CN110301927B - 确定晶体固有效率的方法、装置、存储介质及医疗设备 - Google Patents
确定晶体固有效率的方法、装置、存储介质及医疗设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110301927B CN110301927B CN201910599879.9A CN201910599879A CN110301927B CN 110301927 B CN110301927 B CN 110301927B CN 201910599879 A CN201910599879 A CN 201910599879A CN 110301927 B CN110301927 B CN 110301927B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- event data
- single event
- coincidence
- crystal
- pseudo
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims abstract description 131
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 35
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims abstract description 31
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 38
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 12
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 10
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 7
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- FFBHFFJDDLITSX-UHFFFAOYSA-N benzyl N-[2-hydroxy-4-(3-oxomorpholin-4-yl)phenyl]carbamate Chemical compound OC1=C(NC(=O)OCC2=CC=CC=C2)C=CC(=C1)N1CCOCC1=O FFBHFFJDDLITSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 229910052765 Lutetium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005255 beta decay Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000002591 computed tomography Methods 0.000 description 1
- 238000002059 diagnostic imaging Methods 0.000 description 1
- OHSVLFRHMCKCQY-UHFFFAOYSA-N lutetium atom Chemical compound [Lu] OHSVLFRHMCKCQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002600 positron emission tomography Methods 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
- A61B6/03—Computed tomography [CT]
- A61B6/037—Emission tomography
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/42—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis
- A61B6/4208—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis characterised by using a particular type of detector
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/42—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis
- A61B6/4266—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis characterised by using a plurality of detector units
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
- Y02D10/00—Energy efficient computing, e.g. low power processors, power management or thermal management
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Nuclear Medicine (AREA)
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，所述单事件数据包括时间信息；基于所述各个晶体的本底辐射的单事件数据确定有效单事件数据；根据已构造的延迟时间表对所述有效单事件数据的时间信息进行修正，对经过时间修正后的所述有效单事件数据进行符合判定，生成满足统计量的伪随机符合事件；其中，所述延迟时间表包括所述探测器模块与延迟偏差量的对应关系；基于所述伪随机符合事件确定晶体固有效率。
