CN115462818A - 基于实时临床扫描数据对pet系统进行实时校正的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于实时临床扫描数据对PET系统进行实时校正的方法，该方法包括：获取实时临床扫描数据；其中，实时临床扫描数据为病患的PET图像的采集过程中的数据，并且实时临床扫描数据包括位置信息、能量信息和时间信息；基于位置信息对PET系统的每个PET探测器的能量信息和/或时间信息进行统计分析，以得到每个PET探测器上设定的晶体区间中每个晶体区间的实时特征数据；基于每个晶体区间的实时特征数据，计算每个晶体区间的实时校正参数；利用实时校正参数对PET系统进行实时校正，以确保PET系统处于理想工作状态。本发明能够实时准确优化系统的状态，减少操作人员所受放射剂量，降低机构放射源维护成本，增加PET系统可用于临床扫描的有效时长。
Description
技术领域
本发明涉及辐射探测技术领域，医学成像领域，尤其涉及一种基于实时临床扫描数据对PET系统进行实时校正的方法。
背景技术
为了减少PET系统的能量/时间性能变化对正电子发射断层成像(PositronEmission Tomography，PET)系统的影响，传统的处理方案都基于质量控制的思路进行的。例如，通过尽量保证系统工作温度的稳定性，可减小闪烁体和电路温度效应带来的影响；再例如，选取长期稳定性好的电子器件，以减小电子器件波动带来的不稳定性影响；再例如，基于系统的稳定性来确定系统的调试校正周期，以保证系统在该周期范围内工作的稳定性，这是PET产品的常规运行质控方案。
但是，以上运行质控方案都是在PET系统处于非工作状态下进行的。传统质控使用专用固态放射源，需要维护和操作放射源；也有利用探测器的背景辐射，需要很长时间且难以获得较高精度的统计量。质控过程PET系统的调试和校正都要在临床扫描前专门留时间进行，这样就会压缩PET系统的临床扫描时间。同时，临床扫描过程中环境和硬件变化并不能实时获得补偿，无法获得及时和准确的系统成像品质控制。
发明内容
(一)要解决的技术问题
鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种基于实时临床扫描数据对PET系统进行实时校正的方法，以解决现有技术中存在着的PET的校正不实时的问题、传统质控方案中的放射源维护和放射性操作剂量的问题和背景放射性质控的统计准确性问题等。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
第一方面，本发明实施例提供一种基于实时临床扫描数据对PET系统进行实时校正的方法，该方法包括：获取实时临床扫描数据；其中，实时临床扫描数据为病患的PET图像的采集过程中的数据，并且实时临床扫描数据包括位置信息、能量信息和时间信息；基于位置信息对PET系统的每个PET探测器的能量信息和/或时间信息进行统计分析，以得到每个PET探测器上设定的晶体区间中每个晶体区间的实时特征数据；其中，每个晶体区间包括至少一个晶体；基于每个晶体区间的实时特征数据，计算每个晶体区间的实时校正参数；利用实时校正参数对PET系统进行实时校正，以确保PET系统处于理想工作状态。
在一个可能的实施例中，实时特征数据包括实时能量特征数据，实时校正参数包括与实时能量特征数据对应的实时增益校正参数；
其中，在获取实时临床扫描数据之前，该方法还包括：在确认PET系统处于理想工作状态时，获取PET系统中各个晶体区间的标准能量特征数据；标准能量特征数据包括标准能谱峰位和标准信号均值；
以及，基于位置信息对PET系统的每个PET探测器的能量信息和/或时间信息进行统计分析，以得到每个PET探测器上设定的晶体区间中每个晶体区间的实时特征数据，包括：基于位置信息对每个PET探测器的能量信息进行统计分析，以得到每个晶体区间的实时能量特征数据；其中，晶体区间是基于每个探测器对应的增益调节通道确定的，并且实时能量特征数据包括实时能谱峰值或者实时信号均值，以及实时信号均值为晶体区间中所有晶体探测伽马射线后产生的电信号大小的均值；
以及，基于每个晶体区间的实时特征数据，计算每个晶体区间的实时校正参数，包括：利用实时能谱峰值和标准能谱峰位，计算每个晶体区间的实时增益校正参数，或者利用实时信号均值和标准信号均值，计算每个晶体区间的实时增益校正参数。
在一个可能的实施例中，通过如下公式计算实时增益校正参数：
Gcor＝Gcur*Pref/Pcur；
其中，Gcor为当前晶体区间的实时增益校正参数；Gcur为当前晶体区间的实际增益；Pref为当前晶体区间在理想工作状态下的标准能谱峰位；Pcur为当前晶体区间对应的实时能谱峰值。
在一个可能的实施例中，通过如下公式计算实时增益校正参数：
Gcor＝Gcur*Aref/Acur；
其中，Gcor为当前晶体区间的实时增益校正参数；Gcur为当前晶体区间的实际增益；Aref为当前晶体区间在理想工作状态下的标准信号均值；Acur为当前晶体区间的实时信号均值。
在一个可能的实施例中，实时临床扫描数据是通过对PET系统的多个PET探测器中每个PET探测器采集的数据进行信号电子学处理以及数字转化和数字处理后得到的；
其中，利用实时校正参数对PET系统进行实时校正，包括：判断当前晶体区间的实时增益校正参数是否处于增益调整范围内；若实时增益校正参数处于增益调整范围内，则利用实时增益校正参数，对信号电子学处理和/或数字化和数字处理中与当前晶体区间相关的电信号进行缩放处理；若实时增益校正参数处于增益调整范围外，则生成携带有包括当前晶体区间的问题探测器的标识的报警信号，以便人工进行干预处理。
