CN111053567B - 一种pet/ct性能检测模体和图像评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种PET/CT性能检测模体和图像评价方法，PET/CT性能检测模体由PET图像质量检测模块和CT性能检测模块组成，两模块连接成整体，一次能检测PET性能和CT性能，空心球除包括依标准规定分布的6个空心球外，增加了2个4mm空心球和7mm空心球,能检测微小病灶的PET图像质量，能定性评估空间分辨率。肺部插件上下端卡在PET图像质量检测模块顶盖凹槽和PET图像质量检测模块底盖凹槽内，避免肺部插件因密度小于水而漂浮在模体内导致模体安装困难，使配药溶液容易且时间短，减少放射性药物活度损耗，减轻对实验人员的电离辐射。图像评价方法能对不同品牌型号PET/CT设备采集到模体图像数据进行图像质量自动化分析处理，还适用于NEMA IEC Body模体。能线下分析，不占用PET/CT设备机时。

Description

一种PET/CT性能检测模体和图像评价方法

技术领域

本发明涉及一种医学领域的测试仪器，特别是涉及一种PET/CT性能检测模体和图像评价方法

背景技术

随着PET/CT的广泛应用，人们对于PET/CT的性能要求逐渐提高，PET/CT性能检测技术的研究得到了广泛关注。

PET图像质量作为PET/CT性能优劣的终端呈现，是PET/CT重要的性能参数。CT设备主要用于描述病变的大小、位置、形态等解剖学特性；然而许多病变组织的CT值与正常组织的CT值差异较小，因此，CT低对比度分辨力对于PET/CT设备也很重要。PET/CT融合图像的生成是通过软件将PET设备和CT设备独立产生的两种图像配准进行融合得到的，但图像融合的精度仍然受到扫描床的位移、人体器官位移等因素的影响，因此，对PET/CT配准精度的检测十分重要。

目前，国际上通常根据NEMA NU 2系列标准以及I EC61675 1系列标准中规定的性能检测方法来检测PET/CT设备的性能参数。两种标准经过数次修订和相互引用，现行版本中多项参数的检测方法相同，其中关于图像质量的检测方法完全相同，均通过测量对比度和本底变化率来检测PET图像质量，通过测量肺部残留误差来检测散射校正与衰减校正准确性；通过测量PET图像和CT图像中球体在x、y、z三个方向上的球心偏差来检测PET/CT配准精度。

按照现行标准中关于图像质量的检测方法，国内外通常使用美国DSC公司生产的NEMA I EC Body模体(如图1所示)来检测PET/CT设备中PET图像质量、散射校正与衰减校正准确性以及PET/CT配准精度。该模体通过4个不同尺寸，内部充满放射性显像剂氟代脱氧葡萄糖溶液(FDG溶液)的空心球来模拟热病灶，称为热球；通过2个不同尺寸，内部充满纯水的空心球来模拟冷病灶，称为冷球；热球和冷球可用于测量对比度及本底变化率，对比度越高、本底变化率越低表示PET/CT设备PET图像质量越好。通过内部充满低密度泡沫的空心管来模拟肺部，称为肺部插件；肺部插件可用于测量肺部误差残留，肺部残留误差越低表示PET/CT设备散射校正与衰减校正准确性越高。模体的热球还可用来测量球心偏差，球心偏差越低表示PET/CT配准精度越高。随着PET/CT技术的迅速发展，现有模体和标准中规定的图像质量检测方法无法与时俱进地完全覆盖当前PET/CT设备的性能检测需求，存在的问题主要有以下4个方面：

1.近年来，PET/CT技术水平不断提升，且越来越多的应用于神经系统、肿瘤和心血管系统等疾病的早期临床诊断，发现微小病变，以免错过疾病治疗的最佳时期。但是NEMA IEC Body模体内用于检测图像质量参数的球体最小尺寸为10mm，无法满足微小病灶的图像质量检测需求。

2.现有的检测模体和方法不能满足PET/CT设备的CT低对比度分辨力检测需求：

①.NEMA I EC Body模体无法检测CT低对比度分辨力，需要使用Catphan模体(如图2所示)检测该项参数。

②.Catphan模体本身体积较大，若与NEMA I EC Body模体同时进行扫描会对PET图像造成散射，故NEMA I EC Body模体和Catphan模体不能同时扫描，也就是说，PET图像质量的检测、散射校正与衰减校正准确性检测、PET/CT配准精度这三项参数的检测无法和CT低对比度分辨力的检测一次性同步进行；而若分两次进行扫描则会因模体摆放位置差异、重复性误差等因素，增加检测时长及实验误差。

再者，Catphan模体是CT设备的专用检测模体，包含高对比度分辨力、低对比度分辨力、图像均匀性、层厚、螺距、CT值等多个检测模块，本身成本较高；但PET图像分辨率较低，CT图像分辨率较高，为满足PET/CT图像融合条件，PET/CT设备的CT部分性能表现通常会低于普通CT设备；因此使用Catphan模体检测PET/CT的CT部分，不但会大幅度增加检测成本，也无法获得理想的检测效果。

第三，现行的CT计量检定规程《JJG 961-2017医用诊断螺旋计算机断层摄影装置(CT)X射线辐射源》规定，检测CT低对比度分辨力时，需将低对比度插件放置在水等效材料内。但是Catphan模体CT低对比度分辨力性能检测模块本底CT值在管电压120kV(最常用检测条件)时约为40HU，而水等效材料的CT值应为(0±5)HU，因此Catphan模体CT的低对比度分辨力模块本底材料不满足水等效特性，不符合CT低对比度分辨力的检测要求。此外，Catphan模体低对比度分辨力模块中嵌入的系列检测插件中的最大直径为15mm，对应到实际扫描图像中，15mm直径的圆斑通常至多包含100个左右的像素点数量，而从统计学的角度，若要进行CNR(contrast noi se rat io)计算，这样的样本量是不能满足统计学要求的，所以会直接影响低对比度分辨力的客观评价结果，无法满足检测需求。

