CN107507164B - 双层晶体位置查找表的获取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双层晶体位置查找表的获取方法，包括：以表模式采集镥本底单光子事件，并根据镥本底单光子事件生成镥本底单光子事件的泛场图像I1；设置符合时间窗，得到镥本底符合事件，并根据镥本底符合事件生成镥本底符合事件的泛场图像I2；根据泛场图像I2，获取探测器环内层晶体响应顶点P1；在泛场图像I1中扣除泛场图像I2以获取探测器环外层晶体响应的泛场图像I3，并根据探测器环外层晶体响应的泛场图像I3获取探测器环外层响应顶点P2；利用探测器环内层晶体响应顶点P1和探测器环外层响应顶点P2自动生成晶体位置查找表。本发明无需引入额外的放射源就能实现双层晶体的区分，并自动生成查找表。
Description
技术领域
本发明涉及核医学成像技术领域，特别涉及一种双层晶体位置查找表的获取方法。
背景技术
正电子发射断层成像(PET)是一种重要的核医学成像方式，能够用于疾病的早期诊断。PET探测器主要采用离散闪烁晶体阵列耦合光电探测器阵列的设计方法。当伽马光子入射到探测器上，与闪烁晶体发生作用，沉积能量；晶体退激产生大量可见光子，扩散传播后一定概率被光电探测器接收并转换为电信号；使用Anger重心法对多个光电探测器产生的信号进行计算，可以获得伽马光子的作用位置。但是由于探测器实际设计及算法本身问题导致图像发生枕形或桶形失真，实际计算位置并非伽马光子真实作用位置。对于离散晶体阵列探测器需要使用泛场源进行均匀照射，并对采集的泛场图像进行分割，用于获得各个晶体的响应区域，作为探测器系统的晶体位置查找表。
PET晶体位置查找表的制作多数为手动方式。手动方式利用人工交互性操作，对泛场图像画出分割线，对分割完的图像再使用算法进行编号，工作量巨大，耗时耗力，不利于整个PET系统查找表的自动更新，而且手动分割难于保证分割精度。对于自动分割方法，双层晶体PET探测器的泛场图像为双层晶体的叠加，因此，单层晶体探测器的泛场图像的自动分割多数不适合于双层晶体探测器自动分割，且多数算法需要使用校准放射源进行泛场图像采集，不利于日常质控进行。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种双层晶体位置查找表的获取方法。该双层晶体位置查找表的获取方法根据镥天然本底辐射对环内层晶体响应顶点的泛场图像和环外层响应顶点的泛场图像进行自动分割，并自动生成双层晶体探测器的位置查找表，这样无需引入额外的放射源就能完成双层晶体的区分，本发明不仅自动更新、方便、快捷，并且鲁棒性强、速度快、准确率高。
为了实现上述目的，本发明公开了一种双层晶体位置查找表的获取方法，包括以下步骤：以表模式采集镥本底单光子事件，并根据所述镥本底单光子事件生成镥本底单光子事件的泛场图像I1；设置符合时间窗，得到镥本底符合事件，并根据所述镥本底符合事件生成镥本底符合事件的泛场图像I2；根据镥本底符合事件的泛场图像I2，获取探测器环内层晶体响应顶点P1；在泛场图像I1中扣除泛场图像I2以获取探测器环外层晶体响应的泛场图像I3，并根据所述探测器环外层晶体响应的泛场图像I3获取探测器环外层响应顶点P2；利用所述探测器环内层晶体响应顶点P1和所述探测器环外层响应顶点P2自动生成晶体位置查找表。
根据本发明的双层晶体位置查找表的获取方法，根据镥天然本底辐射对环内层晶体响应顶点的泛场图像和环外层响应顶点的泛场图像进行自动分割，并自动生成双层晶体探测器的位置查找表，这样无需引入额外的放射源就能完成双层晶体的区分，本发明不仅自动更新、方便、快捷，并且鲁棒性强、速度快、准确率高。
另外，根据本发明上述实施例的双层晶体位置查找表的获取方法还可以具有如下附加的技术特征：
进一步地，所述根据所述镥本底单光子事件生成泛场图像I1由所有镥本底单光子事件统计生成泛场图像I1。
进一步地，设置符合时间窗是根据探测器环晶体与晶体最大距离，以及探测器固有时间分辨率。
进一步地，获取探测器环内层晶体响应顶点P1的方法具体包括：获取所述泛场图像I1在X,Y方向的投影；根据邻域极值方法分别获取投影在X和Y方向上的预设平均峰位；根据预设平均峰位，生成一个预设顶点阵列；根据均值平移算法和预设顶点阵列，获取探测器环内层晶体响应顶点P1。