在一个可能的实施例中，实时特征数据包括实时时间特征数据，实时校正参数包括与实时时间特征数据对应的实时时间校正延时；
其中，在获取实时临床扫描数据之前，方法包括：在确认PET系统处于理想工作状态时，获取PET系统中各个晶体区间的标准时间特征数据；标准时间特征数据包括标准时间谱峰位和标准符合时间均值；
以及，基于位置信息对PET系统的每个PET探测器的能量信息和/或时间信息进行统计分析，以得到每个PET探测器上设定的晶体区间中每个晶体区间的实时特征数据，包括：基于位置信息对每个PET探测器的时间信息进行统计分析，以得到每个晶体区间的实时时间特征数据；其中，晶体区间是基于每个探测器对应的延时调节通道确定的，并且实时时间特征数据包括实时时间谱峰值或者实时符合时间均值，以及实时符合时间均值为晶体区间中所有事件符合时间的均值；
以及，基于每个晶体区间的实时特征数据，计算每个晶体区间的实时校正参数，包括：利用实时时间谱峰值和标准时间谱峰位，计算每个晶体区间的实时时间校正延时，或者利用实时符合时间均值和标准符合时间均值，计算每个晶体区间的实时时间校正延时。
在一个可能的实施例中，通过如下公式计算实时时间校正延时：
Tcor＝Tcur+PTref-PTcur；
其中，Tcor为当前晶体区间的实时时间校正延时；Tcur为当前晶体区间的实际延时；PTref为当前晶体区间在理想工作状态下的标准时间谱峰位；PTcur为当前晶体区间对应的实时时间谱峰值。
在一个可能的实施例中，通过如下公式计算实时时间校正延时：
Tcor＝Tcur+ATref-ATcur；
其中，Tcor为当前晶体区间的实时校正延时；Tcur为当前晶体区间的实际延时；ATref为当前晶体区间在理想工作状态下的标准符合时间均值；ATcur为当前晶体区间的实时符合时间均值。
在一个可能的实施例中，实时临床扫描数据是通过对PET系统的多个PET探测器中每个PET探测器采集的数据进行信号电子学处理以及数字转化和数字处理后得到的；
其中，利用实时校正参数对PET系统进行实时校正，包括：判断当前晶体区间的实时校正延时是否处于延时调整范围内；若实时校正延时处于延时调整范围内，则利用实时校正延时，对信号电子学处理和/或数字化和数字处理中与当前晶体区间相关的电信号进行延时处理；若实时校正延时处于延时调整范围外，则生成携带有包括当前晶体区间的问题探测器的标识的报警信号，以便人工进行干预处理。
在一个可能的实施例中，实时临床扫描数据在不同信息阶段由不同的硬件完成，包括：获取逻辑门阵列中数据流数据由逻辑门阵列完成特征数据分析和较正参数的计算；传输节点的数据包数据由嵌入式CPU的进程完成特征数据分析和较正参数的计算；临时存储在内存和硬盘的数据由采集或控制计算机工作站中任意一个完成特征数据分析和较正参数的计算。
第二方面，本发明实施例提供一种存储介质作为处理方案的载体，该存储介质上存储有逻辑门阵列的连接定义与数据流运算逻辑的计算机程序或者BITMAP，BITMAP在逻辑门阵列运行时，或该计算机程序被处理器运行时完成第一方面或第一方面的任一可选的实现方式所述的方法。
第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，该电子设备包括：逻辑门阵列(FPGA)、嵌入处理器、计算机终端、存储器和硬盘、数控放大器等，所述电子设备在正常扫描工作的同时，并行于病人图像生成的正常扫描过程，将数据分流指向一个独立分析过程进行分析，如FPGA的独立逻辑门区域，又如计算机的单独线程，独立的FPGA区间或单独计算机线程完成第一方面或第一方面的任一可选的实现方式所述的方法。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：
本发明通过获取包含符合事件的位置信息、能量信息和时间信息的实时PET临床扫描数据，以及通过基于位置信息对PET系统的每个PET探测器的能量信息和/或时间信息进行统计分析，以得到所述每个PET探测器上设定的晶体区间中每个晶体区间的实时特征数据，以及利用每个晶体区间的实时特征数据，计算每个晶体区间的实时校正参数，以及利用实时校正参数对PET系统进行实时校正，以确保PET系统处于理想工作状态，从而相比于现有的技术，能够实时调整硬件的漂移和汇报系统异常状态，避免了系统损坏和不理想状态还在工作而导致扫描图像失败和出现图像伪影，去除了专门预留时间给PET系统进行调试和校正的步骤，进而增加了PET系统可用于临床扫描的工作时间，以及避免了专用放射源的购置成本和减少放射源操作带来的电离辐射剂量。
为使本申请实施例所要实现的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了现有技术中能量窗口及信号漂移的示意图；
图2示出了本申请实施例提供的一种基于实时临床扫描数据对PET系统进行实时校正的方法的流程图；
图3示出了本申请实施例提供的一种在PET图像的采集过程中同时进行实时校正的方法的具体流程图。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，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。
为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
