理可以得到h。然后在小直角三角形“O-s-x3”中，r是已知的FOV的半径，h已经得到，则可以根据勾股定理计算(s-x3)，再2*(s-x3)＝m，得到第二弦长。

综上，在计算标准时间差时，可以根据弧长公式、弦长公式、勾股定理等计算出第一弦长M和第二弦长m，接着根据这两个弦长就可以得到，在符合响应线与FOV边界的交点位置发生湮灭事件时两个光子的飞行距离，结合光子的飞行速度，就可以得到该次湮灭事件对应的单事件到达时间差，即标准时间差，将该标准时间差与本次湮灭事件的空间地址差对应。

本实施例的符合筛选方法，通过结合符合对的两个单事件的到达时间差以及空间地址差，可以更准确的定位湮灭点的发生位置，获知湮灭事件发生在FOV内部或者外部，从而将发生在FOV外部的湮灭对应的符合对剔除，进一步提高用于图像重建的符合对的准确性。

在另一个例子中，如果执行上述符合筛选方法的符合对，是由多重符合中得出的符合对，那么本实施例在对符合对进行标准时间差和到达时间差的比较定位湮灭位置之后，还可以继续进行一次能量筛选。

具体的，参见图7的示例，以逐个匹配的时间符合方式为例，可以通过逐个匹配的方式执行时间符合判定，得到图7中所示的圆圈中的标识1、2、3、4、5这五个单事件，并且这五个单事件是经过时间符合得到的多重符合。逐个匹配的方式即时间窗的开始单事件一直在往后移动，当前两个单事件在同一符合时间窗时，时间窗的初始位变成第二个单事件，以此类推。例如，在逐个匹配的方式中，如果单事件1与单事件2在同一符合时间窗，单事件2与单事件3在同一符合时间窗，以此类推，直至单事件4与单事件5在同一符合时间窗，而单事件5与单事件6不在同一符合时间窗，那么，单事件1、2、3、4、5就是多重符合的一组单事件。假如，单事件1与单事件2在同一符合时间窗，单事件2与单事件3不在同一符合时间窗，那么单事件1与单事件2就是一对两重符合的时间符合对，可以直接送至空间符合判定。当然，也可以使用段匹配的方式得到多重符合的一组单事件，该段匹配的方式即第一个单事件一直作为开始单事件，直至找到不是在同一个时间窗的单事件，变更开始单事件为该事件并进行该事件所在的下一个时间窗的判断，不再详举。

请继续参见图7，仍以逐个匹配方式为例，对于上述以逐个匹配方式得到的多重符合，即单事件1、2、3、4、5，其中，符合对(1,2)，(2,3)，(3,4)，(4,5)四对符合对是通过逐个匹配方式得到的四对时间符合对，已经能够确定这四对符合对是时间符合对，而方框71中包括几个符合对是多重符合中可能出现的准时间符合对，例如，符合对(1,3)，(2,4)，(3,5)，(1,4)，(2,5)，(1,5)，这些准时间符合对由于没有经过逐个匹配，尚不确定符合对中的两个单事件是否在同一符合时间窗内，则需要继续进行时间判断，判断上述的准时间符合对的两个单事件是否在同一个时间窗内，如果都在则这些符合对都会送至下一个处理模块，进行空间符合。其中多重符合的准符合对个数为C² _n,n为单事件个数。

比如，图7中示例的方框72中是对准时间符合对经过时间判断之后得到的满足在同一时间窗内条件的时间符合对，比如，被剔除掉的符合对(2,5)，(1,5)其中的两个单事件是不在同一符合时间窗内。这些符合对经过空间符合后，得到(1,3)，(2,4)，(3,5)，(4,5)。而逐个匹配方式得到的(1,2)，(2,3)，(3,4)，(4,5)四对符合对经过空间符合后，只有符合对(1,2)满足空间符合的条件。即，对于图7中示例的包含五个单事件的多重符合，最终得到(1,2)，(1,3)，(2,4)，(3,5)，(4,5)五个同时通过了时间符合判定和空间符合判定的符合对。

