CN115778419A - 信号堆积事件中的能量校正方法、系统、设备和介质 - Google Patents

Abstract

本申请属于辐射探测技术领域，具体涉及一种信号堆积事件中的能量校正方法、系统、设备和介质。其方法包括：获取闪烁体探测器输出的目标脉冲信号，并将其划分为前段信号和后段信号；基于目标脉冲信号的波形信息，得到目标脉冲信号的前段能量和脉冲总能量；根据前段能量、脉冲总能量和预先确定的前段能量占脉冲总能量的正常比例范围，判定目标脉冲信号是否需要进行能量校正；针对需要能量校正的目标脉冲信号，基于前段能量和脉冲总能量，确定目标脉冲信号中未堆积部分的脉冲信号；基于预先统计得到的标准脉冲信号波形分布规律和未堆积部分的脉冲信号，反推得到校正后的脉冲总能量。该方法降低了计算量及对计算资源的占用率，具有较高的经济性。

Description

信号堆积事件中的能量校正方法、系统、设备和介质

技术领域

本申请属于辐射探测技术领域，具体涉及一种信号堆积事件中的能量校正方法。

背景技术

正电子发射断层成像(Positron Emission Tomography，PET)是核医学领域的临床诊断影像技术，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时发出的方向相反的511千电子伏特(kiloelectron volt，keV)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示踪剂在生物体内的分布位置和浓度信息，为临床提供分子级的诊断依据。

在PET的辐射探测系统中，能量信息是关键指标之一。该系统中通过闪烁体探测器将γ射线转化成电信号，然后获取探测器输出信号的幅度或者面积来表征γ射线的能量信息。当两个γ射线在同一探测器上转化成的电信号在时域上离的过近时，会导致输出信号变形，影响信号的幅度和面积，这就是信号堆积事件。堆积事件会导致能量信息的失真，使真正的511keV事件统计为有效能窗外的无效事件，也会使低能事件计入有效能窗内，进而影响PET系统的成像效果。对于位置信息通过能量信息计算的PET系统，信号堆积还会导致探测事件位置信息的错位。

为减少信号堆积事件对辐射探测能量结果的影响，现有的处理方法是在时域上缩小探测器信号的宽度以来减小信号堆积的概率；当探测器信号宽度已固定时，使用校正脉冲堆积事件能量信息的方法对发生了信号堆积的事件做处理，如利用信号分布函数迭代解析堆积信号真实形状，在数字梯形成形算法中缩短堆积事件的积分时间等等。但是堆积事件能量信息校正需要前端模数转换器，需对脉冲信号有较高的采样率，占用大量计算资源；而且PET系统中有几百个闪烁体探测器，因此需要大规模的处理电路，经济性较差。

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，本申请提供一种信号堆积事件中的能量校正方法、系统、设备和介质。