PET是核医学领域一项临床诊断影像技术，其基本原理是将具有正电子放射性核素的示踪剂注入生物体内，然后在体外探测正电子湮灭后发出的方向相反的一对511keV的γ射线的能量信息、时间信息和位置信息，最终通过统计重建湮灭事件的发生位置来确定病灶位置的三维成像无损检测技术，并且其具有灵敏度高、准确性好和可进行功能性成像等特点。
以及，在PET的辐射探测系统中，能量信息是关键信息之一。PET的能量信息影响了整个PET系统的探测灵敏度、成像均匀性和成像信噪比等关键指标。在辐射探测领域，γ射线的能量信息不能直接获取，而是通过探测器将γ射线转化成电信号，然后获取探测器输出信号的大小来表征γ射线的能量信息。这就意味着，在γ射线转化成电信号，以及电信号的放大、传输和分析等链路上任何一个环节出现的不稳定性，都会影响PET系统中能量信息的结果，进而影响PET系统的成像效果。
以及，在PET用辐射探测器使用过程中，由于受到温度变化、电压波动以及器件老化等因素的影响，探测器中各个部件都会对最终输出信号大小有一定的影响。例如，光电倍增管(photomultiplier tube，PMT)的增益会随温度变化发生变化。以及，PMT上的高压变化也会影响增益大小；再例如，硅光电倍增管(Silicon photomultiplier，SiPM)的温度敏感性更明显，其增益随温度的变化比例更高。以及，SiPM上的高压变化也会影响增益大小；再例如，在PET系统中常用的闪烁体探测器中，所用闪烁体的光产额也有温度效应的影响。
由于所有辐射探测器都存在一定的能量分辨，如使用硅酸钇镥闪烁晶体LYSO的探测器能量分辨在12％左右，使用锗酸铋(Bismuth germanate，BGO)闪烁体的探测器能量分辨在18％左右，而PET所探测的γ射线能量为511keV，所以在实践中一般选定一定范围内的能量窗口(如350keV到650keV)内的射线信号作为有效射线。因为射线信号转化成了电信号，所以能窗是用筛选固定大小的电信号方式来实现的。这就意味着，在能窗固定的前提下，信号大小发生了漂移，则实际能窗效果会有变化。如图1所示，信号漂移后变小了，则能窗内有效信号会变少，导致系统灵敏度下降；信号漂移后变大了，不仅能窗内有效信号可能会变少，且部分散射事件会进入能窗内，导致系统散射分数变大。
为了减少能量信息变化对PET系统的影响，传统的处理方案都基于质量控制的思路进行的。例如，尽量保证系统工作温度的稳定性，可减小闪烁体和电路温度效应带来的影响；再例如，选取长期稳定性好的电子器件，以减小电子器件波动带来的不稳定性影响；再例如，基于系统的稳定性来确定系统的调试校正周期，以保证系统在该周期范围内工作的稳定性，这是PET产品的运行质控方案。
但是，以上运行质控方案都是在PET系统处于非工作状态下进行的，并且都需要PET系统留有一定时间来进行调试和校正，不能达到实时校正系统能量信息的目的。
以及，现有技术中还公开了一种正电子断层扫描探测器无源校正方法，其利用LYSO闪烁体本底放射性事件的能量信号来做基准，用于离线校正系统能量信息。但是，该方法也存在如下问题：
首先，本底事件的计数率较低，很难在短时间获得较大数量信息，统计涨落较大；其次，且307keV的γ峰也会受到β衰变峰的影响，γ能峰中混入β衰变能峰，对确定307keV能量精度会有一定的限制；再其次，采集本底事件时用的是单举采集模式，实际临床时系统工作在符合采集模式，校正与实际工作不能实现相同的数据采集模式；再其次，由于用于校正的307keV与实际应用中的511keV能量有较大差异，刻度和工作时的系统硬件状态不一样，结果也需要进行外推，当系统的能量线性较差时会产生较大误差；最后，该方案依托于闪烁体材料中的镥的放射性同位素的衰变特性，当闪烁体材料更改为不含镥的材料后，该方案就无法实施了。
为减少能量信息变化对PET系统性能的影响，当前主流的处理方案都基于质量控制的思路进行，每周或每天一次，通过特别的有源质量控制过程采集数据，分析系统的变化，形成校正参数。它通常要求用户购买和维护放射源，这是一笔不小的费用，同时，用户每天需要进行放射性操作，辐射剂量可能会对操作者造成潜在伤害，并且这种非实时的校正过程，并不能保证对在扫描过程硬件系统的变化进行校正。利用镥的本底辐射发展起来的无源质控方法，也无法在实时性和准确性上提供解决方案。周期性的质控还要求，包括尽量保证系统工作温度的稳定性，以减小闪烁体和电路温度效应带来的影响；或者选取长期稳定性好的电子器件，以减小电子器件波动带来的不稳定性影响；或者基于系统设计稳定性来确定系统的调试校正周期，以保证系统在该周期范围内工作的稳定性。
基于此，本申请实施例提供了一种基于PET系统临床扫描信息的实时校正方案，通过获取包含符合事件的位置信息、能量信息和时间信息的实时PET临床扫描数据，以及通过基于位置信息对PET系统的每个PET探测器的能量信息和/或时间信息进行统计分析，以及利用每个晶体区间的实时特征数据，计算每个晶体区间的实时校正参数，以及利用实时校正参数对PET系统进行实时校正，以确保PET系统处于理想工作状态，从而相比于现有的技术，能够实时调整硬件的漂移和汇报系统异常状态，避免了系统损坏和不理想状态还在工作而导致扫描图像失败和出现图像伪影，去除了专门预留时间给PET系统进行调试和校正的步骤，进而增加了PET系统可用于临床扫描的工作时间，以及避免了专用放射源的购置成本和减少放射源操作带来的电离辐射剂量。
