CN111025369B - 一种pet系统中用能量信息校正定时精度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种PET系统中用能量信息校正定时精度的方法，该方法利用闪烁体探测器在同一触发阈值下不同大小的信号触发时间有时移的特性，通过采集目标晶条与探测器环中对称区域的晶条的符合事件，并且分析采集事件中的目标晶条能量信息与符合时间分布重心的关系，得到能量定时校正关系，最终对目标晶条的定时结果做相应的校正。该方法用空间对称的思路获取单晶条与多个晶条的符合事件，提升了数据采集效率。同时，可利用该方法对探测器环中的每一根晶条做能量定时校正，提升了校正的准确性。尤其在PET探测系统中，该方案可在不增加硬件资源的条件下提升系统的时间分辨能力。
Description
技术领域
本发明涉及PET探测技术领域，特别涉及一种PET系统中用能量信息校正定时精度的方法。
背景技术
PET(Positron Emission Tomography，正电子发射断层成像)是核医学领域比较先进的临床诊断影像技术。其基本原理是探测正电子湮灭时发出的511keV的γ射线的能量信息、时间信息和位置信息，最终通过统计湮灭事件的发生位置来确定病灶的位置。
TOF(Time of flight，飞行时间)技术是PET成像领域的重大进步，能够提高PET诊断精度、缩短扫描时间，拓展了PET的临床应用，是PET发展的主要趋势之一。TOF技术也对PET探测器的定时精度提出了更高的要求。
辐射探测器定时常用的方法有前沿定时、过零定时、恒比定时等。其中前沿定时以方法简单、结果准确的优势应用于PET探测器的时间信息检出中。
前沿定时的理想状态是将触发阈放低至信号起始的一瞬间，但在实践中触发阈有一定的高度，这就导致了不同大小的信号在同一触发阈下会有时移，导致定时精度下降。
结合能量信息对前沿定时做校正的方法在单个探测器中也有探索，但是在PET系统中每一个探测器都包含有多个晶条，而每根晶条都有自己的时间能量对应关系，对探测器整体的时间信息做能量校正效果很差，需要对探测器中每个晶条都单独用能量信息做前沿定时校正。
发明内容
本发明的目的是提供一种PET系统中用能量信息校正定时精度的方法。通过确定探测器中每根晶条的能量信息与前沿定时的时移规律，进而对每个事件的前沿定时结果做校正。
为了达到上述的目的，本发明采用的主要技术方案包括：
第一方面，本发明提供一种PET系统中用能量信息校正定时精度的方法，包括：
S1、采集探测器环中的至少一个晶条的探测信息；
S2、采用预先建立的能量定时校正关系，对所述探测信息进行校正；
其中，所述能量定时校正关系为通过采集探测器环中目标晶条与该目标晶条的对称区域晶条的符合事件的信息，建立的用于对探测器环中晶条的探测信息进行校正的映射关系。
可选地，采集的符合事件的信息包括：符合时间的能量信息和时间信息。
可选地，所述步骤S1之前，还包括：
S0、获取所述能量定时校正关系。
可选地，所述步骤S0包括：
在探测器环中放置正电子放射源；
采集选择的目标晶条与探测器环中对称区域晶条的符合事件；
分析符合事件中目标晶条的能量信息与相应时间分布重心的位置来获取目标晶条的校正关系，生成用于校正的能量定时校正关系。
可选地，所述能量定时校正关系包括：散点统计表形式的校正关系、公式表示的校正关系。
第二方面，本发明还提供一种用于在PET系统中进行能量校正的能量定时校正获取方法，包括：
在探测器环中放置正电子放射源；
采集选择的目标晶条与探测器环中对称区域晶条的符合事件；
分析符合事件中目标晶条的能量信息与相应时间分布重心的位置来获取目标晶条的校正关系，生成应用于能量校正的校正信息。
可选地，采集的符合事件包括：符合事件的能量信息和符合事件的时间信息；
和/或，
所述校正信息包括：散点统计表形式的校正关系、公式表示的校正关系。
第三方面，本发明还提供一种PET系统中用能量信息校正定时精度的装置，包括：
存储器和处理器，所述存储器中存储指令/程序，所述处理器执行所述存储器中的程序，并包括执行上述第一方面任一所述的方法。
第四方面，本发明还提供一种PET系统，其中，PET系统包括上述第三方面所述的PET系统中用能量信息校正定时精度的装置。
本发明的有益效果是：
