CN110301926B - 确定晶体固有效率的方法、装置、存储介质及医疗设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种确定晶体固有效率的方法、装置、存储介质及医疗设备，用以提高PET系统的工作效率，该确定晶体固有效率的方法用于PET系统中，所述PET系统的探测器包括多个探测环，每个探测环包括多个探测器模块，每个探测器模块包括多个晶体，所述方法包括：通过多个预设的能窗采集各个晶体的本底辐射的单事件数据；基于所述单事件数据，确定各个晶体的真符合事件的有效事件的数目，以及多符合事件的有效事件的数目；根据所述真符合事件的有效事件的数目和多符合事件的有效事件的数目获得各个晶体的固有效率。
Description
技术领域
本申请涉及医疗图像技术领域，尤其涉及一种确定晶体固有效率的方法、装置、存储介质及医疗设备。
背景技术
正电子发射计算机断层成像(Positron Emission Tomography，PET)系统是先进的大型医用科研和临床诊断系统。PET系统的探测器包括多个探测环，每个探测环包括多个探测器模块(Block)，每个探测器模块包括多个晶体。PET系统的工作原理为：将放射性核素注射到受检者体内，放射性核素发生衰变产生的正电子与受检者体内的负电子发生湮灭反应，放射出一对传播方向相反的γ光子，在探测器探测到该γ光子对后，可以根据γ光子对的时间差估算出湮灭点发生的位置，从而重建出放射性核素在受检者体内的分布图像，其中探测到γ光子对的两个晶体之间的连线称为响应线(Line Of Response,LOR)。
为了使重建出来的图像能够正确反映放射性核素活度的分布情况，需要确定LOR的灵敏度校正因子，以保证PET系统的每条LOR的灵敏度一致性。LOR的灵敏度校正因子与LOR上两个晶体的晶体固有效率有关，相关技术中在计算晶体固有效率时，一般将外置放射源，例如圆柱源，置于视场(Field Of View，FOV)中心，采集放射源发出的γ光子对，然后借助于采集的真符合数据计算晶体固有效率。而仅采用真符合数据计算晶体固有效率时，为了减小统计误差影响，需要长时间采集真符合数据，从而降低了PET系统的工作效率。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种确定晶体固有效率的方法、装置、存储介质及医疗设备，用以提高PET系统的工作效率。
第一方面，本申请实施例提供了一种确定晶体固有效率的方法，所述方法用于PET系统中，所述PET系统的探测器包括多个探测环，每个探测环包括多个探测器模块，每个探测器模块包括多个晶体，所述方法包括：
通过多个预设的能窗采集各个晶体的本底辐射的单事件数据；
基于所述单事件数据，确定各个晶体的真符合事件的有效事件的数目，以及多符合事件的有效事件的数目；
根据所述真符合事件的有效事件的数目和多符合事件的有效事件的数目获得各个晶体的固有效率。
上述方法，晶体固有效率的确定不仅利用了真符合数据，还利用了多符合数据，相比于仅采用真符合数据计算晶体固有效率的方法，在相同统计量情况下，可以缩短数据采集时间，因而可以提高PET系统的工作效率。
在一可能的实现方式中，所述通过多个预设的能窗采集各个晶体的本底辐射的单事件数据，包括：
通过预设的β粒子能窗、第一γ光子能窗和第二γ光子能窗分别采集各个晶体的本底辐射的单事件数据。
在一可能的实现方式中，所述单事件数据包括：能量信息；
所述基于所述单事件数据，确定各个晶体的真符合事件的有效事件的数目，以及多符合事件的有效事件的数目，包括：
根据单事件数据与能窗的匹配规则，对所述单事件数据对应的单事件进行判定，确定真符合事件中能量信息满足第一γ光子能窗的单事件为第一真符合事件的第一有效事件，和/或真符合事件中能量信息满足第二γ光子能窗的单事件为第二真符合事件的第二有效事件，以及三符合事件中能量信息满足第一γ光子能窗的单事件或能量信息满足第二γ光子能窗的单事件为三符合事件的第三有效事件；
分别统计各个晶体的第一有效事件的第一数目、第二有效事件的第二数目，以及第三有效事件的第三数目；
所述根据所述真符合事件的有效事件的数目和多符合事件的有效事件的数目获得各个晶体的固有效率，包括：
取任意一个晶体作为目标晶体，根据目标晶体的各有效事件的数目各自计算第一真符合事件对应的第一晶体效率、第二真符合事件对应的第二晶体效率，以及三符合事件对应的第三晶体效率；
基于所述第一晶体效率、第二晶体效率和第三晶体效率，得到目标晶体的固有效率。
在一可能的实现方式中，所述单事件数据还包括：时间信息和位置信息；
所述匹配规则包括：
当符合时间窗内采集到两个单事件数据，其中一个单事件数据的能量信息满足β粒子能窗，另一个单事件数据的能量信息满足第一γ光子能窗，且所述两个单事件数据的位置信息满足非相邻探测器模块时，则所述能量信息满足第一γ光子能窗的单事件为第一真符合事件的第一有效事件；
当符合时间窗内采集到两个单事件数据，其中一个单事件数据的能量信息满足β粒子能窗，另一个单事件数据的能量信息满足第二γ光子能窗，且所述两个单事件数据的位置信息满足非相邻探测器模块时，则所述能量信息满足第二γ光子能窗的单事件为第二真符合事件的第二有效事件；