请参见图2，图2示出了本申请实施例提供的一种基于实时临床扫描数据对PET系统进行实时校正的方法的流程图。具体地，如图2所示的方法可以由PET系统中的具体装置执行，以及该PET系统的临床扫描的输出数据中包含符合事件的位置信息、能量信息和时间信息，以及该PET系统包括多个探测器，并且多个探测器中每个探测器均包括用于探测伽马射线的晶体阵列，以及晶体阵列包括多个晶体，该方法包括：
步骤S210，在确认PET系统处于理想工作状态时，获取PET系统中各个晶体区间的标准能量特征数据和/或标准时间特征数据。其中，标准能量特征数据包括标准能谱峰位和标准信号均值；标准时间特征数据包括标准时间谱峰位和标准符合时间均值。
应理解，标准能量特征数据和/或标准时间特征数据可以是标准能量特征数据，也可以是标准时间特征数据，也可以是标准能量特征数据和标准时间特征数据。
步骤S220，获取实时临床扫描数据。其中，实时临床扫描数据为病患的PET图像的采集过程中的数据，并且实时临床扫描数据包括位置信息、能量信息和时间信息。
步骤S230，基于位置信息对PET系统的每个PET探测器的能量信息和/或时间信息进行统计分析，以得到每个PET探测器上设定的晶体区间中每个晶体区间的实时特征数据。其中，每个晶体区间包括至少一个晶体。
步骤S240，基于每个晶体区间的实时特征数据，计算每个晶体区间的实时校正参数。
步骤S250，利用实时校正参数对PET系统进行实时校正，以确保PET系统处于理想工作状态。
这里需要说明的是，步骤S210可以是在PET系统的初始调试或者PET系统的出厂前调试时，确保该PET系统已处于理想工作状态。然而，步骤S250是在PET系统的实际运行中，通过本申请的实时校正的方法来确定该PET系统已处于理想工作状态。
为了便于理解图2，下面通过具体的实施例来进行描述。
请参见图3，图3示出了本申请实施例提供的一种在PET图像的采集过程中同时进行实时校正的方法的具体流程图。如图3所述的方法包括：
步骤S310，采集目标对象的实时临床扫描数据。其中，实时临床扫描数据包括符合事件的位置信息、能量信息和时间信息。
应理解，实时临床扫描数据的校正是成像扫描过程进行系统监控和补偿性调整，实现实时品质控制。以及，它不同于独立地有源或无源质控，独立于扫描、服务于扫描，但不同时于成像扫描。
还应理解，该目标对象可以是病人，也可以是专门制作的带正电子放射性的模体，以及其显著特征是边成像扫描边品控校正。
还应理解，获取目标对象的实时临床扫描数据的具体过程可根据实际需求来进行设置，本申请实施例并不局限于此。
可选地，在对目标对象进行PET扫描时，从数据流获取临床扫描数据是从分布式分析和采集的早期，质控的数据信息(对应步骤S310，下面是类似的，后续不再一一说明)采集直接来自数字化和数字处理过程。
例如，在PET系统现场可编程逻辑阵列FPGA并且通过FPGA执行步骤S310至步骤S330的情况下，在对目标对象进行PET扫描时，可通过FPGA中数据流数据实时获取临床扫描数据，从而能够实现实时的校正(对应步骤S340)。
可选地，从传输节点的数据包获取临床扫描数据，质控的数据信息来自病人临床扫描数据采集过程。
例如，质控的数据信息采集步骤S310来自嵌入式CPU中获取采集节点的传来数据包(TCP/UDP)的数据，由嵌入式计算机分析实时传来的数据，执行步骤S310至步骤S330，监视系统的硬件状态和计算系统漂移的补偿量，完成实时的校正(对应步骤S340)。
可选地，从内存或者硬盘中读取临床扫描数据，质控的数据信息来自病人扫描数据采集过程和数据信息检索过程的缓存过程。
例如，在PET系统包括CPU采集控制终端的计算机工作站，通过CPU处理器执行步骤S310至步骤S330的情况下，通过CPU处理器从缓存在内存或硬盘中读取临床扫描数据。其中，缓存在内存或硬盘中存储的临床扫描数据可以是实时的扫描数据，也可以是采集一定时间段之后的数据，只要数据能够能代表当前硬件系统的特征，形成并完成补偿校正(对应步骤S340)。
再例如，在PET系统包括用户能够操作的计算机并且通过该用户可以操作的计算机执行步骤S310至步骤S330的情况下，通过计算机从硬盘中读取临床扫描数据，即步骤S310的质控的数据信息来自数据检索、图像重建和图像分析的某个计算机节点，并在该节点完成步骤S320、步骤S330的分析和步骤S340的反馈补偿。其中，硬盘中存储的临床扫描数据可以是实时的扫描数据，也可以是采集一定时间之后的数据。
还应理解，在线分析的实时特征信息转换成硬件调整补偿量后，实时地反馈到信息可调节机构中(对应步骤S340)，包括但不限于，能量补偿到数控增益放大器，时间补偿到通路时间信号的数控延迟参数上。
也就是说，可获取逻辑门阵列中数据流数据、传输节点的数据包数据、临时存储在内存或者硬盘中临床扫描数据中的任意一种数据，并将获取的数据作为实时临床扫描数据。
这里需要说明的是，如图3所示，实时临床扫描数据是通过对PET系统的多个PET探测器中每个PET探测器采集的数据进行信号电子学处理以及数字化和数字处理后得到的。其中，信号电子学处理包括模拟处理过程、对电信号做放大处理和成形处理等；数字化和数字处理包括把脉冲信号变成数字信号，以及表示数字信号的大小时刻等。同时，还可对其进行逻辑性分析，例如，将具有意义的信息保留，以及还可将无意义的信息删除。
这里还需要说明的是，一般来说，能量信息在图像重建过程中用处不大，现有的方法可能不会保留能量信息，而本申请中的实时临床扫描数据将图像重建所需要的信息，即能量信息和时间信息都保留了。