(二)技术方案

为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：

第一方面，本申请实施例提供一种信号堆积事件中的能量校正方法，应用于辐射探测系统中，该方法包括：

获取闪烁体探测器输出的目标脉冲信号，并将所述目标脉冲信号划分为前段信号和后段信号；

基于所述目标脉冲信号的波形信息，得到所述目标脉冲信号的前段能量和脉冲总能量；

根据所述前段能量、所述脉冲总能量和预先确定的前段能量占脉冲总能量的正常比例范围，判定所述目标脉冲信号是否需要进行能量校正；

针对需要能量校正的目标脉冲信号，基于所述目标脉冲信号的前段能量和脉冲总能量，确定所述目标脉冲信号中未堆积部分的脉冲信号；

基于预先统计得到的标准脉冲信号波形分布规律和未堆积部分的脉冲信号，反推得到所述目标脉冲信号校正后的脉冲总能量。

可选地，将所述目标脉冲信号划分为前段信号和后段信号，包括：

获取所述目标脉冲信号的脉冲达峰时间或者脉冲的面积中点时间；

将所述脉冲达峰时间或者脉冲的面积中点时间作为时间分割点，将所述时间分割点之前的脉冲信号作为前段信号，将所述时间分割点之后的脉冲信号作为后段信号。

可选地，根据预先确定的前段能量占脉冲总能量的正常比例范围，确定所述目标脉冲信号是否需要进行能量校正，包括：

计算所述前段能量占所述脉冲总能量的比例，得到所述目标脉冲信号的能量比值；

当所述能量比值在所述正常比例范围内时，所述目标脉冲信号不需要进行能量校正；

当所述能量比值超过所述正常比例范围时，所述目标脉冲信号需要进行能量校正。

可选地，在获取闪烁体探测器输出的目标脉冲信号之前，还包括：确定的所述前段能量占所述脉冲总能量的正常比例范围，具体包括：

采集所述闪烁体探测器输出的预设数量的标准脉冲信号，将每个标准脉冲信号划分为前段标准信号和后段标准信号；

基于所述标准脉冲信号的波形信息，得到所述标准脉冲信号的前段标准信号能量和标准脉冲信号总能量；

计算所述前段标准信号能量占所述标准脉冲信号总能量的比例，得到所述标准脉冲信号的能量比值；

对预设数量的标准脉冲信号的能量比值进行分布统计，将分布曲线的峰值或分布曲线重心作为前段脉冲占比理想值η；

所述前段能量占所述脉冲总能量的正常比例范围的为(η-σ，η+σ)，其中，σ的取值为所述分布曲线半高宽的1-3倍。

可选地，针对需要能量校正的目标脉冲信号，基于所述目标脉冲信号的前段能量和脉冲总能量，确定所述目标脉冲信号未堆积部分，包括：

计算所述目标脉冲信号的前段能量和脉冲总能量的比值；

若前段能量和脉冲总能量的比值小于η-σ，判定所述目标脉冲信号的前段为未堆积部分；

若前段能量和脉冲总能量的比值大于η+σ，判定所述目标脉冲信号的后段为未堆积部分；

若前段能量和脉冲总能量的比值处于η±σ范围内，判定所述目标脉冲信号没有发生堆积。

可选地，所述标准脉冲信号波形分布规律包括所述标准脉冲信号幅度随时间的归一化变化系数，则基于预先统计得到的标准脉冲信号波形分布规律和未堆积部分的脉冲信号，通过以下公式反推得到所述目标脉冲信号校正后的脉冲总能量：

其中，E_sumcorr为校正后的脉冲总能量，T为总脉冲采样点数，A₀为所述标准脉冲信号的脉冲最高点数据，I_t为标准脉冲信号幅度随时间的归一化变化系数，P_t为所述目标脉冲信号采样点的幅度数据，t_eff为所述目标脉冲信号中未堆积部分的脉冲信号的时间范围。

可选地，所述标准脉冲信号波形分布规律包括所述标准脉冲信号幅度随时间的归一化变化系数，基于预先统计得到的标准脉冲信号波形分布规律和未堆积部分的脉冲信号，通过以下公式反推得到所述目标脉冲信号校正后的脉冲总能量，包括：

其中，E_sumcorr为校正后的脉冲总能量，T为总脉冲采样点数，I_t为标准脉冲信号幅度随时间的归一化变化系数，P_t为所述目标脉冲信号采样点的幅度数据，t_eff为所述目标脉冲信号中未堆积部分的脉冲信号的时间范围。

第二方面，本申请实施例提供一种辐射探测系统，该系统包括探测器和控制装置，所述控制装置用于执行如上第一方面任一项所述的信号堆积事件中的能量校正方法对堆积事件的能量进行校正。

第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上第一方面任一项所述的信号堆积事件中的能量校正方法的步骤。

第四方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面任一项所述的信号堆积事件中的能量校正方法的步骤。

(三)有益效果

本申请的有益效果是：本申请提出了一种信号堆积事件中的能量校正方法、系统、设备和介质，其中的方法包括：获取闪烁体探测器输出的目标脉冲信号，并将其划分为前段信号和后段信号；基于目标脉冲信号的波形信息，得到目标脉冲信号的前段能量和脉冲总能量；根据前段能量、脉冲总能量和预先确定的前段能量占脉冲总能量的正常比例范围，判定目标脉冲信号是否需要进行能量校正；针对需要能量校正的目标脉冲信号，基于前段能量和脉冲总能量，确定目标脉冲信号中未堆积部分的脉冲信号；基于预先统计得到的标准脉冲信号波形分布规律和未堆积部分的脉冲信号，反推得到校正后的脉冲总能量。本申请的方法降低了计算量及对计算资源的占用率，具有较高的经济性。