3.现行标准中规定了图像质量评价方法：选取热球和冷球所在的横断面图像，在每个球体画出相应直径的感兴趣区(ROI，region of i nterest)，在球心所在的横断面图像上模体的本底上画出12个与球体上所画的RO I相同尺寸的RO I，如图3所示；接近球心所在切层两侧±1cm与±2cm处的其他层上同时画出RO I；每种尺寸的本底RO I共60个，每层12个，共5层；记录每个RO I上本底的平均计数；然后将上述数据代入对应公式计算对比度、本底变化率等各项参数。在评价方法的实际应用中，存在以下问题：

①.部分厂商生产的PET/CT设备配备图像质量评价功能，会按照上述方法对图像进行分析，但通常仅适用于相同品牌型号PET/CT设备所采集的数据，并且需要在PET/CT配备的操作系统上进行；对于医院在用PET/CT设备，此过程耗时较长，长时间占用机时会严重耽误临床诊断。

②.若不在PET/CT配备的操作系统上进行数据分析，或者PET/CT没有配备图像质量评价功能，则需要按照NEMA标准中规定的图像质量评价方法对图像进行手动数据采集和计算。手动数据采集需要人工选定球心所在截层，根据图像中每个球体边缘在本底区域画出共计360个RO I，并记录每个RO I内平均计数，过程及其繁琐，耗时，并且会引入人为误差，导致相同数据结果不同，无法对设备图像质量进行客观评价。

4.由于PET设备是利用放射性核素作为显像剂进行功能代谢成像，所以每次对PET/CT进行性能检测都需要使用放射性药物配置模体。由于NEMA I EC Body模体存在设计缺陷，其肺部插件无法固定在模体下底或顶盖卡槽内，且肺部插件密度远小于水，导致对模体进行放射性药物配置时，肺部插件容易漂浮在溶液表面难以安装，增加配药时长，从而增加实验人员受到的电离辐射剂量。此外，FDG溶液内放射性核素半衰期较短，若配药时间过长导致药物活度达不到模体所需最低活度要求，则需要对模体重新配置。

有鉴于上述现有的模体存在的缺陷，本发明人经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的模体存在的缺陷，而提供一种PET/CT性能检测模体和图像评价方法，使其满足微小病灶的图像质量检测要求，提高检测精度，从而更加实用。

本发明的另一目的在于，克服现有的模体存在的缺陷，而提供一种PET/CT性能检测模体和图像评价方法，所要解决的技术问题是使其满足PET/CT设备的CT低对比度分辨力检测需求，提高检测精度，从而更加适于实用。

本发明的再一目的在于，提供一种PET/CT性能检测模体和图像评价方法，所要解决的技术问题是使其适用不同的设备、评价方法简单，从而更加适于实用。

本发明的还一目的在于，提供一种PET/CT性能检测模体和图像评价方法，所要解决的技术问题是使其药物配置时更易操作，减少配药时间，从而降低了实验人员受到的电离辐射，从而更加适于实用。

本发明的还一目的在于，提供一种PET/CT性能检测模体和图像评价方法，所要解决的技术问题是使其一次扫描即可实现PET图像质量、CT低对比度分辨力、PET/CT配准精度等多项参数的检测，避免多次扫描时因模体摆放位置差异、重复性误差等因素所造成增加检测时长及实验误差，从而更加适于实用。

本发明的还一目的在于，提供一种PET/CT性能检测模体和图像评价方法，所要解决的技术问题是使其CT低对比度分辨力检测模块，实际成像后，低对比度插件内像素点足够多，符合统计学要求，可进行客观评价。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种PET/CT性能检测模体，包括PET图像质量检测模块和CT性能检测模块，其中位于上部的PET图像质量检测模块和位于下部的CT性能检测模块通过螺栓连接为一个整体。

前述的一种PET/CT性能检测模体，其中所述的PET图像检测模块为空腔结构，由空心球、PET性能检测模块顶盖、肺部插件、PET图像质量检测模块上底、PET图像质量检测模块下底组成；PET图像质量检测模块的横截面为仿躯干形状；

其中所述的PET图像质量检测模块顶盖通过螺栓固定在PET图像质量检测模块上底上顶面上，在PET图像质量检测模块顶盖下表面中部设有肺部插件顶盖凹槽，在PET图像质量检测模块下底中部设有肺部插件下底凹槽，肺部插件位于PET图像质量检测模块的中心位置，肺部插件为空心管，该空心管内充满泡沫，PET图像质量检测模块上底中心位置设有与PET图像质量检测模块顶盖下端面积相同的PET图像质量检测模块顶盖圆孔，PET图像质量检测模块上底设有注水的PET图像质量检测模块上底注水孔；

肺部插件的上部插设在肺部插件顶盖凹槽内，肺部插件的下部设置在肺部插件下底凹槽内；

所述的空心球除包括按照标准规定分布的6个空心球外，增加了2个空心球，8个空心球球心均位于同一水平截面上；按照现行标准规定分布的第一空心球、第二空心球、第三空心球、第四空心球、第五空心球和第六空心球的内径分别37mm、28mm、22mm、17mm、13mm和10mm，所增加的2个空心球即第七空心球和第八空心球的内径分别为7mm和4mm；第七空心球和第八空心球的球心位于以肺部插件圆柱的中心轴为圆心的直径为66mm的圆上，第七空心球和第八空心球的球心所在的圆与第一空心球、第二空心球、第三空心球、第四空心球、第五空心球和第六空心球的球心所在圆同心，第八空心球在12点钟位置，第七空心球在10点钟位置；

8个空心球通过毛细管穿过设置在PET图像质量检测模块上底中部的PET图像质量检测模块顶盖圆孔且与PET图像质量检测模块顶盖相连。

前述的一种PET/CT性能检测模体，其中所述的CT性能检测模块由CT低对比度分辨力模块、CT性能检测模块上底，CT性能检测模块下底、CT性能检测模块底盖组成；

3个贯穿CT低对比度分辨力模块的CT低对比度插件呈正三角形分布置嵌入CT低对比度分辨力模块的本底内，3个CT低对比度插件分别为第一CT低对比度插件、第二CT低对比度插件和第三CT低对比度插件，第一CT低对比度插件、第二CT低对比度插件和第三CT低对比度插件的低对比度分辨力分别为0.5％、1.0％和1.5％，每个低对比度插件的直径相同；