为了便于理解步骤S310，下面通过具体的实施例来进行描述。
具体地，在PET系统的初始调试或者PET系统的出厂前调试时，当确认该PET系统已处于理想工作状态后，可记录多个探测器中每个探测器内各个晶体探测的511keV的伽马射线信号对应的电信号的幅度。在探测器中根据可调节增益的电子学通道作用范围，从晶体阵列中确定一个或多个晶体区间(也可称为晶体组合等)，每个晶体区间可以包括单个晶体，也可以包括N*M的多个晶体。其中，N和M均为正整数。
以及，还可分别记录每个晶体区间内的电信号的幅度大小，并由此形成能谱并记录每个晶体区间的标准能谱峰位Pref，或者统计每个晶体区间的标准信号均值Aref。同时，还可记录理想状态下各个晶体区间对应的标准增益值Gref，并可根据PET系统的设计，确认用于确定校正方式的增益调整范围(Gmin，Gmax)。例如，若当该晶体区间的实时增益校正参数处于增益调整范围外时，需进行人工干预；若当该晶体区间的实时增益校正参数处于增益调整范围内，则PET系统可自动进行调整。
这里还需要说明的是，在后续使用PET系统进行PET扫描时，无需在重复执行上述初始调试或者出厂前调试，其可直接使用。
应理解，探测器的具体数量和晶体区间的具体数量等均可根据实际需求来进行设置，本申请实施例并不局限于此。
还应理解，从晶体阵列中确定一个或多个晶体区间的具体方法可根据实际需求来进行设置，本申请实施例并不局限于此。
例如，在通过实时能谱峰值或者实时信号均值计算每个晶体区间的实时增益校正参数的情况下，可确定每个探测器的至少一个增益调节通道，并可按照一个增益调节通道对应一个晶体区间，并且晶体区间具体数量和增益调节通道的具体数量一一对应。以及，一个增益调节通道作用的晶体范围不一定是选择的晶体区间，选择的晶体区间可以是增益调节最灵敏的晶体区间甚至一颗晶体区间。
再例如，在通过实时时间谱峰值或者实时符合时间均值计算每个晶体区间的实时时间校正延时的情况下，可确定每个探测器的至少一个延时调节通道，并可按照一个延时调节通道对应一个晶体区间，并且晶体区间具体数量和延时调节通道的具体数量一一对应。以及，一个延时调节通道作用的晶体范围不一定是选择的晶体区间，选择的晶体区间可以是延时调节最灵敏的晶体区间甚至一颗晶体区间。
还应理解，增益调整的具体范围或延时调整的具体范围均可根据实际需求来进行设置，本申请实施例并不局限于此。
还应理解，标准信号均值也可以称为信号大小均值等。
在上述初始调试的基础上，可获取实时临床扫描数据。其中，实时临床扫描数据可包含每个符合事件的晶体位置信息、能量信息和时间信息，并且晶体位置信息和能量信息能回溯得到该事件发生对应的两个晶体位置和两个晶体上对应的能量信号大小。以及，PET系统中每一探测器的对应位置可由实时临床扫描数据中的位置信息给出，以及每一探测器的工作特征状态可由实时临床扫描数据的能量信息和时间信息给出。
步骤S320，基于位置信息对PET系统的每个PET探测器的能量信息和/或时间信息进行统计分析，以得到每个PET探测器上设定的晶体区间中每个晶体区间的实时特征数据。其中，每个晶体区间包括至少一个晶体。
应理解，能量信息和/或时间信息可以是能量信息，也可以是时间信息，也可以是能量信息和时间信息。
还应理解，实时特征数据可包括实时能量特征数据和/或实时时间特征数据。其中，实时能量特征数据和/或实时时间特征数据可以是实时能量特征数据，也可以是实时时间特征数据，也可以是实时能量特征数据和实时时间特征数据。
还应理解，基于位置信息对PET系统的每个PET探测器的能量信息和/或时间信息进行统计分析，以得到每个PET探测器上设定的晶体区间中每个晶体区间的实时特征数据的具体过程可根据实际需求来进行设置，本申请实施例并不局限于此。
可选地，在实时特征数据包括实时能量特征数据以及实时特征数据包括与实时能量特征数据对应的实时增益校正参数的情况下，基于位置信息对PET系统的每个PET探测器的能量信息进行统计分析，以得到每个PET探测器上设定的晶体区间中每个晶体区间的实时特征数据，包括：基于位置信息对每个PET探测器的能量信息进行统计分析，以得到每个晶体区间的实时能量特征数据；其中，晶体区间是基于每个探测器对应的增益调节通道确定的，并且实时能量特征数据包括实时能谱峰值或者实时信号均值，以及实时信号均值为晶体区间中所有晶体探测伽马射线后产生的电信号大小的均值。
可选地，在实时特征数据包括实时时间特征数据，以及实时校正参数包括与实时时间特征数据对应的实时时间校正延时的情况下，基于位置信息对PET系统的每个PET探测器的时间信息进行统计分析，以得到每个PET探测器上设定的晶体区间中每个晶体区间的实时特征数据，包括：基于位置信息对每个PET探测器的时间信息进行统计分析，以得到每个晶体区间的实时时间特征数据；其中，晶体区间是基于每个探测器对应的延时调节通道确定的，并且实时时间特征数据包括实时时间谱峰值或者实时符合时间均值，以及实时符合时间均值为晶体区间中所有事件符合时间的均值。
步骤S330，基于每个晶体区间的实时特征数据，计算每个晶体区间的实时校正参数。
应理解，基于每个晶体区间的实时特征数据，计算每个晶体区间的实时校正参数的具体过程可根据需求来进行设置，本申请实施例并不局限于此。
可选地，在实时校正参数包括与实时能量特征数据对应的实时增益校正参数的情况下，利用实时能谱峰值和标准能谱峰位，计算每个晶体区间的实时增益校正参数。
例如，可通过如下公式计算实时增益校正参数：
Gcor＝Gcur*Pref/Pcur；