本发明中利用探测器(如辐射探测器/闪烁体探测器)中能量信息与前沿定时的对应关系，在PET系统中分析系统中探测器环的每根晶条的能量信息与前沿定时的时移规律，并且用列表形式将校正因子固定，最后对系统中每个事件的前沿定时结果做相应的校正。
本发明的方法利用探测器在同一触发阈值下不同大小的信号触发时间有时移的特性，通过采集探测器环中指定的目标晶条与探测器环中对称区域的晶条的符合事件，并且分析采集事件中的目标晶条能量信息与符合时间分布重心的关系，得到能量定时校正关系，最终对目标晶条的定时结果做相应的校正。该方法用空间对称的思路获取单晶条与多个晶条的符合事件，提升了数据采集效率。同时，可利用该方法对探测器环中的每一根晶条做能量定时校正，提升了校正的准确性。尤其在PET探测系统中，该方案可在不增加硬件资源的条件下提升系统的时间分辨能力。
附图说明
图1为现有技术中的PET系统中辐射探测器输出脉冲信号的形状示意图；
图2为使用圆柱状桶源放在PET探测器环视野正中心处，单个晶条与PET探测器环中对面对称的多个晶条的符合区域示意图；
图3为目标晶条按能量划分6个区间后，统计得到的能量与时间谱重心的关系的示意图；
图4为未进行能量定时校正前的符合时间分辨图；
图5为进行能量定时校正后的符合时间分辨图；
图6为本发明一实施例提供的PET系统中用能量信息校正定时精度的方法的方法示意图；
图7为本发明另一实施例提供的PET系统中用能量信息校正定时精度的方法的方法示意图。
具体实施方式
为了更好地解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
为了更好的理解本发明实施例的方案，以下对本发明实施例的部分词语进行概述说明。
当前，PET系统中辐射探测器输出脉冲信号如图1所示，在同样的前沿定时阈值下，不同能量的信号有不同的幅度，这样定时会有相应的时移t。
如图2所示，在PET系统的探测器视野中放置放射源如将圆柱状桶源放在PET探测器环视野正中心处，该放射源可发出正电子湮灭时发出的方向相反的511keV的γ射线，这样会有一条晶条(目标晶条)可以和PET探测器环中对面对称的多个晶条有符合反应事件。即目标晶条与PET探测器环中对面多个晶条有对称的符合区域。
采用符合模式采集PET系统中的能量信息和时间信息，选取目标晶条(即单晶条)的符合事件的能量信息及时间信息。例如，将目标晶条的能量信息划分6个区间，并统计相应能量区间内的符合事件的时间谱重心位置。结果如图3所示。因为对面的符合晶条区域对称，故不同能量对应的时间谱的重心位置即表示了该目标晶条在该能量区间的时移。
将各个能量区间对应的时移数据记录到该晶条的能量信息定时校正表内，在后续的数据分析中用该表校正该晶条的前沿定时结果。
同样的，利用该方法得到PET系统中所有晶条的能量信息定时校正表，可对整个PET系统做相应的定时校正。
按照以上步骤，该方法也可适用于其他非PET系统的探测器，但探测器具有对称性排布并且可探测符合事件的辐射探测系统的各个部分的定时校准。
也就是说，在PET系统正中放置一枚点源，采集该晶条与对面一个探测器模块的符合事件，评价能量定时校正对符合时间分辨的影响。
如果不用能量定时校正，则得到的符合时间分辨图如图4，其符合分辨时间约为500ps。使用能量定时校正后，则得到的符合时间分辨图如图5，其符合分辨时间约为450ps。
具体地，如图6所示，图6示出了一种PET系统中用能量信息校正定时精度的方法，包括：
S1、采集探测器环中的所有晶条的探测信息；
S2、采用预先建立的能量定时校正关系，对所述探测信息进行校正。
其中，所述能量定时校正关系为通过采集探测器中每一个目标晶条与探测器环中对称区域晶条的符合事件的信息，建立的用于对探测器中晶条的探测信息进行校正的映射关系。
本实施例中利用辐射探测器中能量信息与前沿定时的对应关系，在PET系统中分析每个探测器的每根晶条的能量信息与前沿定时的时移规律，并且用列表形式将校正因子固定，最后对系统中每个事件的前沿定时结果做相应的校正。
另外，如图7所示，图7示出了一种用于在PET系统中进行能量校正的能量定时校正获取方法，包括：
S0、获取所述能量定时校正关系。
例如，在探测器环中放置正电子放射源，放射源可发出正电子湮灭时发出的方向相反的511keV的γ射线，这样会有晶条可以和PET探测器环中对面对称的多个晶条有符合反应事件；采集目标晶条与探测器环中对称区域晶条的符合事件；分析符合事件中目标晶条的能量信息与相应时间分布重心的位置来获取目标晶条的能量定时校正关系，生成能量定时校正关系。