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。真符合数据只发生在经过放射源的LOR上，轴向位置不同的晶体与放射源相交的LOR长度不同，采用真符合数据估计晶体效率将引入一定的偏差。并且，如果仅采用真符合数据计算晶体固有效率，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，所述单事件数据包括时间信息；
基于所述各个晶体的本底辐射的单事件数据确定有效单事件数据；
根据已构造的延迟时间表对所述有效单事件数据的时间信息进行修正，对经过时间修正后的所述有效单事件数据进行符合判定，生成满足统计量的伪随机符合事件；其中，所述延迟时间表包括所述探测器模块与延迟偏差量的对应关系；
基于所述伪随机符合事件确定晶体固有效率。
上述方法，晶体固有效率的确定依赖于伪随机符合事件，在相同统计量情况下，可以通过N个已构造的延迟时间表来生成伪随机符合事件，从而将采集数据的时间缩减到原采集时间的1/N，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，所述基于所述各个晶体的本底辐射的单事件数据确定有效单事件数据，包括：
根据单事件数据与能窗的匹配规则确定所述各个晶体的本底辐射的单事件数据中的无效单事件数据；
剔除所述无效单事件数据，得到有效单事件数据。
在一可能的实现方式中，所述单事件数据还包括能量信息和位置信息；
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光子能窗或第二γ光子能窗，且所述两个单事件数据的位置信息满足相邻探测器模块时，则所述两个单事件数据为无效单事件数据；
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三个单事件数据中至少一个γ光子单事件数据的位置信息满足相邻探测器模块时，则所述三个单事件数据为无效单事件数据。
在一可能的实现方式中，所述根据已构造的延迟时间表对所述有效单事件数据的时间信息进行修正，对经过时间修正后的所述有效单事件数据进行符合判定，生成满足统计量的伪随机符合事件，包括：
根据已构造的延迟时间表对所述有效单事件数据的时间信息进行修正，对经过时间修正后的所述有效单事件数据进行符合判定，生成伪随机符合事件；
在所述伪随机符合事件的数目未达到统计量时，根据新的延迟时间表对所述有效单事件数据的时间信息进行修正以生成新的伪随机符合事件，直到伪随机符合事件的数目达到统计量。
在一可能的实现方式中，该方法还包括：
为每一个所述探测器模块随机生成延迟偏差量，任意两个所述探测器模块的延迟偏差量的差值的绝对值大于符合时间窗；
构造所述延迟时间表。
在一可能的实现方式中，所述基于所述伪随机符合事件确定晶体固有效率，包括：
根据LOR上的伪随机符合事件的数目确定该LOR的固有效率；
根据所述LOR的固有效率利用扇束算法计算晶体固有效率。
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为本发明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。真符合数据只发生在经过放射源的LOR上，轴向位置不同的晶体与放射源相交的LOR长度不同，采用真符合数据估计晶体效率将引入一定的偏差。并且，如果仅采用真符合数据计算晶体固有效率，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，该方法可以包括如下步骤：
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、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系统中的环形探测装置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、基于所述各个晶体的本底辐射的单事件数据确定有效单事件数据。
在一些实施例中，上述基于所述各个晶体的本底辐射的单事件数据确定有效单事件数据，可以包括：
根据单事件数据与能窗的匹配规则确定所述各个晶体的本底辐射的单事件数据中的无效单事件数据；
剔除所述无效单事件数据，得到有效单事件数据。
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)或第二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(位置信息包括单事件所在Block)满足相邻探测器模块(Block)时，则所述两个单事件数据为无效单事件数据；
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三个单事件数据中至少一个γ光子单事件数据的位置信息满足相邻探测器模块时，则所述三个单事件数据为无效单事件数据。
第一个单事件数据的位置信息与所述三个单事件数据中至少一个γ光子单事件数据的位置信息满足相邻探测器模块，即第一个单事件数据的位置信息与第二个单事件数据的位置信息和第三个单事件数据的位置信息其中之一满足相邻探测器模块，比如：能量信息满足能窗511的第一个单事件数据的位置信息与能量信息满足能窗307的第二个单事件数据的位置信息满足相邻探测器模块，或者能量信息满足能窗511的第一个单事件数据的位置信息与能量信息满足能窗202的第三个单事件数据的位置信息满足相邻探测器模块，或者能量信息满足能窗511的第一个单事件数据的位置信息与能量信息满足能窗307的第二个单事件数据的位置信息和能量信息满足能窗202的第三个单事件数据的位置信息均满足相邻探测器模块。
S103、根据已构造的延迟时间表对所述有效单事件数据的时间信息进行修正，对经过时间修正后的所述有效单事件数据进行符合判定，生成满足统计量的伪随机符合事件。
其中，延迟时间表包括探测器模块与延迟偏差量的对应关系。