进一步地，还包括：根据样条拟合、或者混合高斯拟合、或者平均响应顶点计算再平移，获取探测器环内层晶体响应顶点的泛场图像P1。
进一步地，在泛场图像I1中扣除泛场图像I2以获取探测器环外层晶体响应的泛场图像I3，公式为：
其中，C1、C2分别为泛场图像I1和泛场图像I2总计数，ρ是一个0～1的数。
进一步地，根据所述探测器环外层晶体响应的泛场图像I3获取探测器环外层响应顶点P2具体包括：获取所述泛场图像I2在X,Y方向的投影；根据邻域极值方法分别获取投影在X和Y方向上的预设平均峰位；根据预设平均峰位，生成一个预设顶点阵列；根据均值平移算法和预设顶点阵列，获取探测器环内层晶体响应顶点P2。
进一步地，利用所述探测器环内层晶体响应顶点P1和所述探测器环外层响应顶点P2生成晶体位置查找表，具体包括：计算泛场图像中各像素与带晶体编号的P1和P2中的每个响应顶点的距离，以具有最小距离的响应顶点所带的晶体编号作为泛场图像中的像素的晶体编号。
进一步地，还包括：对错误顶点进行修正。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的双层晶体位置查找表的获取方法的流程图；
图2是根据本发明一个实施例的双层晶体PET探测器环结构图；
图3是根据本发明一个实施例的双层晶体模块。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
以下结合附图描述根据本发明实施例的双层晶体位置查找表的获取方法。
图1是根据本发明一个实施例的双层晶体位置查找表的获取方法的流程图。
如图1所示，根据本发明一个实施例的双层晶体位置查找表的获取方法，包括：
S10：以表模式采集镥本底单光子事件，并根据镥本底单光子事件生成镥本底单光子事件的泛场图像I1。
镥(Lu)同位素中含有2.6％的Lu176，为放射性同位素，具有天然本底辐射，包括β-衰变和级联的三个γ衰变，会在PET上产生单光子事件。
其中，镥本底单光子事件的数据包括能量(E)，位置，和时间(T)，其中位置包括X和Y两个方向。对于泛场图像I1是由所有镥本底单光子事件统计生成的。
S20：设置符合时间窗，得到镥本底符合事件，并根据镥本底符合事件生成镥本底符合事件的泛场图像I2。
在一些实施例中，设置符合时间窗是根据探测器环晶体与晶体最大距离，以及探测器固有时间分辨率，形成镥本底符合事件。
在一些实施例中，可对泛场图像I2进行平滑滤波处理，以降低噪声。
S30：根据镥本底符合事件的泛场图像I2，获取探测器环内层晶体响应顶点P1。
其中，步骤S30具体包括：获取泛场图像I1在X,Y方向的投影。根据邻域极值方法分别获取投影在X和Y方向上的预设平均峰位，其中，预设的平均峰位可以为15个。根据预设平均峰位，生成一个预设顶点阵列，结合图2和3所示，1为探测器环内侧为15×15的阵列，3为SiPM阵列。根据均值平移算法和预设顶点阵列，获取探测器环内层晶体响应顶点P1。
在一些实施例中，还可以根据样条拟合、或者混合高斯拟合、或者平均响应顶点计算再平移，获取探测器环内层晶体响应顶点P1。
在一些实施例中，获取探测器环内层晶体响应顶点P1的过程中还包括：对错误的顶点进行的修正。进一步地，可以通过手动的方式进行修正。
S40：在泛场图像I1中扣除泛场图像I2以获取探测器环外层晶体响应的泛场图像I3，并根据探测器环外层晶体响应的泛场图像I3获取探测器环外层响应顶点的泛场图像P2。
具体来说，在泛场图像I1中扣除泛场图像I2以获取探测器环外层晶体响应的泛场图像I3，公式为：
其中，C1、C2分别为泛场图像I1和泛场图像I2总计数，ρ是一个0～1的数。在本实施例中，
根据探测器环外层晶体响应的泛场图像I3获取探测器环外层响应顶点P2具体包括：获取所述泛场图像I2在X,Y方向的投影。根据邻域极值方法分别获取投影在X和Y方向上的预设平均峰位。根据预设平均峰位，生成一个预设顶点阵列，结合图2和图3所示，2为探测器环外层为16×16的阵列，3为SiPM阵列。根据均值平移算法和预设顶点阵列，获取探测器环内层晶体响应顶点P2。