当符合时间窗内采集到三个单事件数据，其中第一个单事件数据的能量信息满足β粒子能窗，第二个单事件数据的能量信息满足第一γ光子能窗，第三单事件数据的能量信息满足第二γ光子能窗，且第一个单事件数据的位置信息与所述两个γ光子单事件数据的位置信息均满足非相邻探测器模块时，则所述第二个单事件数据对应的单事件和所述第三单事件数据对应的单事件均为三符合事件的第三有效事件。
在一可能的实现方式中，该方法还包括：
预先创建能量与全能峰探测效率的对应关系表；
所述基于所述第一晶体效率、第二晶体效率和第三晶体效率，得到目标晶体的固有效率，包括：
根据本底辐射的粒子能量和湮灭辐射的粒子能量分别查找所述对应关系表，分别得到本底辐射的粒子对应的全能峰探测效率和湮灭辐射的粒子对应的全能峰探测效率；所述本底辐射的粒子包括第一γ光子和第二γ光子；
基于所述本底辐射的粒子对应的全能峰探测效率和湮灭辐射的粒子对应的全能峰探测效率，确定所述第一γ光子对应的第一效率转换系数，以及所述第二γ光子对应的第二效率转换系数；其中，所述效率转换系数用于表示晶体在本底辐射的粒子能量下的全能峰探测效率与在湮灭辐射的粒子能量下的全能峰探测效率的比值；
将所述第一晶体效率与所述第一效率转换系数的倒数相乘、所述第二晶体效率与所述第二效率转换系数的倒数相乘、所述第三晶体效率与所述第一效率转换系数的倒数和所述第二效率转换系数的倒数相乘并求和，得到目标晶体的固有效率。
该方法中，利用预先创建的能量与全能峰探测效率的对应关系表计算晶体固有效率，这样可以提高晶体固有效率的准确性。
在一可能的实现方式中，所述预先创建能量与全能峰探测效率的对应关系表，包括：
在相同测量条件下，分别测量晶体在不同粒子能量下的全能峰探测效率；所述不同粒子能量包括本底辐射的粒子能量和湮灭辐射的粒子能量；
根据测量得到的所述全能峰探测效率拟合出能量-全能峰探测效率曲线；
将所述能量-全能峰探测效率曲线离散化后，根据离散点的能量和全能峰探测效率建立能量与全能峰探测效率的对应关系表，所述离散点的能量包括本底辐射的粒子能量和湮灭辐射的粒子能量。
第二方面，本申请实施例还提供了一种确定晶体固有效率的装置，包括用于执行第一方面或第一方面的任意可能的实现方式中的确定晶体固有效率的方法的模块。
第三方面，本申请实施例还提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现第一方面或第一方面的任意可能的实现方式中的确定晶体固有效率的方法的步骤。
第四方面，本申请实施例还提供了一种医疗设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现第一方面或第一方面的任意可能的实现方式中的确定晶体固有效率的方法的步骤。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种确定晶体固有效率的方法的流程示意图；
图2为本申请实施例中176Lu同位素的衰变能级图；
图3为本申请实施例提供的一种晶体本底辐射的原理示意图；
图4为本申请实施例提供的一种晶体固有效率获取的原理示意图；
图5为本申请实施例提供的确定晶体固有效率的装置的第一种结构示意图；
图6为本申请实施例提供的确定晶体固有效率的装置的第二种结构示意图；
图7为本申请实施例提供的医疗设备的结构示意图。
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。
在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
目前，在PET系统采集受检者的数据的过程中，由于受到晶体固有效率、几何效应、与计数率相关的探测器模块效应等因素影响，PET系统的每条LOR具有不同的灵敏度，使得采集的数据数目与受检者体内实际发出的数据数目存在差别，进而重建出来的图像无法正确的反映受检者体内放射性核素活度的分布情况。
为了使重建出来的图像能够正确反映放射性核素活度的分布情况，需要确定LOR的灵敏度校正因子，以保证PET系统的每条LOR的灵敏度一致性。LOR的灵敏度校正因子与LOR上两个晶体的晶体固有效率有关，相关技术中在计算晶体固有效率时，一般将外置放射源，例如圆柱源，置于视场(Field Of View，FOV)中心，采集放射源发出的γ光子对，然后借助于采集的真符合数据计算晶体固有效率。而仅采用真符合数据计算晶体固有效率时，为了减小统计误差影响，需要长时间采集真符合数据，从而降低了PET系统的工作效率。
基于此，本申请实施例提供了一种确定晶体固有效率的方法、装置、存储介质及医疗设备。
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
参见图1，本申请实施例提供了一种确定晶体固有效率的方法，用于PET系统中，该PET系统的探测器包括多个探测环，每个探测环包括多个探测器模块，每个探测器模块包括多个晶体，该方法包括如下步骤：
S101、通过多个预设的能窗采集各个晶体的本底辐射的单事件数据。