进一步地，通过简化的能量校正方法，进一步提升了计算速度。

此外，将用该方法得到的校正后的能量信息应用于计算事件位置，还可校正堆积事件对事件定位的影响。

附图说明

本申请借助于以下附图进行描述：

图1为信号堆积事件中的能量校正方法应用场景示意图；

图2为产生信号堆积时的脉冲形状示意图；

图3为本申请一个实施例中的信号堆积事件中的能量校正方法流程示意图；

图4为本申请另一个实施例中的信号堆积事件中的能量校正方法流程示意图；

图5为本申请一个实例中前端脉冲面积占比分布图；

图6为本申请一个实例中堆积校正前后能谱对比图；

图7为本申请又一实施例中的电子设备的架构示意图。

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。可以理解的是，以下所描述的具体的实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合；为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

信号堆积事件中的能量校正方法可以应用于辐射探测系统中，辐射探测系统可以是PET系统或单光子发射计算机断层扫描(single photon emission computedtomography，SPECT)系统。以下以PET系统为例对辐射探测系统进行说明。

图1为信号堆积事件中的能量校正方法应用场景示意图，如图1所示，PET系统可以包括PET设备10和控制台设备20。其中，PET设备10可以包括探测器11(PET detector)，以及扫描床12。控制台设备20接收采集和图像处理指令，完成对探测器11和扫描床12运动的控制，对采集的信号进行处理，重建三维图像。探测器11如图1所示可以是一个环形探测器，该环形探测器11包括多个闪烁体探测器，每个闪烁体探测器可以包括依次连接的闪烁体、光电探测器和处理电路。扫描床12可以带动被检体至环形探测器11中进行扫描。

图1所示的PET系统，在扫描前，被检体可以注射含有放射性核素的示踪剂，在扫描过程中，放射性核素发生衰变产生正电子，正电子与被检体内周围的负电子湮灭产生一对背靠背的伽马光子，伽马光子作为一种高能光子，可以被探测器11中的一对闪烁体探测器的闪烁体探测到，闪烁体将探测到的高能光子转换为光信号后，传输到光电探测器，光电探测器将该光信号转换成电信号后，传输到处理电路，由处理电路将电信号转换成脉冲信号，并可输出脉冲信号的信息，比如，能量信息、时间信息等。

当两个γ射线在同一闪烁体探测器上转化成的电信号在时域上离的过近时，会导致脉冲信号堆积事件的发生。图2为产生信号堆积时的脉冲形状示意图，如图2所示，横轴为时间，纵轴为电压，脉冲A和脉冲B发生信号堆积，t₁为脉冲A的前半段，t₂为脉冲B的前半段。在信号堆积时，脉冲A因为后边有信号堆积，所以在前半段t₁时间内的脉冲面积占总面积的比例要小于未堆积的情况；同样的，脉冲B因为堆积在前一个脉冲上，所以脉冲B的前半段t₂时间内的脉冲面积占总面积的比要大于未堆积的情况。

为了对脉冲堆积事件的能量信息进行校正，通过实测脉冲形状与标准脉冲形状的差异特性判断脉冲堆积事件是否发生并对之进行相应的校正处理，有效提取γ射线的能量信息和位置信息，从而提高了PET重建图像的质量。