其中，Gcor为当前晶体区间的实时增益校正参数；Gcur为当前晶体区间的实际增益；Pref为当前晶体区间在理想工作状态下的标准能谱峰位；Pcur为当前晶体区间对应的实时能谱峰值。
可选地，在实时校正参数包括与实时能量特征数据对应的实时增益校正参数的情况下，利用实时信号均值和标准信号均值，计算每个晶体区间的实时增益校正参数。
例如，可通过如下公式计算实时增益校正参数：
Gcor＝Gcur*Aref/Acur；
其中，Gcor为当前晶体区间的实时增益校正参数；Gcur为当前晶体区间的实际增益；Aref为当前晶体区间在理想工作状态下的标准信号均值；Acur为当前晶体区间的实时信号均值。
可选地，在实时校正参数包括与实时时间特征数据对应的实时时间校正延时的情况下，利用实时时间谱峰值和标准时间谱峰位，计算每个晶体区间的实时时间校正延时。
例如，可通过如下公式计算实时时间校正延时：
Tcor＝Tcur+PTref-PTcur；
其中，Tcor为当前晶体区间的实时时间校正延时；Tcur为当前晶体区间的实际延时；PTref为当前晶体区间在理想工作状态下的标准时间谱峰位；PTcur为当前晶体区间对应的实时时间谱峰值。
可选地，在实时校正参数包括与实时时间特征数据对应的实时时间校正延时的情况下，利用实时符合时间均值和标准符合时间均值，计算每个晶体区间的实时时间校正延时。
例如，可通过如下公式计算实时时间校正延时：
Tcor＝Tcur+ATref-ATcur；
其中，Tcor为当前晶体区间的实时校正延时；Tcur为当前晶体区间的实际延时；ATref为当前晶体区间在理想工作状态下的标准符合时间均值；ATcur为当前晶体区间的实时符合时间均值。
步骤S340，利用实时校正参数对PET系统进行实时校正，以确保PET系统处于理想工作状态。
应理解，利用实时校正参数对PET系统进行实时校正的具体过程可根据实际需求来进行设置，本申请实施例并不局限于此。
可选地，在实时校正参数包括与实时能量特征数据对应的实时增益校正参数的情况下，判断当前晶体区间的实时增益校正参数是否处于增益调整范围内。若实时增益校正参数处于增益调整范围内，则利用实时增益校正参数，对信号电子学处理和/或数字化和数字处理中与当前晶体区间相关的电信号进行缩放处理；若实时增益校正参数处于增益调整范围外，则可确定PET系统的实时校正参数对应的探测器或处理电子学硬件可能出现故障，从而可生成携带有包括当前晶体区间的问题探测器的标识的报警信号，以便人工进行干预处理，进而能够实现对PET系统的实时校正参数对应的探测器、对应的电子学硬件进行故障排查。其中，增益调整范围的具体范围可根据实际需求来进行设置。
这里需要说明的是，在晶体探测伽马射线后，其会生成电信号，并且电信号需要经过电信号处理才会生成PET图像。其中，电信号处理过程可包括电信号的放大。从而，在确定当前晶体区间的实时校正参数处于增益调整范围内的情况下，本申请实施例能够对当前晶体区间对应的电信号(即信号电子学处理和/或数字化和数字处理中相关的电信号等)进行缩放，从而实现对信号的补偿，使得最终生成的PET图像是精准的。
可选地，在实时校正参数包括与实时时间特征数据对应的实时时间校正延时的情况下，判断当前晶体区间的实时校正延时是否处于延时调整范围内。若实时校正延时处于延时调整范围内，则利用实时校正延时，对信号电子学处理和/或数字化和数字处理中与当前晶体区间相关的电信号进行延时处理；若实时校正延时处于延时调整范围外，则可确定PET系统的实时校正参数对应的探测器或处理电子学硬件可能出现故障，从而可生成携带有包括当前晶体区间的问题探测器的标识的报警信号，以便人工进行干预处理，进而能够实现对PET系统的实时校正参数对应的探测器、对应的电子学硬件进行故障排查。其中，延时调整范围的具体范围也可根据实际需求来进行设置。
此外，在利用当前晶体区间的实时校正参数，对PET系统进行校正的过程中，可以在选定时间段的时间内分析信号幅度的变化，在可设定的时刻(或随时)进行将新的实时校正参数上传至PET系统参数，完成校正操作，以补偿变化。当分析时间越短，实时性越好，分析时间段可以在毫秒到数小时之间选择。
进一步的，患者数据的这种质控分析，并不影响患者的扫描过程，只是平行地使用采集的信息。一方面信息按照PET正常扫描流程进行采集、分析、图像重建，另一方面信息分流出来并完成本技术质控分析，进行质控。
再者，PET的信息采用分布式采集方式，这种技术可以适用于采集链路的各个环节：
校正过程可以内置到PET系统的前端硬件电路中，记录和分析区域事件的机制可以是在PET系统的数据采集过程中，在硬件中的现场可编程逻辑门阵列(FPGA)中，为每个晶体区间的事件开辟一块逻辑资源来实现信息的记录和分析。事件数n的大小可根据硬件资源而定，例如，可以在几十到几兆之间选取合适的值。以及，还可以统计过能窗平均能量大小，这样使用存储和计算资源较少。以及，也可以累积能谱和分析峰位，这样占用存储和计算资源更多；
在信息数据传输环节，当信息传递到计算机内存时，计算机在完成常规的对象扫描任务时，计算机线程实时地分析传来的数据，按照设计的时间段分析，形成更新校正数据，再实时或选择合适的时间点完成校正信息回传到信息补偿环节。由于采用计算机进行实时分析，校正参数不再局限能量信息，也可以包括其他工作参数；
在信息存储环节，病患的数据在实时扫描分析的同时，也储存到硬盘上，患者的数据一般以单个床位形式存储在一个独立文件里。以一个床位，或以一个病患(多个床位)，或多个病患数据进行分析，分析系统在该时间段漂移变化，形成校正参数，并回传设置系统参数。这种方式相对可靠，可以选择在扫描过程扫描间歇完成校正参数的更新。同样地，校正参数不再局限能量信息，也可以包括其他工作参数。