该步骤中，延迟时间表可以是预先构造并保存的，在确定晶体固有效率的过程中应用该预先构造的延迟时间表，当然，延迟时间表也可以是实时构造的。
因此，在一些实施例中，该方法还可以包括：
为每一个所述探测器模块随机生成延迟偏差量τ，任意两个所述探测器模块的延迟偏差量τ的差值的绝对值大于符合时间窗；
构造所述延迟时间表。
上述对有效单事件数据的时间信息进行修正可以通过有效单事件数据的时间信息加上采集到该有效单事件数据的晶体所在的探测器模块对应的延迟偏差量τ的方式进行修正，或者可以通过有效单事件数据的时间信息减去采集到该有效单事件数据的晶体所在的探测器模块对应的延迟偏差量τ的方式进行修正。
伪随机符合事件的判定可以遵循如下原则：
在符合时间窗内采集到至少两个经过时间修正后的有效单事件数据，对于该符合时间窗内的任意一对经过时间修正后的有效单事件数据，若该对经过时间修正后的有效单事件数据均为γ光子单事件数据，则该对γ光子单事件数据对应的γ光子单事件组成伪随机符合事件。
例如：在符合时间窗内采集到三个经过时间修正后的有效单事件数据，若这三个经过时间修正后的有效单事件数据均为γ光子单事件数据，则这三个γ光子单事件数据对应的γ光子单事件两两之间可以组合成一个伪随机符合事件，故可以得到三个伪随机符合事件。
再例如：在符合时间窗内采集到三个经过时间修正后的有效单事件数据，若这三个经过时间修正后的有效单事件数据中一个为β粒子单事件数据，另外两个为γ光子单事件数据，则这两个为γ光子单事件数据对应的γ光子单事件可以组合成一个伪随机符合事件，即可以得到一个伪随机符合事件。
在一可能的实现方式中，上述根据已构造的延迟时间表对所述有效单事件数据的时间信息进行修正，对经过时间修正后的所述有效单事件数据进行符合判定，生成满足统计量的伪随机符合事件，可以包括：
根据已构造的延迟时间表对所述有效单事件数据的时间信息进行修正，对经过时间修正后的所述有效单事件数据进行符合判定，生成伪随机符合事件；
在所述伪随机符合事件的数目未达到统计量时，根据新的延迟时间表对所述有效单事件数据的时间信息进行修正以生成新的伪随机符合事件，直到伪随机符合事件的数目达到统计量。
例如，可以返回为每一个探测器模块随机生成延迟偏差量的步骤以构造新的延迟时间表，然后再根据新的延迟时间表对有效单事件数据的时间信息进行修正以生成新的伪随机符合事件，将每次生成的伪随机符合事件的数目进行累加，直到伪随机符合事件的数目达到统计量。
S104、基于所述伪随机符合事件确定晶体固有效率。
在一可能的实现方式中，基于所述伪随机符合事件确定晶体固有效率，可以包括：
根据LOR上的伪随机符合事件的数目确定该LOR的固有效率；
根据所述LOR的固有效率利用扇束算法计算晶体固有效率。
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上的伪随机符合事件的数目为nuivj，晶体i与晶体j之间的LOR的固有效率ηuivj可以通过下面的公式(1)计算：
ηuivj＝k1*nuivj (1)
其中，k_1表示比例系数。
探测环u上晶体i的固有效率εui的扇束算法的公式为：
其中，εvj表示探测环v上晶体j的固有效率，0＜v≤P，ηuivj＝εuiεvj。
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，所述单事件数据包括时间信息；
有效单事件数据确定模块12，用于基于所述各个晶体的本底辐射的单事件数据确定有效单事件数据；
伪随机符合事件生成模块13，用于根据已构造的延迟时间表对所述有效单事件数据的时间信息进行修正，对经过时间修正后的所述有效单事件数据进行符合判定，生成满足统计量的伪随机符合事件；其中，所述延迟时间表包括所述探测器模块与延迟偏差量的对应关系；
晶体固有效率确定模块14，用于基于所述伪随机符合事件确定晶体固有效率。
在一可能的实现方式中，单事件数据获取模块11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，有效单事件数据确定模块12用于：
根据单事件数据与能窗的匹配规则确定所述各个晶体的本底辐射的单事件数据中的无效单事件数据；
剔除所述无效单事件数据，得到有效单事件数据。
在一可能的实现方式中，单事件数据还包括能量信息和位置信息；
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光子能窗或第二γ光子能窗，且所述两个单事件数据的位置信息满足相邻探测器模块时，则所述两个单事件数据为无效单事件数据；
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三个单事件数据中至少一个γ光子单事件数据的位置信息满足相邻探测器模块时，则所述三个单事件数据为无效单事件数据。
在一可能的实现方式中，伪随机符合事件生成模块13用于：
根据已构造的延迟时间表对所述有效单事件数据的时间信息进行修正，对经过时间修正后的所述有效单事件数据进行符合判定，生成伪随机符合事件；
在所述伪随机符合事件的数目未达到统计量时，根据新的延迟时间表对所述有效单事件数据的时间信息进行修正以生成新的伪随机符合事件，直到伪随机符合事件的数目达到统计量。
在一可能的实现方式中，如图6所示，上述装置进一步可以包括：
延迟时间表构造模块15，用于为每一个所述探测器模块随机生成延迟偏差量，任意两个所述探测器模块的延迟偏差量的差值的绝对值大于符合时间窗，构造所述延迟时间表。
在一可能的实现方式中，晶体固有效率确定模块14用于：
根据LOR上的伪随机符合事件的数目确定该LOR的固有效率；
根据所述LOR的固有效率利用扇束算法计算晶体固有效率。
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的，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 (15)
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，所述单事件数据包括时间信息、能量信息和位置信息；