在一些实施例中，还可以根据样条拟合、或者混合高斯拟合、或者平均响应顶点计算再平移，获取探测器环外层晶体响应顶点P2。
在一些实施例中，获取探测器环内层晶体响应顶点P2的过程中还包括：对错误的顶点进行的修正。进一步地，可以通过手动的方式进行修正。
S50：利用探测器环内层晶体响应顶点P1和探测器环外层响应顶点P2自动生成晶体位置查找表。
步骤S50具体包括：
计算泛场图像中各像素与带晶体编号的P1和P2中的每个响应顶点的距离，以具有最小距离的响应顶点所带的晶体编号作为泛场图像中的像素的晶体编号。其中，与晶体顶点的有效区域内均为所在晶体顶点的晶体编号，有效区域为与晶体顶点有一定距离内的区域。设置有效区域可除去部分散射干扰事件的影响。
根据本发明的双层晶体位置查找表的获取方法，根据镥天然本底辐射对环内层晶体响应顶点的泛场图像和环外层响应顶点的泛场图像进行自动分割，并自动生成双层晶体探测器的位置查找表，这样无需引入额外的放射源就能完成双层晶体的区分，本发明不仅自动更新、方便、快捷，并且鲁棒性强、速度快、准确率高。
此外，术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (9)
1.一种双层晶体位置查找表的获取方法，其特征在于，包括以下步骤：
以表模式采集镥本底单光子事件，并根据所述镥本底单光子事件生成镥本底单光子事件的泛场图像I1；
设置符合时间窗，得到镥本底符合事件，并根据所述镥本底符合事件生成镥本底符合事件的泛场图像I2；
根据镥本底符合事件的泛场图像I2，获取探测器环内层晶体响应顶点P1；
在泛场图像I1中扣除泛场图像I2以获取探测器环外层晶体响应的泛场图像I3，并根据所述探测器环外层晶体响应的泛场图像I3获取探测器环外层响应顶点P2；
利用所述探测器环内层晶体响应顶点P1和所述探测器环外层响应顶点P2自动生成晶体位置查找表。
2.根据权利要求1所述的双层晶体位置查找表的获取方法，其特征在于，所述根据所述镥本底单光子事件生成泛场图像I1由所有镥本底单光子事件统计生成泛场图像I1。
3.根据权利要求1所述的双层晶体位置查找表的获取方法，其特征在于，设置符合时间窗是根据探测器环晶体与晶体最大距离，以及探测器固有时间分辨率。
4.根据权利要求1所述的双层晶体位置查找表的获取方法，其特征在于，获取探测器环内层晶体响应顶点P1的方法具体包括：
获取所述泛场图像I1在X,Y方向的投影；
根据邻域极值方法分别获取投影在X和Y方向上的预设平均峰位；
根据预设平均峰位，生成一个预设顶点阵列；
根据均值平移算法和预设顶点阵列，获取探测器环内层晶体响应顶点P1。
5.根据权利要求4所述的双层晶体位置查找表的获取方法，其特征在于，还包括：根据样条拟合、或者混合高斯拟合、或者均值平移算法，获取探测器环内层晶体响应顶点P1。
6.根据权利要求1所述的双层晶体位置查找表的获取方法，其特征在于，在泛场图像I1中扣除泛场图像I2以获取探测器环外层晶体响应的泛场图像I3，公式为：
其中，C1、C2分别为泛场图像I1和泛场图像I2总计数，ρ是一个0～1的数。
7.根据权利要求1所述的双层晶体位置查找表的获取方法，其特征在于，根据所述探测器环外层晶体响应的泛场图像I3获取探测器环外层响应顶点P2具体包括：
获取所述泛场图像I2在X,Y方向的投影；
根据邻域极值方法分别获取投影在X和Y方向上的预设平均峰位；
根据预设平均峰位，生成一个预设顶点阵列；
根据均值平移算法和预设顶点阵列，获取探测器环内层晶体响应顶点P2。
8.根据权利要求1所述的双层晶体位置查找表的获取方法，其特征在于，利用所述探测器环内层晶体响应顶点P1和所述探测器环外层响应顶点P2生成晶体位置查找表，具体包括：
计算泛场图像中各像素与带晶体编号的P1和P2中的每个响应顶点的距离，以具有最小距离的响应顶点所带的晶体编号作为泛场图像中的像素的晶体编号。
9.根据权利要求4或7所述的双层晶体位置查找表的获取方法，其特征在于，还包括：对错误顶点进行修正。
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