其中，单事件数据可以包括时间信息、能量信息(例如能量标识，表示单事件对应的粒子能量)、位置信息等。
能窗表示允许通过的能量值的范围，只有能量值处于能窗范围内的粒子才允许通过。
该实施例中，PET系统中的晶体是具有本底辐射的晶体(例如含有镥元素(176Lu)的晶体)，176Lu同位素的半衰周期约为3.7*1010年，故在十几年的使用时间内，由于本底辐射产生的计数率基本可以看作是不变的。176Lu同位素的衰变能级图如图2所示，176Lu在自然的状态下会发生β-衰变，同时伴随发出三种不同能量级别的γ光子，能量分别为307KeV，202KeV，88KeV，衰变发出的β粒子在晶体中发生电离效应，释放出589KeV左右的能量，释放出的能量会被β粒子所在晶体探测到，即176Lu衰变发出的β粒子会被晶体“吸收”。同时，176Lu衰变发出的部分γ光子逃离该晶体，在视野中飞行一段时间，被PET系统中的环形探测器中另一个晶体探测到，如图3所示，图3为本申请实施例提供的一种晶体本底符合事件的示意图，其中，过程1表示晶体i中的176Lu衰变时，β粒子被晶体i“吸收”，发出的γ光子被晶体j接收到，过程2表示与过程1相反的过程。
如果符合时间窗内采集到一个本底辐射的β粒子和至少一个本底辐射的γ光子，则这一个本底辐射的β粒子和至少一个本底辐射的γ光子称为一个本底符合事件，本底符合事件包括真符合事件和三符合事件，例如，探测到的589KeV的β粒子的单事件与探测到的307KeV的γ粒子的单事件可以形成一个真符合事件，探测到的589KeV的β粒子的单事件与探测到的202KeV的γ粒子的单事件可以形成另一个真符合事件，而88KeV的γ粒子由于能量太低通常不能被探测到，探测到的589KeV的β粒子的单事件、探测到的307KeV的γ粒子的单事件，以及探测到的202KeV的γ粒子的单事件可以形成一个三符合事件。
由于采集到的本底符合事件中β粒子以概率1被单个晶体i(或j)吸收，具体如图3所示，而γ粒子从该单个晶体i(或j)中飞出打到对面单个晶体j(或i)上被单个晶体j(或i)接收，因此，本底符合事件形成的LOR效率反映的是单个晶体j(或i)接收γ粒子的效率(β粒子的作用在于借助于它确定出它对应的γ光子)。但是，在PET系统实际使用过程中，受检者体内发出的是2个511KeV的γ光子，其分别被两个晶体所吸收的符合事件反映一对晶体接受γ光子对的效率。
在一些实施例中，上述通过多个预设的能窗采集各个晶体的本底辐射的单事件数据，可以包括：
通过预设的β粒子能窗、第一γ光子能窗和第二γ光子能窗分别采集各个晶体的本底辐射的单事件数据。
例如：取以511KeV为中心的预设能量值范围作为β粒子能窗(简称能窗511)，取以307KeV为中心的预设能量值范围作为第一γ光子能窗(简称能窗307)，取以202KeV为中心的预设能量值范围作为第二γ光子能窗(简称能窗202)。
S102、基于所述单事件数据，确定各个晶体的真符合事件的有效事件的数目，以及多符合事件的有效事件的数目。
在一些实施例中，上述基于所述单事件数据，确定各个晶体的真符合事件的有效事件的数目，以及多符合事件的有效事件的数目，可以包括：
根据单事件数据与能窗的匹配规则，对所述单事件数据对应的单事件进行判定，确定真符合事件中能量信息满足第一γ光子能窗(例如能窗307)的单事件为第一真符合事件的第一有效事件，真符合事件中能量信息满足第二γ光子能窗(例如能窗202)的单事件为第二真符合事件的第二有效事件，以及三符合事件中能量信息满足第一γ光子能窗(例如能窗307)的单事件或能量信息满足第二γ光子能窗(例如能窗202)的单事件为三符合事件的第三有效事件；
分别统计各个晶体的第一有效事件的第一数目n1、第二有效事件的第二数目n2，以及第三有效事件的第三数目n3。
需要指出的是，在对晶体固有效率的准确性要求不是太高时，为了简化计算，在确定有效事件时，可以只确定第一真符合事件的第一有效事件和三符合事件的第三有效事件，由于没有考虑第二真符合事件的第二有效事件，这时第二有效事件的第二数目n2为0，也可以只确定第二真符合事件的第二有效事件和三符合事件的第三有效事件，由于没有考虑第一真符合事件的第一有效事件，这时第一有效事件的第一数目n1为0。
其中，上述匹配规则可以包括：
当符合时间窗内采集到两个单事件数据，其中一个单事件数据的能量信息满足β粒子能窗(例如能窗511)，另一个单事件数据的能量信息满足第一γ光子能窗(例如能窗307)，且所述两个单事件数据的位置信息(位置信息包括单事件所在Block)满足非相邻探测器模块(Block)时，则所述能量信息满足第一γ光子能窗的单事件为第一真符合事件的第一有效事件；
当符合时间窗内采集到两个单事件数据，其中一个单事件数据的能量信息满足β粒子能窗(例如能窗511)，另一个单事件数据的能量信息满足第二γ光子能窗(例如能窗202)，且所述两个单事件数据的位置信息满足非相邻探测器模块时，则所述能量信息满足第二γ光子能窗的单事件为第二真符合事件的第二有效事件；