对上述五个符合对再执行本实施例的符合筛选方法，即通过时间差的比较定位湮灭点的实际位置，从而剔除掉一些符合对，最终剩余符合对(1,3)，(3,5)，(4,5)，这些符合对的时间差小于或等于标准时间差。此时，可以看到剩余的这几个符合对有个特点，即符合对之间存在相同的空间地址位置，这也是在多重符合中可能出现的情况。

例如，符合对(1,3)和符合(3,5)之间，都存在单事件“3”，根据一个发生位置只能有一个符合对的原则，这个单事件通常不可能与两个单事件均构成符合对。因此，本实施例可以通过能量筛选机制，只要出现相同空间地址位置的符合对，比如上述的存在共同的单事件，则进行能量对比，选择能量较大值的符合对，舍弃能量较小值。

单事件的能量一般在接收光子时便可确定，比如，511KeV，光子被晶体接收之后会变成相应能量的光信号，可以通过光电倍增管将晶体产生的可见光信号转化为电信号输出，然后此电信号会通过A/D器件对模拟的电信号进行数字化，最终得到的能量便是已经被量化的数字，该数字可以体现当初光子被接收的能量等级，能量比较就会变成数字比较。一般正常的光子会得到较高的能量等级，但是如果是一些在飞行过程中被撞击之后偏离原方向，最后被认定为与另外一个光子或多个光子处于一个时间窗的光子，他的能量会在撞击过程损失，所以本实施例可以根据能量比较来筛选符合对。

参见图7所示的例子，任意两个符合对存在相同空间地址位置时，按照上述原则进行能量比对，最终可以选择得到能量最大值的符合对作为真符合对，可以称为目标符合对，丢弃其他符合对。例如，结合参见图7，对于符合对(1,3)，(3,5)，(4,5)，其中，(1,3)、(3,5)之间能量对比后选择能量较大的(3,5)，(3,5)，(4,5)之间能量对比后选择能量较大的(4,5)，而后在(3,5)，(4,5)之间选择(3,5)。

本实施例的符合筛选方法，通过利用湮灭点定位结合能量筛选，可以在多重符合中选择出更准确的符合对，进一步提高图像重建的符合对的准确性。

本申请实施例还提供了一种符合筛选装置，用于执行上述的符合筛选方法，该装置例如可以是用于执行上述方法的FPGA中的功能部分。如下的装置描述对该装置的结构做简单说明，具体的各模块的工作原理可以结合方法实施例所述。如图8所示，该装置可以包括：时间差计算模块81、标准时间差获取模块82和定位比较模块83。

时间差计算模块81，用于计算符合对对应的两个单事件的到达时间差；

标准时间获取模块82，用于根据两个单事件的空间地址差，获取与所述空间地址差对应的标准时间差；所述标准时间差是当湮灭点位于空间地址差对应的符合响应线与视野区域边界的交点位置时两个单事件的到达时间差；

定位比较模块83，用于在所述到达时间差大于所述标准时间差时，确定所述符合对的湮灭位置位于视野区域之外，丢弃所述符合对。

进一步的，标准时间获取模块82，用于由所述空间地址差对应的目标存储空间中获取所述标准时间差；所述标准时间差存储在存储器中，并且将所述空间地址差与所述存储器中的目标存储空间的地址相关联，所述目标存储空间用于存储空间地址差对应的标准时间差。

进一步的，参见图9，若所述符合对是多重符合中的符合对，所述装置还包括：位置判断模块84，用于对于同一时间窗的多重符合对得到的各个符合对中，选择到达时间差小于或等于所述标准时间差的目标符合对，并判断各个所述目标符合对中是否存在空间地址位置相同的符合对。

能量筛选模块85，用于若存在空间地址位置相同的符合对，则选择能量最大值的目标符合对作为真符合对，丢弃其他符合对。

例如，多重符合中的各个符合对，按照逐个匹配方式或段匹配方式获得。

进一步的，参见图10，该装置还可以包括：标准时间差获得模块86，用于通过如下处理获得标准时间差：

根据所述空间地址差，得到所述空间地址差对应的弧长，并计算所述弧长对应的符合响应线上的第一弦长；

根据勾股定理和第一弦长，计算得到所述符合响应线上的第二弦长，所述第二弦长是符合响应线位于视野区域内的弦长；

根据所述第一弦长、第二弦长和光子飞行速度，计算当湮灭点位于所述符合响应线与视野区域边界的交点位置时两个单事件的到达时间差作为所述标准时间差。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种符合筛选方法，其特征在于，所述方法用于对符合过程得到的符合对，在输出至图像重建之前进行进一步筛选；所述方法包括：