本实施例中的正电子放射源包括但不限于柱状，环状和点状，且其放置位置可以是探测器环视野中的任何位置，只要能保证目标晶条在探测器环中有对称区域的晶条能够采集到符合事件即可。
S1、采集探测器环中的所有晶条的探测信息；
S2、采用预先建立的能量定时校正关系，对所述探测信息进行校正。
所述能量定时校正关系包括：散点统计表形式的校正关系、公式表示的校正关系。能量定时校正关系可以是以查询表的形式也可以是根据能量定时校正关系拟合公式计算的形式，其应用方式可以是固化在前端硬件程序中或者是在后端的数据处理过程中。
进一步地，本发明实施例还提供一种PET系统中用能量信息校正定时精度的装置，包括：
存储器和处理器，所述存储器中存储指令/程序，所述处理器执行所述存储器中的程序，并包括执行上述任一实施例的方法。
可理解的是，前述实施例中的方法属于一种计算机程序，其可以存储在探测器所连接的控制装置中，并在使用探测器进行探测时，调用上述的方法进行探测器探测信息的校正过程，保证探测器的探测准确性。
在实际应用中，本发明实施例还提供一种PET系统，包括上述的PET系统中用能量信息校正定时精度的装置。
以上对本发明的具体实施例进行的描述只是为了说明本发明的技术路线和特点，其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，但本发明并不限于上述特定实施方式。凡是在本发明权利要求的范围内做出的各种变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种PET系统中用能量信息校正定时精度的方法，其特征在于，包括：
S1、采集探测器环中的所有晶条的探测信息；
S2、采用预先建立的能量定时校正关系，对所述探测信息进行校正；
其中，所述能量定时校正关系为通过采集探测器环中每一个目标晶条与对称区域晶条的符合事件的信息，建立的用于对探测器环中每一目标晶条的探测信息进行校正的映射关系；
PET系统的探测器中存在目标晶条和PET探测器环中对面对称的多个晶条有符合反应事件，则将存在符合反应事件的多个晶条称为对称区域晶条。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采集的符合事件的信息包括：符合事件的能量信息和符合事件的时间信息。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1之前，还包括：
S0、获取所述能量定时校正关系。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S0包括：
在探测器环中放置正电子放射源；
采集选择的目标晶条与该探测器环中对称区域晶条的符合事件的信息；
分析符合事件的信息中目标晶条的能量信息与相应时间分布重心的位置来获取目标晶条的校正关系，生成用于校正的能量定时校正关系。
5.根据权利要求1至4任一所述的方法，其特征在于，所述能量定时校正关系包括：散点统计表形式的校正关系、公式表示的校正关系。
6.一种用于在PET系统中进行能量校正的能量定时校正获取方法，其特征在于，包括：
在探测器环中放置正电子放射源；
采集目标晶条与探测器环中对称区域晶条的符合事件的信息；
分析符合事件的信息中目标晶条的能量信息与相应时间分布重心的位置来获取目标晶条的校正关系，生成应用于能量校正的校正信息；
其中，PET系统的探测器中存在目标晶条和PET探测器环中对面对称的多个晶条有符合反应事件，则将存在符合反应事件的多个晶条称为对称区域晶条。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，采集的符合事件的信息包括：符合事件的能量信息和符合事件的时间信息；
和/或，
所述校正信息包括：散点统计表形式的校正关系、公式表示的校正关系。
8.一种PET系统中用能量信息校正定时精度的装置，其特征在于，包括：
存储器和处理器，所述存储器中存储指令，所述处理器执行所述存储器中的程序，并包括执行上述权利要求1至5任一所述的方法。
9.一种PET系统，其特征在于，包括上述权利要求8所述的装置。
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