当符合时间窗内采集到三个单事件数据，其中第一个单事件数据的能量信息满足β粒子能窗(例如能窗511)，第二个单事件数据的能量信息满足第一γ光子能窗(例如能窗307)，第三单事件数据的能量信息满足第二γ光子能窗(例如能窗202)，且第一个单事件数据的位置信息与所述两个γ光子单事件数据的位置信息均满足非相邻探测器模块时，则所述第二个单事件数据对应的单事件和所述第三单事件数据对应的单事件均为三符合事件的第三有效事件。
S103、根据所述真符合事件的有效事件的数目和多符合事件的有效事件的数目获得各个晶体的固有效率。
在一些实施例中，上述根据所述真符合事件的有效事件的数目和多符合事件的有效事件的数目获得各个晶体的固有效率，可以包括：
取任意一个晶体作为目标晶体，根据目标晶体的各有效事件的数目各自计算第一真符合事件对应的第一晶体效率、第二真符合事件对应的第二晶体效率，以及三符合事件对应的第三晶体效率；即根据目标晶体的第一有效事件的第一数目n1计算第一真符合事件的第一晶体效率，根据目标晶体的第二有效事件的第二数目n2计算第二真符合事件的第二晶体效率，以及根据目标晶体的第三有效事件的第三数目n3计算三符合事件的第三晶体效率；
基于所述第一晶体效率、第二晶体效率和第三晶体效率，得到目标晶体的固有效率。
例如：目标晶体的固有效率与所述第一晶体效率、第二晶体效率和第三晶体效率之和成正比。
在一些实施例中，为了提高晶体固有效率的准确性，该方法还可以包括：
预先创建能量与全能峰探测效率的对应关系表；
上述基于所述第一晶体效率、第二晶体效率和第三晶体效率，得到目标晶体的固有效率，可以包括：
根据本底辐射的粒子能量和湮灭辐射的粒子能量分别查找所述对应关系表，分别得到本底辐射的粒子对应的全能峰探测效率和湮灭辐射的粒子(即511KeV的γ粒子)对应的全能峰探测效率；所述本底辐射的粒子包括第一γ光子和第二γ光子；
基于所述本底辐射的粒子对应的全能峰探测效率和湮灭辐射的粒子对应的全能峰探测效率，确定所述第一γ光子对应的第一效率转换系数，以及所述第二γ光子对应的第二效率转换系数；其中，所述效率转换系数用于表示晶体在本底辐射的粒子能量下的全能峰探测效率与在湮灭辐射的粒子能量下的全能峰探测效率的比值；
将所述第一晶体效率与所述第一效率转换系数的倒数相乘、所述第二晶体效率与所述第二效率转换系数的倒数相乘、所述第三晶体效率与所述第一效率转换系数的倒数和所述第二效率转换系数的倒数相乘并求和，得到目标晶体的固有效率。
其中，能量与全能峰探测效率的对应关系表可以在PET系统出厂前预先创建，然后存储在PET系统中，也可以是在确定晶体固有效率时再创建能量与全能峰探测效率的对应关系表，本申请实施例对此并不进行限定。
在一些实施例中，上述预先创建能量与全能峰探测效率的对应关系表，可以包括：
在相同测量条件下，分别测量晶体在不同粒子能量下的全能峰探测效率；所述不同粒子能量包括本底辐射的粒子能量和湮灭辐射的粒子能量；
根据测量得到的所述全能峰探测效率拟合出能量-全能峰探测效率曲线；
将所述能量-全能峰探测效率曲线离散化后，根据离散点的能量和全能峰探测效率建立能量与全能峰探测效率的对应关系表，所述离散点的能量包括本底辐射的粒子能量和湮灭辐射的粒子能量。
其中，相同测量条件可以是各放射源(例如点源)大小和形状一致，放射源与探测器的测量位置保持固定。
晶体在某粒子能量下的全能峰探测效率ER可以通过如下方式测量：测量发射率为N0的某粒子能量标准源，得到全能峰内的净计数率为np，则全能峰探测效率ER为ER＝np/N0。例如：晶体在307KeV的γ粒子能量下的全能峰探测效率ER1可以通过如下方式测量：测量发射率为N0的307KeV的γ粒子能量标准源，得到全能峰内的净计数率为np，则全能峰探测效率ER1为ER1＝np/N0。
下面举例介绍一下晶体固有效率的计算方法。
假设PET系统的探测器包括P个探测环，探测环上晶体数目为N，若计算探测环u上晶体i(即晶体i为目标晶体)的固有效率，可以定义一个扇束A，与晶体i径向相对，参见图4，扇束A内的任意一个晶体为探测环v上晶体j，i+N/2-M/2≤j≤i+N/2+M/2，M表示位于扇束A中的一个探测环上的晶体数目，晶体i与晶体j之间的LOR上的第一真符合事件的数目为n′1，晶体i与扇束A内各晶体之间的LOR上的第一真符合事件的数目之和可以用晶体i的第一有效事件的第一数目n1表示，晶体i与晶体j之间的LOR上的第二真符合事件的数目为n′2，晶体i与扇束A内各晶体之间的LOR上的第二真符合事件的数目之和可以用晶体i的第二有效事件的第二数目n2表示，晶体i与晶体j之间的LOR上的三符合事件的数目为n′3，晶体i与扇束A内各晶体之间的LOR上的三符合事件的数目之和可以用晶体i的第三有效事件的第三数目n3表示，第一晶体效率ε1，第二晶体效率ε2、第三晶体效率ε3可以分别通过下面的扇束算法的公式(1)、(2)、(3)计算：
其中，
表示第一真符合事件对应的晶体i与晶体j之间的LOR的固有效率，/>
表示第二真符合事件对应的晶体i与晶体j之间的LOR的固有效率，/>
表示三符合事件对应的晶体i与晶体j之间的LOR的固有效率，k1、k2、k3表示比例系数，0<v≤P。