下面结合图1所示的PET系统，通过具体的实施例对本发明方法进行说明。

实施例一

图3为本申请一个实施例中的信号堆积事件中的能量校正方法流程示意图，如图1所示，本实施例的信号堆积事件中的能量校正方法应用于PET系统中，包括：

S10、获取闪烁体探测器输出的目标脉冲信号，并将所述目标脉冲信号划分为前段信号和后段信号；

S20、基于所述目标脉冲信号的波形信息，得到所述目标脉冲信号的前段能量和脉冲总能量；

S30、根据所述前段能量、所述脉冲总能量和预先确定的前段能量占脉冲总能量的正常比例范围，判定所述目标脉冲信号是否需要进行能量校正；

S40、针对需要能量校正的目标脉冲信号，基于所述目标脉冲信号的前段能量和脉冲总能量，确定所述目标脉冲信号中未堆积部分的脉冲信号；

S50、基于预先统计得到的标准脉冲信号波形分布规律和未堆积部分的脉冲信号，反推得到所述目标脉冲信号校正后的脉冲总能量。

本实施例的信号堆积事件中的能量校正方法，对模数转换器采样率和计算量要求较低的，大大降低了计算量及对计算资源的占用，提高了能量信息计算的准确度，进而提高了PET的成像效果。

为了更好地理解本发明，以下对本实施例中的各步骤进行展开说明。

本实施例S10中，将目标脉冲信号划分为前段信号和后段信号的方法可以是：

获取目标脉冲信号的脉冲达峰时间或者脉冲的面积中点时间；

将脉冲达峰时间或者脉冲的面积中点时间作为时间分割点，将时间分割点之前的脉冲信号作为前段信号，将时间分割点之后的脉冲信号作为后段信号。

PET系统中，通常以探测器输出信号的幅度或者面积来表征γ射线的能量信息。本实施例中，以探测器输出信号的面积来表征γ射线的能量信息。

因此，本实施例S20中目标脉冲信号的前段能量和脉冲总能量分别为前段信号面积和脉冲信号总面积。

本实施例S30中，前段能量占脉冲总能量的正常比例范围可以通过对未发生堆积事件标准脉冲信号统计得到。标准脉冲信号是在较低活度的放射源条件下采集得到的脉冲信号。

本实施例S40中，确定的目标脉冲信号中未堆积部分的脉冲信号是前段信号或后段信号。

本实施例S50中，标准脉冲信号波形分布规律为标准脉冲信号幅度随时间的归一化变化系数。归一化变化系数可以是通过探测器所用的闪烁体的理论发光强度随时间变化函数结合后续光电探测器的响应函数以及电子电路的传递函数计算得到；也可以通过在低计数率(保证堆积效应近乎没有的计数率)下采集一定数量的脉冲波形，对所采每个波形分别做幅度归一化处理后再对归一化波形做时间对齐均值化处理得到。

实施例二

本实施例对信号堆积事件中的能量校正方法的完整实现过程和原理进行详细说明。

S1、采用脉冲信号面积表征射线能量，分别计算得到目标脉冲信号的前段面积和总面积。

对于同一个闪烁体探测器而言，γ射线入射时在闪烁体中激发的光脉冲的衰减时间变化规律是一致的，而光电倍增管和处理电路对光信号的转化成形放大处理又是固定的传递函数，故不同能量的γ射线射入闪烁体探测器后输出的信号是幅度不同，但在时域上的变化趋势是一致的。

鉴于以上规律，将标准无堆积脉冲信号典型波形表示为：

S(t)＝A₀·I(t) (1)

其中，S(t)为标准无堆积脉冲信号不同时间的幅度分布，A₀为信号幅度峰值，I(t)为信号幅度随时间的归一化变化系数。

对同一闪烁体探测器来说，探测不同能量的γ射线得到的信号变化规律I(t)是基本一致的，而幅度A₀随着沉积能量的大小而变化。因实际系统中用模数转换器(Analog-to-digital converter，ADC)采集到的脉冲数据是离散的，因此典型无堆积波形可以表示为S＝[S₁,S₂,……,S_T]。将公式(1)随时间离散化，变形为下式：

S_i＝A₀·I_i，i＝1，…，T (2)

其中，S_i为典型无堆积波形各个点的幅度数据，A₀为该脉冲最高点数据，I_i为闪烁体探测器信号变化归一化系数，i表示离散时间点，T表示为对每个脉冲的总采样点数，由脉冲时间长度决定，为固定值。

放射源的衰变是具有统计规律的随机性事件，所以在较低活度下，大部分事件为非堆积的正常事件。所以，在较低活度的放射源条件下采集一定统计量的信号数据，得到标准无堆积脉冲信号的波形变化规律。

