CN112656439A - 一种用于正电子发射成像的位置解码方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种正电子发射成像的位置解码方法及系统，属于医疗影像领域。方法包括利用正电子发射产生的可见光得到多个能量阵列图；判断能量阵列图中是否发生康普顿事件，若是，剔除该能量阵列图，若否，保留该能量阵列图；找到过滤掉康普顿事件后的能量阵列图的峰值，以峰值为中心划分预设大小的局部区域，局部区域外的能量设置为零；在局部区域内利用重心解码算法定位正电子实际发生反应的位置。本发明提供的用于正电子发射成像的位置解码方法通过寻找康普顿事件，有效地过滤掉大量的康普顿散射事件，从而获得有效事件，防止康普顿散射事件影响解码图的效果。同时，局部区域的划分，有效地过滤掉大量环境噪声，使得解码图更为清晰。
Description
技术领域
本发明属于医疗影像领域，更具体地，涉及一种用于正电子发射成像的位置解码方法及系统。
背景技术
PET(Positron Emission Computed Tomography，正电子发射型计算机断层显像)是通过探测放射性核素衰变后产生的γ射线来实现断层成像。PET采用的放射性核素衰变后产生正电子。正电子是电子的反粒子，注射至生物体内的放射性核素衰变后产生的正电子穿过生命体组织时，在很短的距离内(0.5mm左右，不同的正电子核素有着不同的正电子湮灭距离)与组织内的负电子发生湮灭作用，全部的质量转换成能量释放，产生互成近似于180度能量高达511keV的γ光子对。对这对γ光子对沿发射方向进行探测，就能获得该方向上进行衰变的放射性核素分布的线积分值，从而进行断层图像重建。
PET是唯一可在活体上显示生物分子代谢、受体及神经介质活动的新型影像技术，现已广泛用于多种疾病的诊断与鉴别诊断、病情判断、疗效评价、脏器功能研究和新药开发等方面。
空间分辨率是PET系统中重要的性能之一，是系统成像质量好坏的重要指标，而空间分辨率取决于前期的解码图质量的好坏，因此需要提升解码图质量，提升空间分辨率。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于正电子发射成像的位置解码方法及系统，旨在解决现有位置解码方法解码质量低的问题。
为实现上述目的，本发明一方面提供了一种用于正电子发射成像的位置解码方法，包括以下步骤：
S1.利用正电子发射产生的伽马光子在闪烁晶体中反应获得的可见光得到多个能量阵列图；
S2.判断能量阵列图中是否发生康普顿事件，若是，剔除该能量阵列图，若否，保留该能量阵列图；
S3.找到过滤掉康普顿事件后的能量阵列图的峰值，以峰值为中心划分预设大小的局部区域，局部区域外的能量设置为零；
S4.在局部区域内利用重心解码算法定位正电子实际发生反应的位置。
进一步地，能量阵列图表征可见光的能量。
进一步地，根据康普顿散射的特性，找出存在康普顿散射的可疑事件，康普顿事件发生时，能量阵列图中存在两个峰值，进而判断出发生康普顿散射，进行剔除。
进一步地，局部区域小于能量阵列图的大小，划分局部区域用于减小区域外的Sipm(Silicon photomultiplier，硅光电倍增管)噪声影响。
进一步地，局部区域外为环境光产生的暗事件。
本发明另一方面提供了一种用于正电子发射成像的位置解码系统，包括：计算机可读存储介质和处理器；
所述计算机可读存储介质用于存储可执行指令；
所述处理器用于读取所述计算机可读存储介质中存储的可执行指令，执行上述的用于正电子发射成像的位置解码方法。。
通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，能够取得以下有益效果：
1、本发明提供的用于正电子发射成像的位置解码方法通过寻找康普顿事件，有效地过滤掉大量的康普顿散射事件，从而获得有效事件，防止康普顿散射事件影响解码图的效果。
2、本发明提供的用于正电子发射成像的位置解码方法通过划局部区域，有效地过滤掉大量环境噪声，使得解码图更为清晰。
附图说明
图1是本发明实施例提供的没有发生康普顿事件的正电子在闪烁晶体中反应产生可见光的示意图；
图2是本发明实施例提供的发生了康普顿事件的正电子在闪烁晶体中反应产生可见光的示意图；
图3是本发明实施例提供的发生了康普顿事件的(局部)能量阵列图；
图4是本发明实施例提供的能量阵列图；
图5是本发明实施例提供的正电子发射的最终解码图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间不构成冲突就可以相互组合。
本发明提供了一种用于正电子发射成像的位置解码方法，包括以下步骤：
S1.利用正电子发射的可见光得到多个能量阵列图；
S2.判断能量阵列图中是否发生康普顿事件，若是，剔除该能量阵列图，若否，保留该能量阵列图；
S3.找到过滤掉康普顿事件后的能量阵列图的峰值，以峰值为中心划分预设大小的局部区域，局部区域外的能量设置为零；
S4.在局部区域内利用重心解码算法定位正电子实际发生反应的位置。