通过查找能量与全能峰探测效率的对应关系表，获得本底辐射的第一γ光子对应的全能峰探测效率为ER1，本底辐射的第二γ光子对应的全能峰探测效率为ER2，湮灭辐射的粒子对应的全能峰探测效率为ER0，然后可以分别通过下面的公式(4)、(5)计算第一γ光子对应的第一效率转换系数ER10，以及第二γ光子对应的第二效率转换系数ER20：
探测环u上晶体i的固有效率εui可以通过下面的公式(6)计算：
其中，
表示LOR上晶体i和晶体j都采集到湮灭辐射的511KeV的γ光子时LOR的固有效率，/>
表示LOR上晶体i采集到本底辐射的307KeV的γ光子，晶体j采集到本底辐射的β粒子时LOR的固有效率，/>
表示LOR上晶体i采集到本底辐射的202KeV的γ光子，晶体j采集到本底辐射的β粒子时LOR的固有效率，/>
表示LOR上晶体i采集到本底辐射的307KeV的γ光子，晶体j采集到本底辐射的202KeV的γ光子时LOR的固有效率，/>
表示LOR上晶体i采集到本底辐射的202KeV的γ光子，晶体j采集到本底辐射的307KeV的γ光子时LOR的固有效率。
基于同一发明构思，本申请实施例提供的一种确定晶体固有效率的装置，PET系统包括所述确定晶体固有效率的装置，所述PET系统的探测器包括多个探测环，每个探测环包括多个探测器模块，每个探测器模块包括多个晶体，参见图5，所述装置包括：
单事件数据获取模块11，用于通过多个预设的能窗采集各个晶体的本底辐射的单事件数据；
有效事件数目确定模块12，用于基于所述单事件数据，确定各个晶体的真符合事件的有效事件的数目，以及多符合事件的有效事件的数目；
晶体固有效率确定模块13，用于根据所述真符合事件的有效事件的数目和多符合事件的有效事件的数目获得各个晶体的固有效率。
在一可能的实现方式中，单事件数据获取模块11可以用于：
通过预设的β粒子能窗、第一γ光子能窗和第二γ光子能窗分别采集各个晶体的本底辐射的单事件数据。
在一可能的实现方式中，单事件数据包括：能量信息；
有效事件数目确定模块12可以用于：
根据单事件数据与能窗的匹配规则，对所述单事件数据对应的单事件进行判定，确定真符合事件中能量信息满足第一γ光子能窗的单事件为第一真符合事件的第一有效事件，和/或真符合事件中能量信息满足第二γ光子能窗的单事件为第二真符合事件的第二有效事件，以及三符合事件中能量信息满足第一γ光子能窗的单事件或能量信息满足第二γ光子能窗的单事件为三符合事件的第三有效事件；
分别统计各个晶体的第一有效事件的第一数目、第二有效事件的第二数目，以及第三有效事件的第三数目；
晶体固有效率确定模块13可以用于：
取任意一个晶体作为目标晶体，根据目标晶体的各有效事件的数目各自计算第一真符合事件对应的第一晶体效率、第二真符合事件对应的第二晶体效率，以及三符合事件对应的第三晶体效率；
基于所述第一晶体效率、第二晶体效率和第三晶体效率，得到目标晶体的固有效率。
在一可能的实现方式中，单事件数据还可以包括：时间信息和位置信息；
所述匹配规则包括：
当符合时间窗内采集到两个单事件数据，其中一个单事件数据的能量信息满足β粒子能窗，另一个单事件数据的能量信息满足第一γ光子能窗，且所述两个单事件数据的位置信息满足非相邻探测器模块时，则所述能量信息满足第一γ光子能窗的单事件为第一真符合事件的第一有效事件；
当符合时间窗内采集到两个单事件数据，其中一个单事件数据的能量信息满足β粒子能窗，另一个单事件数据的能量信息满足第二γ光子能窗，且所述两个单事件数据的位置信息满足非相邻探测器模块时，则所述能量信息满足第二γ光子能窗的单事件为第二真符合事件的第二有效事件；
当符合时间窗内采集到三个单事件数据，其中第一个单事件数据的能量信息满足β粒子能窗，第二个单事件数据的能量信息满足第一γ光子能窗，第三单事件数据的能量信息满足第二γ光子能窗，且第一个单事件数据的位置信息与所述两个γ光子单事件数据的位置信息均满足非相邻探测器模块时，则所述第二个单事件数据对应的单事件和所述第三单事件数据对应的单事件均为三符合事件的第三有效事件。
在一可能的实现方式中，如图6所示，该装置还可以包括：
预处理模块14，用于预先创建能量与全能峰探测效率的对应关系表；
晶体固有效率确定模块13进一步可以用于：
根据本底辐射的粒子能量和湮灭辐射的粒子能量分别查找所述对应关系表，分别得到本底辐射的粒子对应的全能峰探测效率和湮灭辐射的粒子对应的全能峰探测效率；所述本底辐射的粒子包括第一γ光子和第二γ光子；
基于所述本底辐射的粒子对应的全能峰探测效率和湮灭辐射的粒子对应的全能峰探测效率，确定所述第一γ光子对应的第一效率转换系数，以及所述第二γ光子对应的第二效率转换系数；其中，所述效率转换系数用于表示晶体在本底辐射的粒子能量下的全能峰探测效率与在湮灭辐射的粒子能量下的全能峰探测效率的比值；
将所述第一晶体效率与所述第一效率转换系数的倒数相乘、所述第二晶体效率与所述第二效率转换系数的倒数相乘、所述第三晶体效率与所述第一效率转换系数的倒数和所述第二效率转换系数的倒数相乘并求和，得到目标晶体的固有效率。
在一可能的实现方式中，预处理模块14可以用于：