实际采集的波形表示为P＝[P₁,P₂,……,P_T]，定义为：

P_i＝A₁·d_i，i＝1，…，T (3)

其中，P_i为用ADC采集一个脉冲得到的实际波形各个采样点的幅度数据，A₁为ADC采集到的该脉冲最高点数据，d_i为闪烁体探测器信号变化归一化系数，i表示离散时间点。采样时间点范围T与标准无堆积脉冲信号相同。

用信号脉冲的总面积表征探测到的γ射线的能量。对于每一个脉冲信号，采集前段脉冲面积和脉冲总面积。

基于公式(3)实际采样得到的脉冲采样点，定义脉冲信号的总面积为：

其中，E_sum为脉冲信号总面积，T为总脉冲采样点数，P_i为ADC采集到的各个点的脉冲幅度。

定义脉冲信号的前m个点的信号面积为前段脉冲面积，则前段脉冲面积为：

其中，E_p为前段脉冲面积，m为前段脉冲采样点数，P_i为ADC采集的各点的脉冲幅度。

需要说明的是，实际ADC采集到的脉冲幅度本身具有电子学涨落和幅度信号自身的随机涨落，故前段脉冲积分时长越长则面积结果越准确，但对堆积事件的分辨率能力越弱。应用中需要通过调整m值来在面积准确性和堆积事件的分辨能力上确定平衡点。本实施例中，m值可以选择但不局限为脉冲的达峰时间或者脉冲的面积中点时间。

S2、根据预先确定的前段面积占总面积正常比例范围和需要校正的比例范围，确定目标脉冲信号是否需要进行能量校正。

确定目标脉冲信号是否需要进行能量校正的方法包括：

对于目标脉冲信号，通过以下公式计算得到前段脉冲面积占总面积的比值η_p；

对于η_p值在正常比例范围的波形，目标脉冲信号不需要进行能量校正；

对η_p值超过正常比例范围的波形，目标脉冲信号需要进行能量校正。

以下对前段面积占总面积正常比例范围和需要校正的比例范围的确定过程进行详细说明。

当出现堆积现象时，可以利用标准脉冲形状S来校正堆积信号P。在进行能量堆积校正之前，需要先判断堆积现象是发生在波形前端还是后端。

对于标准脉冲信号，以下公式计算得到前段脉冲面积和总面积之理论比值：

对于标准无堆积脉冲信号而言，脉冲信号形状不随信号大小而变化，故前段面积占比η_s是一个独立于脉冲幅度的值。对低活度下得到的多个前段脉冲面积占比η_s做分布统计，可以得到一个准高斯分布。将该分布的峰值或分布曲线重心作为前段脉冲占比理想值η。

考虑到实际波形自身有形状的波动，故对前段脉冲占比为η±σ范围内的事件不做校正，对范围外的事件做堆积校正。其中σ的确定是以保证在低活度条件下大多数事件(70％或更多)在η±σ范围内为依据的。例如，可以将η分布曲线半高宽的1-3倍作为标准差σ。

