CN112068188B - Pet探测器能量峰位漂移的实时校准方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及医学影像设备技术领域，尤其涉及一种PET探测器能量峰位漂移的实时校准方法，基于上位机加载能量校准表，通过获取系统内所有探测器模块的能量峰位偏移量系数peak_per_temp，以及获取当前采集下所有探测器模块的温度T和实现能量校准时的温度T0间的温度差，更新能量峰位基线B，实现对PET系统所有探测器模块的能量峰位漂移校准，使得所有探测器模块的能量峰位达到目标能量峰位，因此，该技术方案能有效的抑制因能量峰位漂移导致的散射事件占比，从而有效的提升了有效事件的传输率，达到了提高PET图像信噪比的效果。
Description
技术领域
本发明涉及医学影像设备技术领域，尤其涉及一种PET探测器能量峰位漂移的实时校准方法。
背景技术
正电子发射断层成像(PET, Positron Emission Tomography)检查前需要注射放射性示踪剂，示踪剂能够被人体组织代谢，相比于正常组织，肿瘤就有更高的代谢水平。PET成像的原理是：示踪剂衰变产生正电子，正电子与负电子湮灭发出两个方向相反、能量相等的光子对，每个光子以光速飞行，探测器探测光子对后，进行一系列信号处理，重建出具有临床诊断意义的图像。
如果探测器在一个时间窗内所探测到的一对γ光子来自于同一次湮灭，则该事件称为真符合事件；若是探测器在一个时间窗内所探测到的一对γ光子分别来自于不同次湮灭，或是来自于同一次湮灭，但是发生了能量损失且运动方向发生了改变，则该类事件称为假符合事件。假符合事件可以分为：随机符合和散射符合。随机符合事件的降低可以通过提升时间分辨率，缩短时间窗来实现；而散射符合事件的降低可以通过提升能量分辨率，缩小能量窗来实现。
然而，SiPM的性能受温度的影响比较显著，当温度升高，SiPM的增益值下降，导致能量峰位的左移；而当温度降低，SiPM的增益值升高，导致能量峰位的右移。无论能量峰位向左，还是向右漂移，都将影响散射符合事件的占比，从而影响PET图像的信噪比。
现有技术中，对能量峰位随温度漂移的处理方法主要通过外部冷却系统，如：风冷却系统，或水冷却系统，实现对SiPM的温度控制，从而保证能量峰位不漂移；然而该技术的缺点是：由于外部冷却系统只能保证SiPM的温度控制在一个范围内，而不能很精确的将SiPM的温度一直保持在某一个温度。因此，也会导致能量峰位因为温度的细微变化而发生一定的漂移。
因此，迫切需要一种能量峰位漂移的校准方法，能有效将当前能量峰位校准到目标能量峰位，从而抑制因能量峰位漂移所导致的散射事件占比，达到提高PET图像信噪比的目的。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种PET探测器能量峰位漂移的实时校准方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种PET探测器能量峰位漂移的实时校准方法，包括在校准阶段进行能量峰位偏移量系数peak_per_temp的获取和在使用阶段进行能量校准表的更新和加载；
所述在校准阶段进行能量峰位偏移量系数peak_per_temp的获取包括以下步骤：
T1. 将环境温度设置为t0，进行数据采集，并以探测器模块为单元获取当前环境温度下所有探测器模块的温度T0i，其中i表示探测器模块的序号；
T2. 以探测器模块为单元，分别统计步骤T1所采集数据的能量分布，形成能量分布曲线；
T3. 根据各探测器单元的能量分布，采用高斯拟合，获取对应探测器模块的能量峰值peak0i；
T4. 将环境温度设置为t0’，进行数据采集，并以探测器模块为单元获取当前环境温度下所有探测器模块的温度T0i’；所述∣t0-t0’∣>3，以便减小统计误差；
T5. 以探测器模块为单元，分别统计步骤T4所采集数据的能量分布，形成能量分布曲线；
T6. 根据各探测器单元的能量分布，采用高斯拟合，获取对应探测器模块的能量峰值peak0i’；
T7. 进行能量峰位偏移量系数peak_per_temp的计算，即
peak_per_tempi=( peak0i- peak0i’)/( T0i- T0i’)；
所述在使用阶段进行能量校准表的更新和加载包括以下步骤：
S1. 在每次扫描启动时，获取当前扫描时各探测器模块的温度信息Ti，则温度差ΔTi=Ti-T0i或ΔTi=Ti-T0i’；
S2. 根据温度差信息，获取并更新能量校准表中的能量峰位基线系数Bi，则Bi=Bc+ΔTi* peak_per_tempi,其中Bc为初始默认值，是一个常数；
S3. 能量校准表更新后，上位机完成对该能量校准表的加载，并开始当前扫描工作。
本发明的优点在于：基于上位机加载能量校准表，通过获取系统内所有探测器模块的能量峰位偏移量系数peak_per_temp，以及获取当前采集下所有探测器模块的温度T和实现能量校准时的温度T0间的温度差，更新能量峰位基线B，实现对PET系统所有探测器模块的能量峰位漂移校准，使得所有探测器模块的能量峰位达到目标能量峰位，因此，该技术方案能有效的抑制因能量峰位漂移导致的散射事件占比，从而有效的提升了有效事件的传输率，达到了提高PET图像信噪比的效果。
附图说明
图1 为PET系统大模块分布示意图；
图2为校准阶段环境温度为21℃时，部分探测器模块的能量分布曲线；
图3为校准阶段环境温度为21℃时，对探测器模块的能量分布进行高斯拟合后的能量分布曲线；
图4为校准阶段环境温度为25℃时，部分探测器模块的能量分布曲线；