在相同测量条件下，分别测量晶体在不同粒子能量下的全能峰探测效率；所述不同粒子能量包括本底辐射的粒子能量和湮灭辐射的粒子能量；
根据测量得到的所述全能峰探测效率拟合出能量-全能峰探测效率曲线；
将所述能量-全能峰探测效率曲线离散化后，根据离散点的能量和全能峰探测效率建立能量与全能峰探测效率的对应关系表，所述离散点的能量包括本底辐射的粒子能量和湮灭辐射的粒子能量。
上述装置中各个单元的功能和作用的实现过程具体详见上述方法中对应步骤的实现过程，在此不再赘述。
对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本申请方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述任意可能的实现方式中的确定晶体固有效率的方法的步骤。
可选地，该存储介质具体可以为存储器。
基于同一发明构思，参见图7，本申请实施例还提供了一种医疗设备，包括存储器71(例如非易失性存储器)、处理器72及存储在存储器71上并可在处理器72上运行的计算机程序，处理器72执行所述程序时实现上述任意可能的实现方式中的确定晶体固有效率的方法的步骤。该医疗设备例如可以为PC，用于确定晶体固有效率，属于PET系统。
如图7所示，该医疗设备一般还可以包括：内存73、网络接口74、以及内部总线75。除了这些部件外，还可以包括其他硬件，对此不再赘述。
需要指出的是，上述确定晶体固有效率的装置可以通过软件实现，其作为一个逻辑意义上的装置，是通过其所在的医疗设备的处理器72将非易失性存储器中存储的计算机程序指令读取到内存73中运行形成的。
本说明书中描述的主题及功能操作的实施例可以在以下中实现：数字电子电路、有形体现的计算机软件或固件、包括本说明书中公开的结构及其结构性等同物的计算机硬件、或者它们中的一个或多个的组合。本说明书中描述的主题的实施例可以实现为一个或多个计算机程序，即编码在有形非暂时性程序载体上以被数据处理装置执行或控制数据处理装置的操作的计算机程序指令中的一个或多个模块。可替代地或附加地，程序指令可以被编码在人工生成的传播信号上，例如机器生成的电、光或电磁信号，该信号被生成以将信息编码并传输到合适的接收机装置以由数据处理装置执行。计算机存储介质可以是机器可读存储设备、机器可读存储基板、随机或串行存取存储器设备、或它们中的一个或多个的组合。
本说明书中描述的处理及逻辑流程可以由执行一个或多个计算机程序的一个或多个可编程计算机执行，以通过根据输入数据进行操作并生成输出来执行相应的功能。所述处理及逻辑流程还可以由专用逻辑电路—例如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)来执行，并且装置也可以实现为专用逻辑电路。
适合用于执行计算机程序的计算机包括，例如通用和/或专用微处理器，或任何其他类型的中央处理单元。通常，中央处理单元将从只读存储器和/或随机存取存储器接收指令和数据。计算机的基本组件包括用于实施或执行指令的中央处理单元以及用于存储指令和数据的一个或多个存储器设备。通常，计算机还将包括用于存储数据的一个或多个大容量存储设备，例如磁盘、磁光盘或光盘等，或者计算机将可操作地与此大容量存储设备耦接以从其接收数据或向其传送数据，抑或两种情况兼而有之。然而，计算机不是必须具有这样的设备。此外，计算机可以嵌入在另一设备中，例如移动电话、个人数字助理(PDA)、移动音频或视频播放器、游戏操纵台、全球定位系统(GPS)接收机、或例如通用串行总线(USB)闪存驱动器的便携式存储设备，仅举几例。
适合于存储计算机程序指令和数据的计算机可读介质包括所有形式的非易失性存储器、媒介和存储器设备，例如包括半导体存储器设备(例如EPROM、EEPROM和闪存设备)、磁盘(例如内部硬盘或可移动盘)、磁光盘以及CD ROM和DVD-ROM盘。处理器和存储器可由专用逻辑电路补充或并入专用逻辑电路中。
虽然本说明书包含许多具体实施细节，但是这些不应被解释为限制任何发明的范围或所要求保护的范围，而是主要用于描述特定发明的具体实施例的特征。本说明书内在多个实施例中描述的某些特征也可以在单个实施例中被组合实施。另一方面，在单个实施例中描述的各种特征也可以在多个实施例中分开实施或以任何合适的子组合来实施。此外，虽然特征可以如上所述在某些组合中起作用并且甚至最初如此要求保护，但是来自所要求保护的组合中的一个或多个特征在一些情况下可以从该组合中去除，并且所要求保护的组合可以指向子组合或子组合的变型。
类似地，虽然在附图中以特定顺序描绘了操作，但是这不应被理解为要求这些操作以所示的特定顺序执行或顺次执行、或者要求所有例示的操作被执行，以实现期望的结果。在某些情况下，多任务和并行处理可能是有利的。此外，上述实施例中的各种系统模块和组件的分离不应被理解为在所有实施例中均需要这样的分离，并且应当理解，所描述的程序组件和系统通常可以一起集成在单个软件产品中，或者封装成多个软件产品。
由此，主题的特定实施例已被描述。其他实施例在所附权利要求书的范围以内。在某些情况下，权利要求书中记载的动作可以以不同的顺序执行并且仍实现期望的结果。此外，附图中描绘的处理并非必需所示的特定顺序或顺次顺序，以实现期望的结果。在某些实现中，多任务和并行处理可能是有利的。