此外，继续参见图3，在获取到实时临床扫描数据后，除了上述步骤之外，在获取到实时临床扫描数据后，还可并行地依次执行数据检索成正弦图的步骤、图像重建的步骤和图像病历分析的步骤，以完成正常图像扫描。
因此，借助于上述技术方案，本申请实施例利用对象扫描PET时的能量数据和/或时间信息进行实时的分析和校正工作，从而提升了能量校正的时效性、准确性和通用性。
为了便于理解本申请实施例，下面通过具体的实施例来进行描述。
具体地，在该PET系统的每个探测器包括14*14个晶体以及每个探测器有四路增益调节通道的情况下，故此可将每个探测器分为7*7的四个晶体区间。
这里需要说明的是，晶体区间可以由7*7个晶体构成，也可以由从7*7个晶体中选取出的至少一个晶体构成。
以及，在初次调整完毕探测器的能量状态，确认探测器工作在理想状态下时，采集数据，统计某个探测器中四个晶体区间的标准能谱峰位分别为301.5、300.2、298.6和300.5。此时四个晶体区间对应的标准增益分别为5.46、5.38、5.51和5.25。按照系统设计，当信号变化超过±15％时，认为系统发生了明显变化，需要人工干预。
以及，在PET系统工作时，扫描某个病人后，统计该时间段内病人数据中能量信息，得到探测器中四个晶体区间的实时能谱峰值分别为305.2、303.5、305.8和306.7，实时四路增益值分别为5.52、5.46、5.61和5.32。
以及按照上述公式，计算得到校正后的四路实时增益校正参数分别为5.45、5.40、5.48和5.21。将计算得到的实时增益校正参数上传至PET系统中，确保系统能量信息工作在理想状态。
以及，若确认四路实时增益校正参数与标准增益值差异不超过±15％，无需进行人工干预，从而可完成探测器的能量信息校正。以及，该PET系统内的其余探测器也按照该方法进行能量信息校正。
应理解，上述基于实时临床扫描数据对PET系统进行实时校正的方法仅是示例性的，本领域技术人员根据上述的方法可以进行各种变形，该变形之后的方案也属于本申请的保护范围。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例，或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。
应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何附图标记理解成对权利要求的限制。词语“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的词语“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件来具体体现。词语第一、第二、第三等的使用，仅是为了表述方便，而不表示任何顺序。可将这些词语理解为部件名称的一部分。
此外，需要说明的是，在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域的技术人员在得知了基本创造性概念后，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，权利要求应该解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也应该包含这些修改和变型在内。
Claims (10)
1.一种基于实时临床扫描数据对PET系统进行实时校正的方法，其特征在于，包括：
获取所述实时临床扫描数据；其中，所述实时临床扫描数据为病患的PET图像的采集过程中的数据，并且所述实时临床扫描数据包括位置信息、能量信息和时间信息；
基于所述位置信息对所述PET系统的每个PET探测器的能量信息和/或时间信息进行统计分析，以得到所述每个PET探测器上设定的晶体区间中每个晶体区间的实时特征数据；其中，所述每个晶体区间包括至少一个晶体；
基于所述每个晶体区间的实时特征数据，计算所述每个晶体区间的实时校正参数；
利用所述实时校正参数对所述PET系统进行实时校正，以确保所述PET系统处于理想工作状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述实时特征数据包括实时能量特征数据，所述实时校正参数包括与所述实时能量特征数据对应的实时增益校正参数；
其中，在所述获取所述实时临床扫描数据之前，所述方法还包括：
在确认所述PET系统处于理想工作状态时，获取所述PET系统中各个晶体区间的标准能量特征数据；所述标准能量特征数据包括标准能谱峰位和标准信号均值；
以及，所述基于所述位置信息对所述PET系统的每个PET探测器的能量信息和/或时间信息进行统计分析，以得到所述每个PET探测器上设定的晶体区间中每个晶体区间的实时特征数据，包括：
基于所述位置信息对所述每个PET探测器的能量信息进行统计分析，以得到所述每个晶体区间的实时能量特征数据；其中，所述晶体区间是基于所述每个探测器对应的增益调节通道确定的，并且所述实时能量特征数据包括实时能谱峰值或者实时信号均值，以及所述实时信号均值为所述晶体区间中所有晶体探测所述伽马射线后产生的电信号大小的均值；
以及，所述基于所述每个晶体区间的实时特征数据，计算所述每个晶体区间的实时校正参数，包括：