所述的CT性能检测模块上底的中心处设有CT性能检测模块上底凹槽，CT低对比度分辨力模块的上部嵌设在CT性能检测模块上底凹槽内；CT性能检测模块上底的外边缘处和CT性能检测模块下底的外边缘处设有6个相互对应的贯穿整个CT性能检测模块的贯穿孔，在PET图像质量检测模块下底外边缘处设有与6个CT性能检测模块上底的贯穿孔和6个CT性能检测模块下底的贯穿孔相对应的非贯穿孔，通过6根长螺栓穿过6个CT性能检测模块下底的贯穿孔和6个CT性能检测模块上底的贯穿孔，固定于6个PET图像质量检测模块下底的非贯穿孔内，将PET图像质量检测模块和CT性能检测模块固定在一起；

所述的CT性能检测模块下底的中心设置有与CT性能检测模块底盖密配合的CT性能检测模块底盖圆孔，CT性能检测模块底盖通过螺纹拧装在CT性能检测模块下底的CT性能检测模块底盖圆孔内，连接成一体，CT性能检测模块下底上设有CT低对比分辨力模块下底注水孔。

前述的一种PET/CT性能检测模体，其中所述的CT低对比度分辨力模块由非金属无CT伪影材料制成，为圆饼状模块，CT低对比度分辨力模块的本底材料水等效。

前述的一种PET/CT性能检测模体，其特征在于其中所述的空心球分为热球和冷球，其中，第三空心球、第四空心球、第五空心球、第六空心球、第七空心球和第八空心球为热球，第一空心球和第二空心球为冷球，在所有热球球体内注满氟代脱氧葡萄糖溶液且热球内的氟代脱氧葡萄糖溶液的活度浓度相同，在所有冷球体内注满纯水，所述PET图像质量检测模块(1)腔内充满的氟代脱氧葡萄糖溶液活度浓度为热球内氟代脱氧葡萄糖溶液活度浓度的1/4。

本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种PET/CT性能检测模体的图像评价方法，其在完成PET图像质量、散射校正与衰减校正的准确性的自动化分析及计算；并通过计算热球重心找到PET图像中球体球心，通过球体边缘拟合找到CT图像中球体球心，以完成PET/CT配准精度的计算，其包括以下步骤：

步骤100：开始，执行步骤200；

步骤200：导入图像数据，将PET/CT Di com图像数据导入图像导入模块；完成后，执行步骤300；

步骤300：显示图像，在图像显示模块中显示PET图像(310)，显示CT图像，显示PET/CT融合图像，完成后，选择执行步骤400或600；

步骤400：在图像RO I区域选择模块中按照NEMA标准勾画RO I，其中包括：第八空心球和60个直径4mm圆形本底RO I，第七空心球和60个直径7mm圆形本底RO I，第六空心球和60个直径10mm圆形本底RO I，第五空心球和60个直径13mm圆形本底RO I，第四空心球和60个直径17mm圆形本底RO I，第三空心球和60个直径22mm圆形本底RO I，第二空心球和60个直径28mm圆形本底RO I，第一空心球和60个直径37mm圆形本底RO I，直径30mm的圆形肺部插件RO I；完成后，执行步骤500；

步骤500：记录步骤400中每个RO I内计数，完成后，执行步骤510和520；

步骤510：对PET图像质量进行评价，在PET图像质量模块中按照NEMA标准中规定的PET图像质量评价公式计算每个热球、冷球的对比度和本底变化率；完成后，执行步骤515

步骤515：显示PET图像质量评价结果，显示每个热球、冷球的对比度和本底变化率；

步骤520：评价散射校正和衰减较正准确性，在校准准确评价模块中，按照NEMA标准中规定的散射校正和衰减较正准确性评价公式计算肺部残留误差；完成后，执行步骤525；

步骤525：显示散射校正和衰减较正准确性评价结果，显示肺部残留误差；

步骤600：在图像RO I区域选取模块中，勾画热球RO I，勾画第六空心球RO I、第五空心球RO I、第四空心球RO I、第三空心球RO I；执行步骤610和步骤620；

步骤610：计算PET热球中心，采用阈值分割算法计算第六空心球球心、第五空心球球心、第四空心球球心、第三空心球球心；完成后，执行步骤700；

步骤620：计算CT热球中心，采用RANSAC算法计算第六空心球球心、第五空心球球心、第四空心球球心、第三空心球球心；完成后，执行步骤700；

步骤700：在PET/CT配准精度评价模块中，依据I EC标准计算PET热球中心和CT热球中心偏差，计算第六空心球、第五空心球、第四空心球、第三空心球的PET球心和CT球心偏差；完成后，执行步骤800；

步骤800：显示PET/CT配置精度结果，显示计算第六空心球、第五空心球、第四空心球、第三空心球的PET球心和CT球心偏差。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。其至少具有下列优点：

1.本发明可用于PET图像质量检测、散射校正与衰减校正的准确性检测以及PET/CT配准精度检测，能够实现NEMA I EC Body模体的全部检测项目，此外，增加两个内径分别为7mm和4mm的空心球，不仅可以检测微小病灶的PET图像质量，同时还可以对空间分辨率进行大致地定性评估。

2.本发明可用于检测CT低对比度分辨力，CT低对比度分辨力检测模块本底材料水等效性良好，模体内注入水后，避免了不同材料成像时发生部分容积效应，减少实验误差。

3.CT低对比度分辨力插件直径足够大，实际成像后，低对比度插件内像素点足够多，符合统计学要求，能够满足CT低对比度分辨力客观评价方法的要求，能实现的CT低对比度分辨力分别为1.5％、1.0％、0.5％，满足不同档次PET/CT的检测需求。