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 (12)
1.一种确定晶体固有效率的方法，其特征在于，所述方法用于PET系统中，所述PET系统的探测器包括多个探测环，每个探测环包括多个探测器模块，每个探测器模块包括多个晶体，所述方法包括：
通过多个预设的能窗采集各个晶体的本底辐射的单事件数据；
基于所述单事件数据，确定各个晶体的真符合事件的有效事件的数目，以及多符合事件的有效事件的数目；
根据所述真符合事件的有效事件的数目和多符合事件的有效事件的数目获得各个晶体的固有效率；
其中，所述单事件数据包括：能量信息；
所述基于所述单事件数据，确定各个晶体的真符合事件的有效事件的数目，以及多符合事件的有效事件的数目，包括：
根据单事件数据与能窗的匹配规则，对所述单事件数据对应的单事件进行判定，确定真符合事件中能量信息满足预设的第一γ光子能窗的单事件为第一真符合事件的第一有效事件，和/或真符合事件中能量信息满足预设的第二γ光子能窗的单事件为第二真符合事件的第二有效事件，以及三符合事件中能量信息满足第一γ光子能窗的单事件或能量信息满足第二γ光子能窗的单事件为三符合事件的第三有效事件；
分别统计各个晶体的第一有效事件的第一数目、第二有效事件的第二数目，以及第三有效事件的第三数目；
所述根据所述真符合事件的有效事件的数目和多符合事件的有效事件的数目获得各个晶体的固有效率，包括：
取任意一个晶体作为目标晶体，根据目标晶体的各有效事件的数目各自计算第一真符合事件对应的第一晶体效率、第二真符合事件对应的第二晶体效率，以及三符合事件对应的第三晶体效率；
基于所述第一晶体效率、第二晶体效率和第三晶体效率，得到目标晶体的固有效率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过多个预设的能窗采集各个晶体的本底辐射的单事件数据，包括：
通过预设的β粒子能窗、第一γ光子能窗和第二γ光子能窗分别采集各个晶体的本底辐射的单事件数据。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述单事件数据还包括：时间信息和位置信息；
所述匹配规则包括：
当符合时间窗内采集到两个单事件数据，其中一个单事件数据的能量信息满足β粒子能窗，另一个单事件数据的能量信息满足第一γ光子能窗，且所述两个单事件数据的位置信息满足非相邻探测器模块时，则所述能量信息满足第一γ光子能窗的单事件为第一真符合事件的第一有效事件；
当符合时间窗内采集到两个单事件数据，其中一个单事件数据的能量信息满足β粒子能窗，另一个单事件数据的能量信息满足第二γ光子能窗，且所述两个单事件数据的位置信息满足非相邻探测器模块时，则所述能量信息满足第二γ光子能窗的单事件为第二真符合事件的第二有效事件；
当符合时间窗内采集到三个单事件数据，其中第一个单事件数据的能量信息满足β粒子能窗，第二个单事件数据的能量信息满足第一γ光子能窗，第三单事件数据的能量信息满足第二γ光子能窗，且第一个单事件数据的位置信息与上述两个γ光子单事件数据的位置信息均满足非相邻探测器模块时，则所述第二个单事件数据对应的单事件和所述第三单事件数据对应的单事件均为三符合事件的第三有效事件。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
预先创建能量与全能峰探测效率的对应关系表；
所述基于所述第一晶体效率、第二晶体效率和第三晶体效率，得到目标晶体的固有效率，包括：
根据本底辐射的粒子能量和湮灭辐射的粒子能量分别查找所述对应关系表，分别得到本底辐射的粒子对应的全能峰探测效率和湮灭辐射的粒子对应的全能峰探测效率；所述本底辐射的粒子包括第一γ光子和第二γ光子；
基于所述本底辐射的粒子对应的全能峰探测效率和湮灭辐射的粒子对应的全能峰探测效率，确定所述第一γ光子对应的第一效率转换系数，以及所述第二γ光子对应的第二效率转换系数；其中，所述效率转换系数用于表示晶体在本底辐射的粒子能量下的全能峰探测效率与在湮灭辐射的粒子能量下的全能峰探测效率的比值；
将所述第一晶体效率与所述第一效率转换系数的倒数相乘、所述第二晶体效率与所述第二效率转换系数的倒数相乘、所述第三晶体效率与所述第一效率转换系数的倒数和所述第二效率转换系数的倒数相乘并求和，得到目标晶体的固有效率。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预先创建能量与全能峰探测效率的对应关系表，包括：
在相同测量条件下，分别测量晶体在不同粒子能量下的全能峰探测效率；所述不同粒子能量包括本底辐射的粒子能量和湮灭辐射的粒子能量；
根据测量得到的所述全能峰探测效率拟合出能量-全能峰探测效率曲线；
将所述能量-全能峰探测效率曲线离散化后，根据离散点的能量和全能峰探测效率建立能量与全能峰探测效率的对应关系表，所述离散点的能量包括本底辐射的粒子能量和湮灭辐射的粒子能量。