利用所述实时能谱峰值和所述标准能谱峰位，计算所述每个晶体区间的实时增益校正参数，或者利用所述实时信号均值和所述标准信号均值，计算所述每个晶体区间的实时增益校正参数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过如下公式计算所述实时增益校正参数：
Gcor＝Gcur*Pref/Pcur；
其中，Gcor为当前晶体区间的实时增益校正参数；Gcur为所述当前晶体区间的实际增益；Pref为所述当前晶体区间在理想工作状态下的标准能谱峰位；Pcur为所述当前晶体区间对应的实时能谱峰值。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过如下公式计算所述实时增益校正参数：
Gcor＝Gcur*Aref/Acur；
其中，Gcor为当前晶体区间的实时增益校正参数；Gcur为所述当前晶体区间的实际增益；Aref为所述当前晶体区间在理想工作状态下的标准信号均值；Acur为所述当前晶体区间的实时信号均值。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述实时临床扫描数据是通过对所述PET系统的多个PET探测器中每个PET探测器采集的数据进行信号电子学处理以及数字转化和数字处理后得到的；
其中，所述利用所述实时校正参数对所述PET系统进行实时校正，包括：
判断当前晶体区间的实时增益校正参数是否处于增益调整范围内；
若所述实时增益校正参数处于所述增益调整范围内，则利用所述实时增益校正参数，对所述信号电子学处理和/或所述数字化和数字处理中与所述当前晶体区间相关的电信号进行缩放处理；
若所述实时增益校正参数处于所述增益调整范围外，则生成携带有包括所述当前晶体区间的问题探测器的标识的报警信号，以便人工进行干预处理。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述实时特征数据包括实时时间特征数据，所述实时校正参数包括与所述实时时间特征数据对应的实时时间校正延时；
其中，在所述获取所述实时临床扫描数据之前，所述方法还包括：
在确认所述PET系统处于理想工作状态时，获取所述PET系统中各个晶体区间的标准时间特征数据；所述标准时间特征数据包括标准时间谱峰位和标准符合时间均值；
以及，所述基于所述位置信息对所述PET系统的每个PET探测器的能量信息和/或时间信息进行统计分析，以得到所述每个PET探测器上设定的晶体区间中每个晶体区间的实时特征数据，包括：
基于所述位置信息对所述每个PET探测器的时间信息进行统计分析，以得到所述每个晶体区间的实时时间特征数据；其中，所述晶体区间是基于所述每个探测器对应的延时调节通道确定的，并且所述实时时间特征数据包括实时时间谱峰值或者实时符合时间均值，以及所述实时符合时间均值为所述晶体区间中所有事件符合时间的均值；
以及，所述基于所述每个晶体区间的实时特征数据，计算所述每个晶体区间的实时校正参数，包括：
利用所述实时时间谱峰值和所述标准时间谱峰位，计算所述每个晶体区间的实时时间校正延时，或者利用所述实时符合时间均值和所述标准符合时间均值，计算所述每个晶体区间的实时时间校正延时。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，通过如下公式计算所述实时时间校正延时：
Tcor＝Tcur+PTref-PTcur；
其中，Tcor为当前晶体区间的实时时间校正延时；Tcur为所述当前晶体区间的实际延时；PTref为所述当前晶体区间在理想工作状态下的标准时间谱峰位；PTcur为所述当前晶体区间对应的实时时间谱峰值。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，通过如下公式计算所述实时时间校正延时：
Tcor＝Tcur+ATref-ATcur；
其中，Tcor为当前晶体区间的实时校正延时；Tcur为所述当前晶体区间的实际延时；ATref为所述当前晶体区间在理想工作状态下的标准符合时间均值；ATcur为所述当前晶体区间的实时符合时间均值。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述实时临床扫描数据是通过对所述PET系统的多个PET探测器中每个PET探测器采集的数据进行信号电子学处理以及数字转化和数字处理后得到的；
其中，所述利用所述实时校正参数对所述PET系统进行实时校正，包括：
判断当前晶体区间的实时校正延时是否处于延时调整范围内；
若所述实时校正延时处于所述延时调整范围内，则利用所述实时校正延时，对所述信号电子学处理和/或所述数字化和数字处理中与所述当前晶体区间相关的电信号进行延时处理；
若所述实时校正延时处于所述延时调整范围外，则生成携带有包括所述当前晶体区间的问题探测器的标识的报警信号，以便人工进行干预处理。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述实时临床扫描数据在不同信息阶段由不同的硬件完成，包括：获取逻辑门阵列中数据流数据由逻辑门阵列完成特征数据分析和较正参数的计算；传输节点的数据包数据由嵌入式CPU的进程完成特征数据分析和较正参数的计算；临时存储在内存和硬盘的数据由采集或控制计算机工作站中任意一个完成特征数据分析和较正参数的计算。
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