4.CT性能检测模块可产生足够大的水或水等效组织CT图像，可用于检测CT图像均匀性。

5.本发明一次扫描即可同时实现PET图像质量、散射校正和衰减校正准确性、PET/CT配准精度、CT低对比度分辨力、CT图像均匀性等多项参数的检测；避免多次扫描时因模体摆放位置差异、重复性误差等因素，增加检测时长及实验误差。

6.本发明采用的PET/CT性能检测模体和图像评价方法，能够对不同品牌型号PET/CT设备采集到的数据进行图像质量自动化分析处理；能够实现PET图像质量、散射校正和衰减校正准确性和PET/CT配准精度的自动分析和计算，软件不仅适用于本发明模体，还可用于NEMA I EC Body模体。能够实现线下分析，不占用PET/CT设备机时。

7、本发明在进行放射性药物配置时，肺部插件可直接固定在PET图像质量检测模块下底卡槽或顶盖卡槽内，避免了肺部插件因密度小于水而漂浮在模体内导致模体安装困难，使得模体配置过程更易操作，使配药时间缩短，减少对实验人员的电离辐射剂量，有效减轻配药过程对实验人员造成的电离辐射。

8、本发明的模体设计为可拆卸设计，各个检测部分可单独使用，也可组合使用。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。

附图说明

图1是NEMA I EC Body模体图。

图2是Catphan CT性能检测模体图。

图3是NEMA标准中规定的数据分析方法图。

图4是本发明PET/CT性能检测模体的外部结构示意图。

图5是本发明PET/CT性能检测模体的横截面图。

图6是本发明空心球球心所在水平截面的空心球位置分布图。

图7A是本发明PET图像质量检测模块顶盖与空心球剖示图。

图7B是本发明PET图像质量检测模块顶盖与空心球立体结构示意图。

图8是本发明PET图像质量检测模块上底结构示意图。

图9是本发明PET图像质量检测模块下底结构示意图。

图10是本发明PET图像质量检测模块的内部结构示意图。

图11是本发明CT性能检测模块上底结构图。

图12A是本发明CT低对比度分辩力模块结构平面图。

图12B是本发明CT低对比度分辩力模块结构立体图。

图13是本发明CT性能检测模块下底示意图。

图14是本发明CT性能检测模块底盖示意图。

图15是本发明CT性能检测模块安装完成后内部结构图。

图16为本发明PET/CT性能检测模体的内部结构示意图。

图17是本发明图像质量分析流程框架图。

图18分别使用本发明和NEMAI EC Body模体检测同一台PET/CT设备测试结果对比柱状图。

图19使用本发明对三台不同PET/CT设备进行图像质量检测对比柱状图。

图20：使用Catphan模体检测CT低对比度分辨力图像。

图21：CT低对比度分辨力模块本底水等效性验证图像。

其中：左图为未灌水图像，右图灌水后图像。

图22：使用本发明测量CT低对比度分辨力图像。

图23纯水和CT低对比度分辨力模块本底交界位置噪声测量效果图。

图24.三种方式进行图像均匀性CT值采集图像。

a：本底，b：交界，c：纯水

图25.PET图像质量及散射校正和衰减校正准确性分析界面图。

图26.PET/CT配准精度分析界面图。

其中：

1：PET图像质量检测模块

1-1:第一空心球 1-2:第二空心球

1-3:第三空心球 1-4:第四空心球

1-5:第五空心球 1-6:第六空心球

1-7:第七空心球 1-8:第八空心球

1-9：肺部插件

1-10：PET图像质量检测模块顶盖，

1-10-1：肺部插件顶盖凹槽

1-11：PET图像质量检测模块上底，

1-11-1：PET图像质量检测模块顶盖圆孔，

1-11-2：PET图像质量检测模块上底注水孔

1-12：PET图像质量检测模块下底

1-12-1：肺部插件下底凹槽

2：CT性能检测模块

2-1：CT低对比度分辨力模块

2-1-1：第一CT低对比度插件 2-1-2：第二CT低对比度插件

2-1-3：第三CT低对比度插件

2-2：CT性能检测模块上底

2-2-1：CT性能检测模块上底凹槽

2-3：CT性能检测模块下底

2-3-1：CT性能检测模块下底注水孔

2-3-2：CT性能检测模块底盖圆孔

2-4：CT性能检测模块底盖

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出一种PET/CT性能检测模体的其具体实施方式、结构、方法、步骤详细说明如后。

请参阅图4-图16所示，本发明较佳实施例的一种PET/CT性能检测模体，其主要包括：PET图像质量检测模块1和CT性能检测模块2，其中：其中位于上部的PET图像质量检测模块1和位于下部的CT性能检测模块2通过螺栓连接为一个整体(如图4所示)。

参阅图5所示，PET图像质量检测模块基于国内外现行标准中关于图像质量的检测方法进行设计。PET图像质量检测模块1为空腔结构，内部高度为180mm。模体横截面为仿躯干形状，模体壁厚为3mm。PET图像质量检测模块1由空心球、PET图像质量检测模块顶盖1-10、肺部插件1-9、PET图像质量检测模块上底1-11、PET图像质量检测模块下底1-12组成。

参阅图6、图7A、图7B所示，空心球用于检测PET图像质量，除现行标准规定的6个空心球外，在靠近肺部插件1-9的位置增加内径为4mm的第八空心球1-8和内径为7mm第七空心球1-7，用以检测微小病灶的图像质量，按现行标准规定的6个空心球分别为内径为10mm的第六空心球1-6，内径为13mm的第五空心球1-5、内径为17mm的第四空心球1-4，内径为22mm的第三空心球1-3、内径为28mm的第二空心球1-2、内径为37mm的第一空心球1-1，所有空心球的壁厚均不大于1mm，所有空心球球心位于同一水平截面上，如图7所示。由于检测过程中球内会充满放射性溶液，若各空心球之间距离太近，会造成相互干扰，因此第七空心球1-7球心和第八空心球1-8球心位于以肺部插件1-9的轴心为圆心且直径为66mm的圆上，该圆与第一空心球1-1、第二空心球1-2、第三空心球1-3、第四空心球1-4、第五空心球1-5和第六空心球的球心所在圆同心，第八空心球1-8的球心位于12点钟位置，第八空心球1-7球心位于10点钟位置；8个空心球位置分布既不会产生相互干扰，又能够在符合现行标准的同时，实现对微小病灶的模拟，达到图像质量检测的目的。所有空心球球心所在水平截面距离PET图像质量检测模块顶盖1-10的下表面70mm，所有空心球通过毛细管与PET图像质量检测模块顶盖1-10相连。