6.一种确定晶体固有效率的装置，其特征在于，PET系统包括所述确定晶体固有效率的装置，所述PET系统的探测器包括多个探测环，每个探测环包括多个探测器模块，每个探测器模块包括多个晶体，所述装置包括：
单事件数据获取模块，用于通过多个预设的能窗采集各个晶体的本底辐射的单事件数据；
有效事件数目确定模块，用于基于所述单事件数据，确定各个晶体的真符合事件的有效事件的数目，以及多符合事件的有效事件的数目；
晶体固有效率确定模块，用于根据所述真符合事件的有效事件的数目和多符合事件的有效事件的数目获得各个晶体的固有效率；
其中，所述单事件数据包括：能量信息；
所述有效事件数目确定模块用于：
根据单事件数据与能窗的匹配规则，对所述单事件数据对应的单事件进行判定，确定真符合事件中能量信息满足预设的第一γ光子能窗的单事件为第一真符合事件的第一有效事件，和/或真符合事件中能量信息满足预设的第二γ光子能窗的单事件为第二真符合事件的第二有效事件，以及三符合事件中能量信息满足第一γ光子能窗的单事件或能量信息满足第二γ光子能窗的单事件为三符合事件的第三有效事件；
分别统计各个晶体的第一有效事件的第一数目、第二有效事件的第二数目，以及第三有效事件的第三数目；
所述晶体固有效率确定模块用于：
取任意一个晶体作为目标晶体，根据目标晶体的各有效事件的数目各自计算第一真符合事件对应的第一晶体效率、第二真符合事件对应的第二晶体效率，以及三符合事件对应的第三晶体效率；
基于所述第一晶体效率、第二晶体效率和第三晶体效率，得到目标晶体的固有效率。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述单事件数据获取模块用于：
通过预设的β粒子能窗、第一γ光子能窗和第二γ光子能窗分别采集各个晶体的本底辐射的单事件数据。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述单事件数据还包括：时间信息和位置信息；
所述匹配规则包括：
当符合时间窗内采集到两个单事件数据，其中一个单事件数据的能量信息满足β粒子能窗，另一个单事件数据的能量信息满足第一γ光子能窗，且所述两个单事件数据的位置信息满足非相邻探测器模块时，则所述能量信息满足第一γ光子能窗的单事件为第一真符合事件的第一有效事件；
当符合时间窗内采集到两个单事件数据，其中一个单事件数据的能量信息满足β粒子能窗，另一个单事件数据的能量信息满足第二γ光子能窗，且所述两个单事件数据的位置信息满足非相邻探测器模块时，则所述能量信息满足第二γ光子能窗的单事件为第二真符合事件的第二有效事件；
当符合时间窗内采集到三个单事件数据，其中第一个单事件数据的能量信息满足β粒子能窗，第二个单事件数据的能量信息满足第一γ光子能窗，第三单事件数据的能量信息满足第二γ光子能窗，且第一个单事件数据的位置信息与上述两个γ光子单事件数据的位置信息均满足非相邻探测器模块时，则所述第二个单事件数据对应的单事件和所述第三单事件数据对应的单事件均为三符合事件的第三有效事件。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，该装置还包括：
预处理模块，用于预先创建能量与全能峰探测效率的对应关系表；
所述晶体固有效率确定模块进一步用于：
根据本底辐射的粒子能量和湮灭辐射的粒子能量分别查找所述对应关系表，分别得到本底辐射的粒子对应的全能峰探测效率和湮灭辐射的粒子对应的全能峰探测效率；所述本底辐射的粒子包括第一γ光子和第二γ光子；
基于所述本底辐射的粒子对应的全能峰探测效率和湮灭辐射的粒子对应的全能峰探测效率，确定所述第一γ光子对应的第一效率转换系数，以及所述第二γ光子对应的第二效率转换系数；其中，所述效率转换系数用于表示晶体在本底辐射的粒子能量下的全能峰探测效率与在湮灭辐射的粒子能量下的全能峰探测效率的比值；
将所述第一晶体效率与所述第一效率转换系数的倒数相乘、所述第二晶体效率与所述第二效率转换系数的倒数相乘、所述第三晶体效率与所述第一效率转换系数的倒数和所述第二效率转换系数的倒数相乘并求和，得到目标晶体的固有效率。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述预处理模块用于：
在相同测量条件下，分别测量晶体在不同粒子能量下的全能峰探测效率；所述不同粒子能量包括本底辐射的粒子能量和湮灭辐射的粒子能量；
根据测量得到的所述全能峰探测效率拟合出能量-全能峰探测效率曲线；
将所述能量-全能峰探测效率曲线离散化后，根据离散点的能量和全能峰探测效率建立能量与全能峰探测效率的对应关系表，所述离散点的能量包括本底辐射的粒子能量和湮灭辐射的粒子能量。
11.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现权利要求1-5任一项所述方法的步骤。
12.一种医疗设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1-5任一项所述方法的步骤。
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