基于所述各个晶体的本底辐射的单事件数据确定有效单事件数据；
根据已构造的延迟时间表对所述有效单事件数据的时间信息进行修正，对经过时间修正后的所述有效单事件数据进行符合判定，生成满足统计量的伪随机符合事件；其中，所述延迟时间表包括所述探测器模块与延迟偏差量的对应关系；
基于所述伪随机符合事件确定晶体固有效率；
所述伪随机符合事件的判定方法包括：
在符合时间窗内采集到至少两个经过时间修正后的有效单事件数据，对于该符合时间窗内的任意一对经过时间修正后的有效单事件数据，若该对经过时间修正后的有效单事件数据均为γ光子单事件数据，则该对γ光子单事件数据对应的γ光子单事件组成伪随机符合事件；
所述基于所述伪随机符合事件确定晶体固有效率，包括：
根据LOR上的伪随机符合事件的数目确定该LOR的固有效率；
根据所述LOR的固有效率利用扇束算法计算晶体固有效率。
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2所述的方法，其特征在于，所述基于所述各个晶体的本底辐射的单事件数据确定有效单事件数据，包括：
根据单事件数据与能窗的匹配规则确定所述各个晶体的本底辐射的单事件数据中的无效单事件数据；
剔除所述无效单事件数据，得到有效单事件数据。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，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光子能窗或第二γ光子能窗，且所述两个单事件数据的位置信息满足相邻探测器模块时，则所述两个单事件数据为无效单事件数据；
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三个单事件数据中至少一个γ光子单事件数据的位置信息满足相邻探测器模块时，则所述三个单事件数据为无效单事件数据。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据已构造的延迟时间表对所述有效单事件数据的时间信息进行修正，对经过时间修正后的所述有效单事件数据进行符合判定，生成满足统计量的伪随机符合事件，包括：
根据已构造的延迟时间表对所述有效单事件数据的时间信息进行修正，对经过时间修正后的所述有效单事件数据进行符合判定，生成伪随机符合事件；
在所述伪随机符合事件的数目未达到统计量时，根据新的延迟时间表对所述有效单事件数据的时间信息进行修正以生成新的伪随机符合事件，直到伪随机符合事件的数目达到统计量。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
为每一个所述探测器模块随机生成延迟偏差量，任意两个所述探测器模块的延迟偏差量的差值的绝对值大于符合时间窗；
构造所述延迟时间表。
7.一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，所述单事件数据包括时间信息、能量信息和位置信息；
有效单事件数据确定模块，用于基于所述各个晶体的本底辐射的单事件数据确定有效单事件数据；
伪随机符合事件生成模块，用于根据已构造的延迟时间表对所述有效单事件数据的时间信息进行修正，对经过时间修正后的所述有效单事件数据进行符合判定，生成满足统计量的伪随机符合事件；其中，所述延迟时间表包括所述探测器模块与延迟偏差量的对应关系；
晶体固有效率确定模块，用于基于所述伪随机符合事件确定晶体固有效率；
所述伪随机符合事件的判定方法包括：
在符合时间窗内采集到至少两个经过时间修正后的有效单事件数据，对于该符合时间窗内的任意一对经过时间修正后的有效单事件数据，若该对经过时间修正后的有效单事件数据均为γ光子单事件数据，则该对γ光子单事件数据对应的γ光子单事件组成伪随机符合事件；
所述晶体固有效率确定模块用于：
根据LOR上的伪随机符合事件的数目确定该LOR的固有效率；
根据所述LOR的固有效率利用扇束算法计算晶体固有效率。
8.根据权利要求7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。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述有效单事件数据确定模块用于：
根据单事件数据与能窗的匹配规则确定所述各个晶体的本底辐射的单事件数据中的无效单事件数据；
剔除所述无效单事件数据，得到有效单事件数据。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，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光子能窗或第二γ光子能窗，且所述两个单事件数据的位置信息满足相邻探测器模块时，则所述两个单事件数据为无效单事件数据；
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三个单事件数据中至少一个γ光子单事件数据的位置信息满足相邻探测器模块时，则所述三个单事件数据为无效单事件数据。
11.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述伪随机符合事件生成模块用于：
根据已构造的延迟时间表对所述有效单事件数据的时间信息进行修正，对经过时间修正后的所述有效单事件数据进行符合判定，生成伪随机符合事件；
在所述伪随机符合事件的数目未达到统计量时，根据新的延迟时间表对所述有效单事件数据的时间信息进行修正以生成新的伪随机符合事件，直到伪随机符合事件的数目达到统计量。
12.根据权利要求7-11任一项所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括：
延迟时间表构造模块，用于为每一个所述探测器模块随机生成延迟偏差量，任意两个所述探测器模块的延迟偏差量的差值的绝对值大于符合时间窗，构造所述延迟时间表。
13.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述晶体固有效率确定模块用于：