图5为传统处理方式下的能量曲线；
图6为采用实施例方案下的能量曲线。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
本实施例提出一种PET探测器能量峰位漂移的实时校准方法，该方法是基于上位机直接加载更新后的能量校准表的方式实现的，能量校准表至少包括探测器模块信息、能量峰位偏移量系数peak_per_temp、能量校准温度信息T0及能量峰位基线系数B，由于探测器模块信息、能量峰位偏移量系数peak_per_temp和能量校准温度信息T0为校准阶段已经确定的（主要是能量峰位偏移量系数的确定，探测器模块信息和能量校准温度信息是依据设备性质确定的），所以在使用阶段对能量校准表的更新主要是针对能量峰位基线系数B的更新。
如图1所示，PET系统共有38个大模块，每个大模块有24个探测器模块，即：共计912个探测器模块。
本实施例中，数据的采集为基于外部源，采集时间为10min，采集数据类型为：符合数据采集。
在校准阶段进行能量峰位偏移量系数peak_per_temp的获取包括以下步骤：
T1. 将环境温度设置为21℃，进行数据采集，并以探测器模块为单元获取当前环境温度下所有探测器模块的温度T0i，其中i表示探测器模块的序号，i=0,1,2...911；
T2. 以探测器模块为单元，分别统计步骤T1所采集数据的能量分布，形成能量分布曲线,如图2所示；
T3. 根据各探测器单元的能量分布，采用高斯拟合，获取对应探测器模块的能量峰值peak0i，如图3所示；
T4. 将环境温度设置为25℃，进行数据采集，并以探测器模块为单元获取当前环境温度下所有探测器模块的温度T0i’；
T5. 以探测器模块为单元，分别统计步骤T4所采集数据的能量分布，形成能量分布曲线，如图4所示；
T6. 根据各探测器单元的能量分布，采用高斯拟合，获取对应探测器模块的能量峰值peak0i’；
T7. 进行能量峰位偏移量系数peak_per_temp的计算，即
peak_per_tempi=( peak0i- peak0i’)/( T0i- T0i’)。
能量峰位偏移量系数peak_per_temp确定后，能量校准表中的变量只剩能量峰位基线系数B，对能量峰位基线系数B的实时更新，即可实现对能量校准表的实时更新。
在使用阶段进行能量校准表的更新和加载包括以下步骤：
S1. 开始任意协议的符合数据采集，在点击数据采集时，同步获取当前扫描时各探测器模块的温度信息Ti，并计算温度差ΔTi=Ti-T0i或ΔTi=Ti-T0i’（ 减去21度时的探测器温度T0i，则能量校准表其他参数对应的是21度时所形成的；若是采用减去25度时的探测器温度T0i’，则能量校准表其他参数对应的就是25度时所形成的）；
S2. 根据温度差信息，获取并更新能量校准表中的能量峰位基线系数Bi， Bi=Bc+ΔTi* peak_per_tempi,其中Bc为初始默认值，是一个常数；
S3. 能量校准表更新后，上位机完成对该能量校准表的加载，并开始当前扫描工作。
本实施例中目标能量峰位为256，如下为对能量峰位漂移实时校准方案的验证效果：
1. 传统处理方式，其能量峰位peak=263.2，与目标能量峰位的漂移偏差为7.2，其能量曲线如图5所示；
2. 本实施例方案下的能量峰位peak=256.4，与目标能量峰位的漂移偏差为0.4，其能量曲线如图6所示。
上述实施例仅用于解释说明本发明的构思，而非对本发明权利保护的限定，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应落入本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种PET探测器能量峰位漂移的实时校准方法，其特征在于，包括在校准阶段进行能量峰位偏移量系数peak_per_temp的获取和在使用阶段进行能量校准表的更新和加载；
所述在校准阶段进行能量峰位偏移量系数peak_per_temp的获取包括以下步骤：
T1. 将环境温度设置为t0，进行数据采集，并以探测器模块为单元获取当前环境温度下所有探测器模块的温度T0i，其中i表示探测器模块的序号；
T2. 以探测器模块为单元，分别统计步骤T1所采集数据的能量分布，形成能量分布曲线；
T3. 根据各探测器单元的能量分布，采用高斯拟合，获取对应探测器模块的能量峰值peak0i；
T4. 将环境温度设置为t0’，进行数据采集，并以探测器模块为单元获取当前环境温度下所有探测器模块的温度T0i’；
T5. 以探测器模块为单元，分别统计步骤T4所采集数据的能量分布，形成能量分布曲线；
T6. 根据各探测器单元的能量分布，采用高斯拟合，获取对应探测器模块的能量峰值peak0i’；
T7. 进行能量峰位偏移量系数peak_per_temp的计算，即
peak_per_tempi=( peak0i- peak0i’)/( T0i- T0i’)；
所述在使用阶段进行能量校准表的更新和加载包括以下步骤：
S1. 在每次扫描启动时，获取当前扫描时各探测器模块的温度信息Ti，则温度差ΔTi=Ti-T0i或ΔTi=Ti-T0i’；
S2. 根据温度差信息，获取并更新能量校准表中的能量峰位基线系数Bi， Bi=Bc+ΔTi* peak_per_tempi,其中Bc为初始默认值，是一个常数；
S3. 能量校准表更新后，上位机完成对该能量校准表的加载，并开始当前扫描工作。
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