空心球分为热球和冷球，除第一空心球和第二空心球为冷球外，其他6个球均为热球。

参阅图7A、图7B和图10所示，PET图像质量检测模块顶盖1-10上表面直径为190mm，PET图像质量检测模块顶盖1-10下表面直径为154mm，PET图像质量检测模块顶盖1-10下表面中心位置有一直径为50mm的肺部插件顶盖凹槽1-10-1，用于连接肺部插件1-9，如图7A、图7B所示。PET肺部插件1-9位于PET图像质量检测模块1的中心位置，外径为50mm，壁厚为4mm的空心管内部充满泡沫用于模拟肺部衰减。

参阅图8所示，PET图像质量检测模块上底1-11中心位置设有一与PET图像质量检测模块顶盖1-10下端面积相同的PET图像质量检测模块顶盖圆孔1-11-1，该PET图像质量检测模块顶盖圆孔1-11-1与PET图像质量检测模块顶盖1-10完全密配合，在PET图像质量检测模块上底1-11设有两个PET图像质量检测模块上底注水孔1-11-2，用于注水。

参阅图9所示，PET图像质量检测模块下底1-12的中心位置设有直径为50mm的肺部插件下底凹槽1-12-1，用于安装肺部插件1-9。将PET图像质量检测模块顶盖1-10安装在PET图像质量检测模块上底1-11上并使用小螺栓固定后，肺部插件1-9上端卡在肺部插件顶盖凹槽1-11-1与肺部插件1-9下端卡在肺部插件下底凹槽1-12-1内。PET图像质量检测模块1底部有6个非贯穿螺纹孔用于连接CT性能检测模块2。PET图像质量检测模块1底部通过6根螺栓下接CT性能检测模块2。

参阅图11-图16所示，CT性能检测模块2与PET图像质量检测模块1结构相似，两者横截面完全相同。CT性能检测模块2由CT低对比度分辨力模块2-1、CT性能检测模块上底2-2、CT性能检测模块下底2-3和CT性能检测模块底盖2-4组成。

参阅图11所示，CT性能检测模块2腔内高度为19.5mm，CT性能检测模块上底2-2的中心处设有直径150mm、深度0.5mm的CT性能检测模块上底凹槽2-2-1用于嵌入CT低对比度分辨力模块2-1。

参阅图12A和图12B所示，CT低对比度分辨力模块2-1使用非金属无CT伪影材料制成，为直径150mm、厚度20mm的圆饼状模块。CT低对比度分辨力模块2-1的本底材料水等效良好，3个贯穿CT低对比度分辨力模块2-1的CT低对比度插件呈正三角形分布嵌入在CT低对比度分辨力模块2-1的本底内，3个CT低对比度插件对应的CT低对比度分辨力分别为第一CT低对比度插件2-1-1为0.5％、第二CT低对比度插件2-1-2为1.0％、第三CT低对比度插件2-1-3为1.5％.3个CT低对比度插件的直径均为20mm，以保证对CT低对比度分辨力进行客观评价时，CT低对比度插件内有足够多的像素点。

参阅图13所示，CT性能检测模块下底2-3设有两个CT性能检测模块下底注水孔2-3-1用于注水，CT性能检测模块下底2-3的中部设有一直径为170mm的CT性能检测模块底盖圆孔2-3-2，CT性能检测模块底盖圆孔2-3-2与CT性能检测模块底盖2-4为密配合。

参阅图14所示，CT性能检测模块底盖2-4的上表面直径为170mm，下表面直径为180mm。CT性能检测模块底盖圆孔2-3-2和CT检测模块底盖2-4使用螺纹连接。

参阅图15和图16所示，所述的CT性能检测模块上底2-2的中心处设有CT性能检测模块上底凹槽2-2-1，CT低对比度分辨力模块2-1的上部嵌设在CT性能检测模块上底凹槽2-2-1内；CT性能检测模块上底2-2的外边缘处和CT性能检测模块下底2-3的外边缘处设有6个相互对应的贯穿整个CT性能检测模块2的贯穿孔，在PET图像质量检测模块下底1-12外边缘设有与6个CT性能检测模块上底2-2的贯穿孔和6个CT性能检测模块下底2-3的贯穿孔相对应的非贯穿孔，通过6根长螺栓穿过6个CT性能检测模块下底2-3的贯穿孔和6个CT性能检测模块上底2-2的贯穿孔，固定于6个PET图像质量检测模块下底1-12的非贯穿孔内，将PET图像质量检测模块1和CT性能检测模块2固定在一起；

CT性能检测模块下底2-3的中心设置有与CT性能检测模块底盖2-4密配合的CT性能检测模块底盖圆孔2-3-2，CT性能检测模块底盖2-4通过螺纹拧装在CT性能检测模块下底2-3的CT性能检测模块底盖圆孔2-3-2内，连接成一体，CT低对比分辨力模块下底2-3上设有CT低对比分辨力模块下底注水孔2-3-1。

参阅图17所示，配套的图像质量分析模块将现行标准中规定的数据分析方法程序化，以完成PET图像质量、散射校正与衰减校正的准确性的自动化分析及计算；通过计算热球重心找到PET图像中球体球心，通过球体边缘拟合找到CT图像中球体球心，以完成PET/CT配准精度的计算。PET/CT性能检测模体的图像评价方法的主要步骤如下：

步骤100：开始，执行步骤200；

步骤200：导入图像数据，将PET/CT Dicom图像数据导入图像导入模块中；完成后，执行步骤300；

步骤300：显示图像，在图像显示模块中显示PET图像310，显示CT图像320，显示PET/CT融合图像330；完成后，选择执行步骤400或600；

步骤400：在图像ROI区域选择模块中按照NEMA标准勾画ROI，其中包括：第八空心球1-8和60个直径4mm圆形本底ROI，第七空心球1-7和60个直径7mm圆形本底ROI，第六空心球1-6和60个直径10mm圆形本底ROI，第五空心球1-5和60个直径13mm圆形本底RO I，第四空心球1-4和60个直径17mm圆形本底ROI，第三空心球1-3和60个直径22mm圆形本底ROI，第二空心球1-2和60个直径28mm圆形本底RO I，第一空心球1-1和60个直径37mm圆形本底ROI，直径30mm的圆形肺部插件1-9ROI；完成后，执行步骤500；

步骤500：记录ROI内计数，记录步骤400中每个ROI内计数；完成后，执行步骤510和步骤520；

步骤510：对PET图像质量评价，在PET图像质量模块中按照NEMA标准中规定的PET图像质量评价公式计算每个热球和冷球的对比度和本底变化率；完成后，执行步骤515；

步骤515：显示PET图像质量评价结果，显示每个热球、冷球的对比度和本底变化率；

步骤520：评价散射校正和衰减较正准确性，在校准准确评价模块中，按照NEMA标准中规定的散射校正和衰减较正准确性评价公式计算肺部残留误差；完成后，执行步骤525；

步骤525：显示散射校正和衰减较正准确性评价结果，显示肺部残留误差；

步骤600：勾画热球RO I，在图像RO I区域选取模块中，勾画第六空心球1-6的ROI、第五空心球1-5的RO I、第四空心球1-4的RO I和第三空心球1-3的RO I；完成后，执行步骤610和步骤620；

步骤610：计算PET热球中心，采用阈值分割算法计算第六空心球1-6的球心、第五空心球1-5的球心、第四空心球1-4的球心、第三空心球1-3的球心；完成后，执行步骤700；

步骤620：计算CT热球的中心，采用RANSAC算法计算第六空心球1-6的球心、第五空心球1-5的球心、第四空心球1-4的球心、第三空心球1-3的球心；完成后，执行步骤700；

步骤700：在PET/CT配准精度评价模块中，依据I EC标准计算PET热球中心和CT热球中心偏差，计算第六空心球1-6、第五空心球1-5、第四空心球1-4和第三空心球1-3的PET球心和CT球心偏差；完成后，执行800；

步骤800：显示PET/CT配置精度结果，显示计算第六空心球1-6、第五空心球1-5、第四空心球1-4和第三空心球1-3的PET球心和CT球心的偏差。

按照现行标准中图像质量检测方法的规定，对PET图像质量检测模块进行放射性药物配置。其中第一空心球1-1和第二空心球1-2的球体内注满纯水作为冷球，第三空心球1-3、第四空心球1-4、第五空心球1-5和第六空心球1-6的球体内注满氟代脱氧葡萄糖溶液(F l udeoxyg l ucose，FDG溶液)作为热球，本发明增加的第七空心球1-7和第八空心球1-8的球体内同样注满FDG溶液作为热球，所有热球内氟代脱氧葡萄糖溶液(F l udeoxyg lucose，FDG溶液)的活度浓度相同。PET图像质量检测模块1的中部插入肺部插件1-9，PET图像质量检测模块1腔体内充满氟代脱氧葡萄糖溶液(F l udeoxyg l ucose，FDG溶液)，活度浓度为热球内氟代脱氧葡萄糖溶液(F l udeoxyg l ucose，FDG溶液)的1/4。

向CT性能检测模块2内充满纯水，将PET图像质量检测模块1和CT性能检测模块2通过6根螺栓固定。将模体平放至检查床上，使用PET/CT常规扫描协议对模体进行扫描。扫描及图像重建结束后，将数据从PET/CT操作系统中拷贝至内置本发明图像质量分析软件的电脑中后既可结束数据采集。

将PET图像导入图像质量分析软件既可进行PET图像质量、散射校正和衰减校正准确性的自动分析和处理并给出计算结果。将PET图像和CT图像分别导入图像质量分析软件后既可进行PET/CT配准精度计算并给出计算结果。读取CT图像，对CT低对比度分辨力进行评价。所得出的实验结果如下：

1.PET图像质量和散射校正和衰减校正准确性的检测功能验证

实际检测结果表明，本发明能够根据现行标准的规定，实现PET图像质量和散射校正和衰减校正准确性的检测。分别使用本发明和NEMA I EC Body模体对同一台PET/CT设备进行PET图像质量和散射校正和衰减校正准确性的检测，如表1和图18所示，对于同一检测项目，本发明和NEMA I EC Body模体的检测结果具有可比性。

表1.分别使用本发明和NEMA I EC Body模体检测同一台PET/CT设备

使用本发明对多台不同品牌型号的PET/CT进行性能检测，实际检测结果显示，本发明能够实现微小病灶图像质量的检测，并且能够对不同设备呈现微小病灶图像的能力进行明显的等级划分，如表2和图19。此外，结合表1和图19可知，微小病灶图像质量检测不会对现行标准的常规图像质量检测产生干扰，即本发明能够在符合现行标准的同时，实现微小病灶的图像质量检测。

表2.使用本发明对三台不同PET/CT设备进行图像质量检测

*注：A、B两台设备均无法探测到4mm小球，故4mm小球数据为空。

2.CT性能检测功能验证

CT低对比度分辨力是通过测量和计算CT低对比度分辨力插件内和插件周围本底的CT值之差来呈现，CT值之差为10HU即为低对比度分辨力1.0％，CT值之差为5HU即为低对比度分辨力0.5％。此前，CT低对比度分辨力通常使用Catphan模体进行检测，该模体CT低对比度分辨力模块本底材料不满足水等效特性，不符合CT低对比度分辨力的检测要求(如表3)，与周围包壳材料CT值相差较大，共同成像时会发生部分容积效应，导致测量CT低对比度分辨力插件内和插件周围本底的CT值之差时误差变大，如图20。

表3.Catphan模体CT低对比度分辨力模块本底和插件内CT值

位置	本底ROI1	本底ROI2	1.0％低对比度插件
				CT值(HU)	37.58	38.79	49.19

本发明能够一次扫描同步实现PET图像质量、CT低对比度分辨力等参数的检测，大幅度缩短检测时间。CT低对比度分辨力模块本底材料水等效性良好，在CT图像中，CT低对比度分辨力模块本底几乎可与模体内纯水融为一体，避免了周围包壳材料与模块本底材料因CT值差别大而产生的部分容积效应，如图21。3个CT低对比度插件的直径均为20mm，以保证对CT低对比度分辨力进行客观评价时，插件内像素点远大于100个，满足统计学要求；在3个插件内部及周围本底画等面积RO I，并测量每个RO I内CT值及标准偏差SD，如图22。计算CT值之差以及CNR(contrast to noi se rat i o)，结果如表4，3个插件对应的CT低对比度分辨力分别为1.5％、1.0％、0.5％，能够满足不同档次PET/CT的检测需求。

表4.CT低对比度分辨力检测结果

将CT性能检测模块灌满水，在CT实际成像图中，测量纯水和CT低对比度分辨力模块本底交界位置以及本底中心位置(如图23)的CT值和标准偏差SD；CT低对比度分辨力模块本底中心位置的CT值及标准偏差与交界位置的CT及标准偏差无明显差异，且噪声水平较低，如表5，即本发明能够得到大面积水或等效组织的均匀图像，故本发明CT低对比度分辨力检测模块还能用于CT图像均匀性的检测。分别在CT低对比度分辨力模块本底、CT低对比度分辨力模块本底与水交界位置、纯水中进行CT值测量，如图24。测量结果表明，CT低对比度分辨力模块本底CT值与纯水CT值相差大约3HU，CT低对比度分辨力模块本底与水交界位置CT值与纯水CT值相差大约2.5HU，满足水等效要求，并且三种采集方式下计算得到的CT图像均匀性结果相差较小，如表6。

表5.纯水和CT低对比度分辨力模块本底交界位置CT值和SD测量结果

表6.CT图像均匀性测量结果

3.软件功能验证

本发明配备的图像质量分析软件能够实现PET图像质量参数和散射校正和衰减校正准确性的自动分析和计算，并以对比度、本底变化率、肺部残留误差的方式显示上述检测结果，如图25；能够实现PET图像和CT图像中球体球心定位以计算PET/CT配准精度，如图26。此外，软件不依赖于PET/CT操作系统，不仅适用于本发明，还可用于NEMA I EC Body模体，并且可对各品牌各型号的PET/CT检测数据进行分析处理，具有普适性。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种PET/CT性能检测模体，其特征在于：包括PET图像质量检测模块(1)和CT性能检测模块(2)，其中位于上部的PET图像质量检测模块(1)和位于下部的CT性能检测模块(2)通过螺栓连接为一个整体；

所述的PET图像质量检测模块(1)为空腔结构，由空心球、PET图像质量检测模块顶盖(1-10)、肺部插件(1-9)、PET图像质量检测模块上底(1-11)、PET图像质量检测模块下底(1-12)组成；PET图像质量检测模块(1)的横截面为仿躯干形状；

其中所述的PET图像质量检测模块顶盖(1-10)通过螺栓固定在PET图像质量检测模块上底(1-11)上顶面上，在PET图像质量检测模块顶盖(1-10)下表面中部设有肺部插件顶盖凹槽(1-10-1)，在PET图像质量检测模块下底(1-12)中部设有肺部插件下底凹槽(1-12-1)，肺部插件(1-9)位于PET图像质量检测模块(1)的中心位置，肺部插件(1-9)为空心管，该空心管内充满泡沫，PET图像质量检测模块上底(1-11)中心位置设有与PET图像质量检测模块顶盖(1-10)下端面积相同的PET图像质量检测模块顶盖圆孔(1-11-1)，PET图像质量检测模块上底(1-11)设有注水的PET图像质量检测模块上底注水孔(1-11-2)；

肺部插件(1-9)的上部插设在肺部插件顶盖凹槽(1-10-1)内，肺部插件(1-9)的下部设置在肺部插件下底凹槽(1-12-1)内；

所述的空心球除包括按照标准规定分布的6个空心球外，增加了2个空心球，8个空心球球心均位于同一水平截面上；按照现行标准规定分布的第一空心球(1-1)、第二空心球(1-2)、第三空心球(1-3)、第四空心球(1-4)、第五空心球(1-5)和第六空心球(1-6)的内径分别37mm、28mm、22mm、17mm、13mm和10mm，所增加的2个空心球即第七空心球(1-7)和第八空心球(1-8)的内径分别为7mm和4mm；第七空心球(1-7)和第八空心球(1-8)的球心位于以肺部插件(1-9)圆柱的中心轴为圆心的直径为66mm的圆上，第七空心球(1-7)和第八空心球(1-8)的球心所在的圆与第一空心球(1-1)、第二空心球(1-2)、第三空心球(1-3)、第四空心球(1-4)、第五空心球(1-5)和第六空心球(1-6)的球心所在圆同心，第八空心球(1-8)在12点钟位置，第七空心球(1-7)在10点钟位置；

8个空心球通过毛细管穿过设置在PET图像质量检测模块上底(1-11)中部的PET图像质量检测模块顶盖圆孔(1-11-1)且与PET图像质量检测模块顶盖(1-10)相连；

所述的CT性能检测模块(2)由CT低对比度分辨力模块(2-1)、CT性能检测模块上底(2-2)，CT性能检测模块下底(2-3)、CT性能检测模块底盖(2-4)组成；

3个贯穿CT低对比度分辨力模块(2-1)的CT低对比度插件呈正三角形分布置嵌入CT低对比度分辨力模块(2-1)的本底内，3个CT低对比度插件分别为第一CT低对比度插件(2-1-1)、第二CT低对比度插件(2-1-2)和第三CT低对比度插件(2-1-3)，第一CT低对比度插件(2-1-1)、第二CT低对比度插件(2-1-2)和第三CT低对比度插件(2-1-3)的低对比度分辨力分别为0.5％、1.0％和1.5％，每个低对比度插件的直径相同；

所述的CT性能检测模块上底(2-2)的中心处设有CT性能检测模块上底凹槽(2-2-1)，CT低对比度分辨力模块(2-1)的上部嵌设在CT性能检测模块上底凹槽(2-2-1)内；CT性能检测模块上底(2-2)的外边缘处和CT性能检测模块下底(2-3)的外边缘处设有6个相互对应的贯穿整个CT性能检测模块(2)的贯穿孔，在PET图像质量检测模块下底(1-12)外边缘处设有与6个CT性能检测模块上底(2-2)的贯穿孔和6个CT性能检测模块下底(2-3)的贯穿孔相对应的非贯穿孔，通过6根长螺栓穿过6个CT性能检测模块下底(2-3)的贯穿孔和6个CT性能检测模块上底(2-2)的贯穿孔，固定于6个PET图像质量检测模块下底(1-12)的非贯穿孔内，将PET图像质量检测模块(1)和CT性能检测模块(2)固定在一起；

所述的CT性能检测模块下底(2-3)的中心设置有与CT性能检测模块底盖(2-4)密配合的CT性能检测模块底盖圆孔(2-3-2)，CT性能检测模块底盖(2-4)通过螺纹拧装在CT性能检测模块下底(2-3)的CT性能检测模块底盖圆孔(2-3-2)内，连接成一体，CT性能检测模块下底(2-3)上设有CT低对比分辨力模块下底注水孔(2-3-1)。

2.根据权利要求1所述的一种PET/CT性能检测模体，其特征在于其中所述的CT低对比度分辨力模块(2-1)由非金属无CT伪影材料制成，为圆饼状模块，CT低对比度分辨力模块(2-1)的本底材料水等效。

3.根据权利要求1所述的一种PET/CT性能检测模体，其特征在于其中所述的空心球分为热球和冷球，其中，第三空心球(1-3)、第四空心球(1-4)、第五空心球(1-5)、第六空心球(1-6)、第七空心球(1-7)和第八空心球(1-8)为热球，第一空心球(1-1)和第二空心球(1-2)为冷球，在所有热球球体内注满氟代脱氧葡萄糖溶液且热球内的氟代脱氧葡萄糖溶液的活度浓度相同，在所有冷球体内注满纯水，所述PET图像质量检测模块(1)腔内充满的氟代脱氧葡萄糖溶液活度浓度为热球内氟代脱氧葡萄糖溶液活度浓度的1/4。

4.一种使用权利要求1-3中任意一项的PET/CT性能检测模体的图像评价方法，其特征在于完成PET图像质量、散射校正与衰减校正的准确性的自动化分析及计算；并通过计算热球重心找到PET图像中球体球心，通过球体边缘拟合找到CT图像中球体球心，以完成PET/CT配准精度的计算，其包括以下步骤：

步骤100：开始，执行步骤200；

步骤200：导入图像数据，将PET/CT Dicom图像数据导入图像导入模块；完成后，执行步骤300；

步骤300：显示图像，在图像显示模块中显示PET图像(310)，显示CT图像(320)，显示PET/CT融合图像(330)，完成后，选择执行步骤400或600；

步骤400：在图像ROI区域选择模块中按照NEMA标准勾画ROI，其中包括：第八空心球(1-8)和60个直径4mm圆形本底ROI，第七空心球(1-7)和60个直径7mm圆形本底ROI，第六空心球(1-6)和60个直径10mm圆形本底ROI，第五空心球(1-5)和60个直径13mm圆形本底ROI，第四空心球(1-4)和60个直径17mm圆形本底ROI，第三空心球(1-3)和60个直径22mm圆形本底ROI，第二空心球(1-2)和60个直径28mm圆形本底ROI，第一空心球(1-1)和60个直径37mm圆形本底ROI，直径30mm的圆形肺部插件(1-9)ROI；完成后，执行步骤500；

步骤500：记录步骤400中每个ROI内计数，完成后，执行步骤510和520；

步骤510：对PET图像质量进行评价，在PET图像质量模块中按照NEMA标准中规定的PET图像质量评价公式计算每个热球、冷球的对比度和本底变化率；完成后，执行步骤515

步骤515：显示PET图像质量评价结果，显示每个热球、冷球的对比度和本底变化率；

步骤520：评价散射校正和衰减较正准确性，在校准准确评价模块中，按照NEMA标准中规定的散射校正和衰减较正准确性评价公式计算肺部残留误差；完成后，执行步骤525；

步骤525：显示散射校正和衰减较正准确性评价结果，显示肺部残留误差；

步骤600：在图像ROI区域选取模块中，勾画热球ROI，勾画第六空心球(1-6)ROI、第五空心球(1-5)ROI、第四空心球(1-4)ROI、第三空心球(1-3)ROI；执行步骤610和步骤620；

步骤610：计算PET热球中心，采用阈值分割算法计算第六空心球(1-6)球心、第五空心球(1-5)球心、第四空心球(1-4)球心、第三空心球(1-3)球心；完成后，执行步骤700；

步骤620：计算CT热球中心，采用RANSAC算法计算第六空心球(1-6)球心、第五空心球(1-5)球心、第四空心球(1-4)球心、第三空心球(1-3)球心；完成后，执行步骤700；

步骤700：在PET/CT配准精度评价模块中，依据IEC标准计算PET热球中心和CT热球中心偏差，计算第六空心球(1-6)、第五空心球(1-5)、第四空心球(1-4)、第三空心球(1-3)的PET球心和CT球心偏差；完成后，执行步骤800；

步骤800：显示PET/CT配置精度结果，显示计算第六空心球(1-6)、第五空心球(1-5)、第四空心球1(-4)、第三空心球1(-3)的PET球心和CT球心偏差。