根据LOR上的伪随机符合事件的数目确定该LOR的固有效率；
根据所述LOR的固有效率利用扇束算法计算晶体固有效率。
14.一种存储介质，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1-6任一项所述方法的步骤。
15.一种医疗设备，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1-6任一项所述方法的步骤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910599879.9A CN110301927B (zh) | 2019-07-04 | 2019-07-04 | 确定晶体固有效率的方法、装置、存储介质及医疗设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910599879.9A CN110301927B (zh) | 2019-07-04 | 2019-07-04 | 确定晶体固有效率的方法、装置、存储介质及医疗设备 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110301927A CN110301927A (zh) | 2019-10-08 |
| CN110301927B true CN110301927B (zh) | 2023-05-30 |
Family
ID=68078862
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910599879.9A Active CN110301927B (zh) | 2019-07-04 | 2019-07-04 | 确定晶体固有效率的方法、装置、存储介质及医疗设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110301927B (zh) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106859685A (zh) * | 2017-01-05 | 2017-06-20 | 沈阳东软医疗系统有限公司 | 一种图像重建方法、装置及设备 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PT103200B (pt) * | 2004-09-30 | 2006-08-24 | Taguspark-Soc. Prom.Desenv.Parq.Ci.Tec.Area Lisboa | Sistema de tomografia por emissão de positrões (pet) |
| KR20070085387A (ko) * | 2004-12-01 | 2007-08-27 | 트라이엄프,오퍼레이팅애즈어조인트벤쳐바이더거버너스 오브더유니버시티오브알버타더유니버시티오브브리티시콜롬비아 칼레톤유니버시티시몬프레이저유니버시티더유니버시티 오브토론토앤드더유니버시티오브빅토리아 | 양전자 방출 단층 촬영에서의 실제 동시 발생 사건들 선택시스템 |
| US7890282B2 (en) * | 2007-09-17 | 2011-02-15 | Siemens Medical Solutions Usa, Inc. | Estimation of crystal efficiency with axially compressed sinogram |
| US8487264B2 (en) * | 2008-07-31 | 2013-07-16 | Shimadzu Corporation | Radiation tomography apparatus |
| CN101964115A (zh) * | 2010-10-21 | 2011-02-02 | 母治平 | 一种正电子发射层析成像方法 |
| US9804275B2 (en) * | 2013-11-19 | 2017-10-31 | Toshiba Medical Systems Corporation | Method and system of random-event-based count-rate adaptive normalization for PET detector efficiency |
| US9693751B2 (en) * | 2014-04-18 | 2017-07-04 | Siemens Medical Solutions Usa, Inc. | Patient based detector crystal quality control for time of flight acquisition |
| CN106108934B (zh) * | 2016-08-31 | 2020-02-07 | 清华大学 | 多伽马光子同时发射药物时间符合核医学成像系统及方法 |
| CN106388841B (zh) * | 2016-09-23 | 2019-05-21 | 东软医疗系统股份有限公司 | 一种图像重建方法、装置及设备 |
| CN107137101A (zh) * | 2017-04-24 | 2017-09-08 | 沈阳东软医疗系统有限公司 | 一种时间校准方法和装置 |
| US10482596B2 (en) * | 2017-05-04 | 2019-11-19 | Siemens Medical Solutions Usa, Inc. | Normalization crystal efficiencies estimation for continuous motion bed acquisition |
-
2019