计算所述符合对对应的两个单事件的到达时间差；

根据所述两个单事件的空间地址差，获取与所述空间地址差对应的标准时间差；所述标准时间差是当湮灭点位于所述空间地址差对应的符合响应线与视野区域边界的交点位置时两个单事件的到达时间差；

在所述到达时间差大于所述标准时间差时，确定所述符合对的湮灭位置位于视野区域之外，丢弃所述符合对；

所述标准时间差的获得，包括如下处理：

根据所述空间地址差，得到所述空间地址差对应的弧长，并计算所述弧长对应的符合响应线上的第一弦长；

根据勾股定理和第一弦长，计算得到所述符合响应线上的第二弦长，所述第二弦长是符合响应线位于视野区域内的弦长；

根据所述第一弦长、第二弦长和光子飞行速度，计算当湮灭点位于所述符合响应线与视野区域边界的交点位置时两个单事件的到达时间差作为所述标准时间差。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标准时间差存储在存储器中，并且将所述空间地址差与所述存储器中的目标存储空间的地址相关联，所述目标存储空间用于存储空间地址差对应的标准时间差；

所述获取与所述空间地址差对应的标准时间差，包括：由所述空间地址差对应的目标存储空间中获取所述标准时间差。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若所述符合对是多重符合中的符合对，则所述方法还包括：

对于同一时间窗的多重符合对得到的各个符合对中，选择到达时间差小于或等于所述标准时间差的目标符合对，并判断各个所述目标符合对中是否存在空间地址位置相同的符合对；

若存在空间地址位置相同的符合对，则选择能量最大值的目标符合对作为真符合对，丢弃其他符合对。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述多重符合中的各个符合对，按照逐个匹配方式或者段匹配方式获得。

5.一种符合筛选装置，其特征在于，所述装置用于对符合过程得到的符合对，在输出至图像重建装置之前进行进一步筛选；所述装置包括：

时间差计算模块，用于计算所述符合对对应的两个单事件的到达时间差；

标准时间获取模块，用于根据所述两个单事件的空间地址差，获取与所述空间地址差对应的标准时间差；所述标准时间差是当湮灭点位于空间地址差对应的符合响应线与视野区域边界的交点位置时两个单事件的到达时间差；

定位比较模块，用于在所述到达时间差大于所述标准时间差时，确定所述符合对的湮灭位置位于视野区域之外，丢弃所述符合对；

所述装置还包括：

标准时间差获得模块，用于通过如下处理获得标准时间差：

根据所述空间地址差，得到所述空间地址差对应的弧长，并计算所述弧长对应的符合响应线上的第一弦长；

根据勾股定理和第一弦长，计算得到所述符合响应线上的第二弦长，所述第二弦长是符合响应线位于视野区域内的弦长；

根据所述第一弦长、第二弦长和光子飞行速度，计算当湮灭点位于所述符合响应线与视野区域边界的交点位置时两个单事件的到达时间差作为所述标准时间差。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，

所述标准时间获取模块，用于由所述空间地址差对应的目标存储空间中获取所述标准时间差；所述标准时间差存储在存储器中，并且将所述空间地址差与所述存储器中的目标存储空间的地址相关联，所述目标存储空间用于存储空间地址差对应的标准时间差。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，若所述符合对是多重符合中的符合对，所述装置还包括：

位置判断模块，用于对于同一时间窗的多重符合对得到的各个符合对中，选择到达时间差小于或等于所述标准时间差的目标符合对，并判断各个所述目标符合对中是否存在空间地址位置相同的符合对；

能量筛选模块，用于若存在空间地址位置相同的符合对，则选择能量最大值的目标符合对作为真符合对，丢弃其他符合对。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述多重符合中的各个符合对，按照逐个匹配方式或者段匹配方式获得。