图1示出了根据本发明一个没有发生康普顿事件的正电子在闪烁晶体中反应产生可见光的示意图，闪烁晶体的晶条，可以捕获来自放射源的伽马光子，伽马光子在该晶条内发生反应形成可见光；晶体与晶体之间是硫酸钡隔层分隔，硫酸钡具有一定的透光性，使可见光少量穿过，Sipm，用于接收从晶体出射的可见光，并将其转换为电信号传给后端电子电路系统。没有康普顿事件时，反应点只有一个，只有在某些临近该晶条的Sipm获取到的能量值较高，由于硫酸钡隔层的作用，可见光从反应点向周围扩散时，可见光的衰减会越来越大，因此，在能量阵列图中，会形成一个峰，此次事件为有效事件。
图2示出了根据本发明一个发生了康普顿事件的正电子在闪烁晶体中反应产生可见光的示意图，闪烁晶体的晶条，可以捕获来自放射源的伽马光子，伽马光子在该晶条内发生反应形成可见光；晶体与晶体之间由硫酸钡隔层分隔，硫酸钡具有一定的透光性，使可见光少量穿过，Sipm，用于接收从晶体出射的可见光，并将其转换为电信号传给后端电子电路系统。当该事件发生了康普顿散射，在原晶条内的发生反应的同时，该伽马光子部分散射到其他的晶条内部进而在其他晶条内部产生可见光，原反应点的晶条和新反应点的晶条就会几乎同时产生各自的可见光，此处，为方便起见，只考虑一次康普顿散射，多次康普顿散射时，能量值会衰减，对解码的效果影响可忽略。有康普顿事件后，在得到的能量阵列图中，就会形成两个峰，此次事件为康普顿事件，影响解码图的效果，造成分辨率的降低。
图3示出了根据本发明一个发生了康普顿事件的(局部)能量阵列图，判断本次事件是否为康普顿事件，即检测该事件是否存在形成了两个峰。具体地，获取能量阵列的所有通道的能量数据(本实施例中采取的是36个通道)。
第一步，找到该事件的能量最大值，如图3所示，找出了能量值为200的位置；
第二步，将能量值为200的这个通道以及上下左右形成十字的其他四个通道的能量一同置0，并找出置0后的能量最大值。
第三步，判断该能量值是否为新的峰值，将能量值为200的这个通道的周围形成十字的其他四个通道能量恢复成原先能量值，并比较四个通道的能量值与新找到的最大能量值。
第四步，如果该能量值大于其他四个通道的任意一个能量值，就说明该能量值为新的峰值，即发生了康普顿事件；若不是峰值，则说明没有发生康普顿事件。
通过对所有事件进行筛选，可得到没有发生康普顿散射的事件，这一类事件才可以被用于后续解码，发生了康普顿散射的事件需要被剔除。
图4示出了根据本发明实施例提供的能量阵列图。在发生反应且剔除了康普顿事件后，会形成一个能量峰值，如图中所示，在虚线框内的中心，能量值为100；在实际发生反应的晶条中形成的可见光向周围扩散时，由于硫酸钡隔层的作用，可见光随着扩散一直衰减，在较远位置时，扩散出的可见光会被环境噪声影响，淹没在环境噪声中，此时，如果用全局能量阵列图进行重心解码算法求反应位置时，就会加入虚线框以外的Sipm环境噪声的影响，造成解码图实际发生反应的位置偏移，影响解码图效果。因此，本发明采用最大能量峰值的周围区域进行重心解码，区域外的能量值不予考虑。具体的：
第一步，找出该事件的能量峰值所在的位置，如图4所示，能量峰值为100；
第二步，以能量峰值为100的Sipm为中心，如图4中的虚线框，向外划出一个局部区域，该区域内的能量值保留，区域外的能量值置0。当该能量峰值在边缘时，可以先对整个区域向外扩展一个边界，边界的能量值为0，再上述操作，最后还原全局恢复到原来大小。
第三步，使用重心算法，解出该事件的位置。
最后得到图5所示本发明实施例提供的正电子发射的最终解码图。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种用于正电子发射成像的位置解码方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.利用正电子发射的可见光得到多个能量阵列图；
S2.判断所述能量阵列图中是否发生康普顿事件，若是，剔除该能量阵列图，若否，保留该能量阵列图；
S3.找到过滤掉康普顿事件后的能量阵列图的峰值，以所述峰值为中心划分预设大小的局部区域，局部区域外的能量设置为零；
S4.在所述局部区域内利用重心解码算法定位正电子实际发生反应的位置。
2.如权利要求1所述的位置解码方法，其特征在于，所述能量阵列图表征可见光的能量。
3.如权利要求1所述的位置解码方法，其特征在于，康普顿事件发生时，能量阵列图中存在两个峰值。
4.如权利要求1所述的位置解码方法，其特征在于，所述局部区域小于能量阵列图的大小。
5.如权利要求4所述的位置解码方法，其特征在于，所述局部区域外为环境光产生的暗事件。
6.一种用于正电子发射成像的位置解码系统，其特征在于，包括：计算机可读存储介质和处理器；
所述计算机可读存储介质用于存储可执行指令；
所述处理器用于读取所述计算机可读存储介质中存储的可执行指令，执行权利要求1至5任一项所述的用于正电子发射成像的位置解码方法。
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