- 2019-07-04 CN CN201910599879.9A patent/CN110301927B/zh active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106859685A (zh) * | 2017-01-05 | 2017-06-20 | 沈阳东软医疗系统有限公司 | 一种图像重建方法、装置及设备 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 先进核医学影像探测器的位置和能量性能优化研究;范鹏;《中国博士学位论文全文数据库医药卫生科技辑》;全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110301927A (zh) | 2019-10-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7381959B2 (en) | Technique for reconstructing PET scan images | |
| US10754048B2 (en) | Correcting count loss in pet system | |
| US10360699B2 (en) | Correcting count loss | |
| US20210239862A1 (en) | Imaging detector system for gamma radiation using unidirectional and bidirectional compton scattering processes | |
| EP1331493A1 (en) | Radiation detecting device for nuclear medicine diagnosis device and detecting method therefor | |
| CN110211095B (zh) | 能量图及晶体位置查找表生成方法、装置、存储介质 | |
| Surti et al. | Impact of event positioning algorithm on performance of a whole-body PET scanner using one-to-one coupled detectors | |
| CN103417235B (zh) | 一种随机噪声的校正方法和装置 | |
| CN110664423B (zh) | 成像方法、装置、探测器、终端设备和pet系统 | |
| US11073628B2 (en) | Positron emission tomography (PET) timing calibration using coincidences involving high-energy cascade gamma from prompt-gamma positron emitters | |
| CN110301926B (zh) | 确定晶体固有效率的方法、装置、存储介质及医疗设备 | |
| CN110934604A (zh) | 康普顿散射序列恢复方法、装置、存储介质和pet成像系统 | |
| CN110301927B (zh) | 确定晶体固有效率的方法、装置、存储介质及医疗设备 | |
| CN106859686B (zh) | 成像方法和成像系统 | |
| EP1631844B8 (en) | Generating detector efficiency estimates for a pet scanner | |
| Nuyts | Nuclear medicine technology and techniques | |
| Kacperski et al. | Performance of three-photon PET imaging: Monte Carlo simulations | |
| CN104598356A (zh) | 一种事件排序方法及装置 | |
| CN115251962A (zh) | 来自列表模式数据的均值随机估计 | |
| Saaidi et al. | Monte Carlo simulation of two siemens biograph PET/CT system using gate: image quality performance | |
| CN110680368B (zh) | 有效单事件的检测方法及装置、信号读出方法及系统 | |
| Hua | Compton imaging system development and performance assessment | |
| CN109567845B (zh) | 采用事例混合法构建pet系统的随机符合事例的方法 | |
| Niknami et al. | Compton Imaging Systems Based on CdZnTe/CdTe Detectors | |
| Kacperski et al. | Three-gamma annihilations as a new modality in PET |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20230413 Address after: Room 308, No. 177-2 Chuangxin Road, Hunnan District, Shenyang City, Liaoning Province, 110167 Applicant after: Shenyang Zhihe Medical Technology Co.,Ltd. Address before: 110167 No. 177-1 Innovation Road, Hunnan District, Shenyang City, Liaoning Province Applicant before: Shenyang Neusoft Medical Systems Co.,Ltd. |
|
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |