CN112051604B - Spect探测器成像中基于数字掩膜的pmt一致性调节方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及核医学技术领域，具体涉及一种SPECT探测器成像中基于数字掩膜的PMT一致性调节方法，包括以下步骤：获取泛源图像；根据探测器结构信息生成数字掩膜；从所述泛源图像中提取核素的PMT特征能谱。本发明根据上述生成数字掩膜，利用伽玛事件定位后获得的位置信息，对PMT能量数据进行过滤，使系统能够从采集的泛源图像和能量数据中提取出有效的PMT核素能峰信息，为PMT一致性的自动调节提供清晰的能峰信息反馈和调节依据，数字掩模技术可以从采集的泛源图像中提取出每个PMT的核素特征能峰信息，为PMT能谱信息的获取提供有效的解决方法。
Description
技术领域
本发明涉及核医学技术领域，尤其涉及一种SPECT探测器成像中基于数字掩膜的PMT一致性调节方法、装置、终端设备及存储介质。
背景技术
目前，在核医学领域想要获得高质量的成像需要对PMT(光电倍增管)进行一致性调节，PMT一致性调节的方式通常有手动、自动两种调节方式，PMT一致性调节是基于采集到的PMT能峰信息而进行，在从泛源的图像数据中获得PMT核素能峰信息时，由于泛源的PMT能谱中包含了大量的本底噪声以及伽玛事件的分量信号，使得PMT中正常的核素特征能峰被埋没，使用常规的数学方法，很难准确地提取出能峰信息。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的在于提供一种SPECT探测器成像中基于数字掩膜的PMT一致性调节方法、装置、终端设备及存储介质，旨在解决现有技术中PMT能谱信息提取困难的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，第一个方面本发明提供了一种SPECT探测器成像中基于数字掩膜的PMT一致性调节方法，包括以下步骤：
获取泛源图像；
根据探测器生成数字掩膜；
从所述泛源图像中提取核素的PMT特征能谱。
进一步的，所述根据探测器生成数字掩膜，包括：
根据所述探测器的结构配置文件中的PMT位置信息以生成所述数字掩模。
进一步的，所述数字掩模为用二维数组表示的PMT阵列。
进一步的，所述PMT上的掩模区数值预设为相应的PMT管号，非掩模区数值预设为0，管位中心坐标为PMT掩模中心。
进一步的，所述方法还包括：
遍历每个PMT管，根据所述中心坐标找到每个所述PMT管在掩膜图像中的合适位置；
根据所述中心坐标找到以该中心坐标为中心的边长为2R的正方形区域，遍历掩膜的所述正方形区域，将满足条件的圆形区域标记上PMT管号。
进一步的，所述从所述泛源图像中提取核素的PMT特征能谱，包括：
解析原始二进制表模式数据和PMT管位参数配置文件；
根据所述PMT管位参数配置文件产生PMT管位掩膜图；
根据Anger算法对伽玛事件进行分组，并根据分组数据计算出事件发生的坐标(X，Y)；
调用所述Anger算法生成掩膜矩阵，根据所述掩膜矩阵得到所述坐标(X，Y)对应的所述PMT管号；
根据所述PMT管号，在当前事件组内找出所述PMT的能量值，并将所述能量值加入到所述PMT的能谱中；
遍历全部泛源数据，提取所述核素的PMT特征能谱。
进一步的，所述根据Anger算法对伽玛事件进行分组，并根据分组数据计算出事件发生的坐标(X，Y)，包括：
将预设时间间隔内的所有PMT输出分成一组，时间间隔的起始位置为事件组的平均时间。
本发明的第二个方面，提供一种SPECT探测器成像中基于数字掩膜的PMT一致性调节装置，包括：
采集单元，用以获取泛源图像；
处理单元，用以根据探测器生成数字掩膜；
提取单元，用以从所述泛源图像中提取核素的PMT特征能谱。
本发明的第三个方面，提供一种终端设备，包括：至少一个处理器和存储器；所述存储器存储计算机程序；所述至少一个处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以实现上述任一项所述的一种SPECT探测器成像中基于数字掩膜的PMT一致性调节方法。
本发明的第四个方面，提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现上述任一项所述的一种SPECT探测器成像中基于数字掩膜的PMT一致性调节方法。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明的上述技术方案具有以下有益效果：
根据探测器生成数字掩膜，利用伽玛事件定位后获得的位置信息，对PMT能量数据进行过滤，使系统能够从采集的泛源图像和能量数据中提取出有效的PMT核素能峰信息，为PMT一致性的自动调节提供清晰的能峰信息反馈和调节依据；
通过遍历每个PMT管根，根据所述中心坐标找到每个所述PMT管在掩膜图像中的合适位置；及根据所述中心坐标找到以该中心坐标为中心的边长为2R的正方形区域，遍历掩膜的所述正方形区域，将满足条件的圆形区域标记上PMT管号等限定搜索范围的算法，该算法可串行(并行)方式实现，大大提高了掩膜的生成速度。
附图说明
图1为本发明实施例的一种SPECT探测器成像中基于数字掩膜的PMT一致性调节方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；除非另有说明，“缺口状”的含义为除截面平齐外的形状。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参见图1所示，本发明实施例提供了一种SPECT探测器成像中基于数字掩膜的PMT一致性调节方法，包括以下步骤：
步骤一，获取泛源图像；
泛源图像：核素Tc99m，1500万至2500万个事件计数。
优选的，事件计数为2000万个。
数据格式：.det数据格式(包含PMT、能量、时间戳等信息)。
步骤二，根据探测器结构信息生成数字掩膜；
步骤三，从泛源图像中提取核素的PMT特征能谱。
本发明提供的一种SPECT探测器成像中基于数字掩膜的PMT一致性调节方法，根据探测器生成数字掩膜，利用伽玛事件定位后获得的位置信息，对PMT能量数据进行过滤，使系统能够从采集的泛源图像和能量数据中提取出有效的PMT核素能峰信息，为PMT一致性的自动调节提供清晰的能峰信息反馈和调节依据。
在该实施例中，根据探测器生成数字掩膜，包括：
根据探测器的结构配置文件中的PMT位置信息以生成数字掩模。
在该实施例中，数字掩模为用二维数组表示的PMT阵列。本实施例中，数字掩模用二维数组表示为：2240x1760。
在该实施例中，PMT上的掩模区数值预设为相应的PMT管号，非掩模区数值预设为0，管位中心坐标为PMT掩模中心。掩模区数值及非掩模区数值单位是毫米。PMT管半径可以调节。
数字掩膜是与PMT管号相对应的二维数组，在PMT阵列中相应的区域用该PMT管号标记，区域大小由半径决定。PMT管半径大小同时决定位置分别率，半径越小分别率越高，生成的图像越精确不过也会导致灵敏度的降低，因此PMT管半径需要根据实际需求调整。优选的，大管38毫米，小管16毫米。区域位置由该PMT管的管中心坐标决定，区域像素值即PMT管号。掩膜图像是根据配置文件实时生成的。数字掩膜的大小跟原图像大小一致。
在该实施例中，为了提高掩膜的生成速度，需要限定搜索范围，具体方法如下：
步骤一，遍历每个PMT管，根据中心坐标找到每个PMT管在掩膜图像中的合适位置；中心坐标往往是在PMT阵列中的实际物理坐标，因此需要根据实际情况进行尺度转换和平移。
步骤二，根据中心坐标找到以该中心坐标为中心的边长为2R的正方形区域，遍历掩膜的正方形区域，将满足条件的圆形区域标记上PMT管号。
需要说明的是，该方法可以并行实现，也可以串行实现。其中，步骤二中的正方形区域是为了提高遍历速度。
在该实施例中，从泛源图像中提取核素的PMT特征能谱，包括：
步骤一，解析原始二进制表模式数据和PMT管位参数配置文件；
步骤二，根据PMT管位参数配置文件产生PMT管位掩膜图；掩膜的产生是在每个PMT管的中心坐标处产生一个指定大小的圆盘区域，该圆盘区域的像素值就是每个PMT管对应的管号；
步骤三，根据Anger算法对伽玛事件进行分组，并根据分组数据计算出事件发生的坐标(X，Y)；
步骤四，调用Anger算法生成掩膜矩阵，根据掩膜矩阵得到坐标(X，Y)对应的PMT管号；
步骤五，根据PMT管号，在当前事件组内找出PMT的能量值，并将能量值加入到PMT的能谱中；分组数据中其他PMT管的能量信息不记录到能谱中；如果在分组数据中找不到查找出的PMT管号，则丢弃该分组数据；
步骤六，遍历全部泛源数据，提取核素的PMT特征能谱；本实施例中，将59个PMT管的能谱数据存在一个59*4096的数组内，这里的59是PMT管的数量，4096存放能谱数据，能谱范围为4096道。根据需要画出的每一列曲线，就是每一个PMT管的能谱图。
在该实施例中，根据Anger算法对伽玛事件进行分组，并根据分组数据计算出事件发生的坐标(X，Y)，包括：
将预设时间间隔内的所有PMT输出分成一组，时间间隔的起始位置为事件组的平均时间。优选的，初始设定为1.6e-7秒。
需要注意的是，能量与道址的转化关系是一个一次函数的关系，需要根据标定的能峰坐标去计算具体的一次函数形式，本实施例中由于原始数据中的能量数值已经是道址，所以不涉及能量与道址的转换步骤。
本发明的实施例还提供了一种SPECT探测器成像中基于数字掩膜的PMT一致性调节装置，包括：
采集单元，用以获取泛源图像；
处理单元，用以根据探测器生成数字掩膜；
提取单元，用以从泛源图像中提取核素的PMT特征能谱。
本发明的实施例还提供了一种终端设备，包括：至少一个处理器和存储器；存储器存储计算机程序；至少一个处理器执行存储器存储的计算机程序，以实现上述任一项的一种SPECT探测器成像中基于数字掩膜的PMT一致性调节方法。
本发明的实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，计算机程序被执行时实现上述任一项的一种SPECT探测器成像中基于数字掩膜的PMT一致性调节方法。
本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
Claims (6)
1.一种SPECT探测器成像中基于数字掩膜的PMT一致性调节方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取泛源图像；
根据探测器的结构配置文件中的PMT位置信息以生成数字掩模；其中，所述数字掩模为用二维数组表示的PMT阵列位置图像；所述PMT上的掩模区数值预设为相应的PMT管号，非掩模区数值预设为0，管位中心坐标为PMT掩模中心；遍历每个PMT管，根据所述中心坐标找到每个所述PMT管在掩膜图像中的合适位置；根据所述中心坐标找到以该中心坐标为中心的边长为2R的正方形区域，遍历掩膜的所述正方形区域，将满足条件的圆形区域标记上PMT管号；所述PMT管号为PMT管所在位置对应的像素值；
从所述泛源图像中提取核素的PMT特征能谱。
2.根据权利要求1所述的SPECT探测器成像中基于数字掩膜的PMT一致性调节方法，其特征在于，所述从所述泛源图像中提取核素的PMT特征能谱，包括：
解析原始二进制表模式数据和PMT管位参数配置文件；
根据所述PMT管位参数配置文件产生PMT管位掩膜图；
根据Anger算法对伽玛事件进行分组，并根据分组数据计算出事件发生的坐标(X，Y)；
调用所述Anger算法生成掩膜矩阵，根据所述掩膜矩阵得到所述坐标(X，Y)对应的所述PMT管号；
根据所述PMT管号，在当前事件组内找出所述PMT的能量值，并将所述能量值加入到所述PMT的能谱中；
遍历全部泛源数据，提取所述核素的PMT特征能谱。
3.根据权利要求2所述的SPECT探测器成像中基于数字掩膜的PMT一致性调节方法，其特征在于，所述根据Anger算法对伽玛事件进行分组，并根据分组数据计算出事件发生的坐标(X，Y)，包括：将预设时间间隔内的所有PMT输出分成一组，时间间隔的起始位置为事件组的平均时间。
4.一种SPECT探测器成像中基于数字掩膜的PMT一致性调节装置，其特征在于，包括：
采集单元，用以获取泛源图像；
处理单元，用以根据探测器的结构配置文件中的PMT位置信息以生成数字掩模；其中，所述数字掩模为用二维数组表示的PMT阵列位置图像；所述PMT上的掩模区数值预设为相应的PMT管号，非掩模区数值预设为0，管位中心坐标为PMT掩模中心；遍历每个PMT管，根据所述中心坐标找到每个所述PMT管在掩膜图像中的合适位置；根据所述中心坐标找到以该中心坐标为中心的边长为2R的正方形区域，遍历掩膜的所述正方形区域，将满足条件的圆形区域标记上PMT管号；所述PMT管号为PMT管所在位置对应的像素值；
提取单元，用以从所述泛源图像中提取核素的PMT特征能谱。
5.一种终端设备，其特征在于，包括：至少一个处理器和存储器；所述存储器存储计算机程序；所述至少一个处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以实现权利要求1-3中任一项所述的SPECT探测器成像中基于数字掩膜的PMT一致性调节方法。
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现权利要求1-3中任一项所述的SPECT探测器成像中基于数字掩膜的PMT一致性调节方法。
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