S3、针对需要能量校正的目标脉冲信号，基于目标脉冲信号前段脉冲面积与总面积的比值，确定目标脉冲信号未堆积部分。

本实施例中，针对需要能量校正的目标脉冲信号，基于目标脉冲信号前段脉冲面积与总面积的比值η_p，确定目标脉冲信号未堆积部分的方法，包括：

对于η_p小于η-σ的脉冲事件，判定其脉冲尾部发生了堆积，此时定义未堆积时间范围为t_eff＝[1,2,……,m]；

对于η_p大于η+σ的脉冲事件，判定其堆积到了其他脉冲的尾部，此时定义未堆积时间范围为t_eff＝[m+1,……,T]；

对于η_p处于η±σ范围内的事件，判定未发生堆积，此时定义未堆积时间范围为t_eff＝[1,……,T]。

S4、利用预先统计得到的标准波形分布规律，根据未堆积部分反推得到校正后的脉冲面积。

本实施例中，利用预先统计得到的标准波形分布规律，根据未堆积部分反推得到校正后的脉冲面积的方法可以是：

利用未堆积时间范围内的波形，通过比较典型信号与实测信号的相似性校正堆积能量，可以选择但不局限于利用欧几里得距离平方D为：

其中，P为实际采集脉冲幅度，I为信号幅度随时间的归一化变化系数，为已知量，t_eff为未堆积部分的时间范围。

目的是通过优化幅度变量A₀来达到采集波形和典型波形的最相似。以A₀为变量，对公式(8)求导为0：

得到的最相似脉冲幅度为：

这样利用幅度A₀和典型波形，可以得到堆积校正后的波形，这样总能量为：

通过以上方式即可实现堆积信号的能量校正功能。

实施例三

本实施例针对ADC采样点不够或计算资源不够的情况，提出了一种简化的能量校正方法，以便提升计算速度。

按照公式(12)对公式(11)进行简化，得到

其中，η_c为标准脉冲信号未堆积时间范围内的脉冲面积和总面积的比值。

因为t_eff的范围随堆积发生位置而变，所以在堆积发生在脉冲后半段时，η_c＝η，在堆积发生在脉冲前半段时，η_c＝1-η，未发生堆积时，η_c＝1。该简化是基于典型波形变化不剧烈而做的近似处理。这样直接利用已计算出的未堆积部分面积得到校正后的脉冲信号面积，简化了计算过程，加快了计算时间。在实际应用中，这种近似可以在速度和准确性方面达到良好平衡。

公式(12)中还需要选定t_eff范围来计算目标脉冲信号未堆积时间范围内的脉冲面积，优选地，计算目标脉冲信号未堆积时间范围内的脉冲面积的方法为：

对于η_p小于η-σ的脉冲事件，判定其脉冲尾部发生了堆积，基于目标脉冲信号的前段脉冲面积E_p校正脉冲总面积E_sum，

E_sumcorr ＝E_p/η (13)

其中，E_sumcorr为校正后脉冲总面积。

对于η_p大于η+σ的脉冲事件，判定其堆积到了其他脉冲的尾部，故直接用后段脉冲面积校正脉冲总面积，即下式：

E_sumcorr＝(Esum-E_p)/(1-η) (14)

对于η_p处于η±σ范围内的事件，判定未发生堆积，无需进行堆积校正。

这样就即可以简便快速完成对实测脉冲的堆积判断和相应的能量校正。

执行能量校正不仅提高了能量信息的准确度，在其他一些实施例中，还可以将发生堆积事件后校正的能量信号用于改善PET系统中的位置信息。

在部分PET系统中，事件定位是通过几路能量信息的相对大小比例实现的。例如在四路能量输出的PET探头中，其一个事件的位置信息是通过公式(15)和(16)来定位的：

其中，X为信号定位的横向坐标，Y为定位的纵向坐标，A、B、C、D分别为PET探头的四路能量输出。

对四路能量信号做过堆积校正后，得到新校正后的坐标为：

经过堆积校正处理，也大大提高了PET系统的位置信息的准确度。

下面以对一个单探头探测器的堆积校正操作为具体实施案例，说明该本实施例的实施步骤。

能量校正的步骤包括：

A1、探测器信号宽度约为140ns，ADC采样率为50MHz，即每20ns采一个点，整个脉冲要采7个点。前段脉冲面积选前80ns，即前4个点的积分面积作为前段脉冲面积。

A2、使用200μCi的脱氧葡萄糖源距离探测器1m处，得到探测器1000个脉冲的前段脉冲面积占总面积比例η_s的分布结果，图5为本申请一个实例中前段脉冲面积占比分布图，图5中横轴为实测前段面积占总面积的比值，纵轴为某一比值计数统计，前段脉冲面积占总面积比例的分布如图5所示。

A3、对图5中的分布进行分析得到η_s分布的重心η是0.57，η_s在0.56-0.58范围内的事件数占总计数的74％。确定该范围内的事件即为未堆积事件，该范围外的事件需按照公式(13)和(14)做能量校正。

A4、将脱氧葡萄源活度提高至5mCi，统计此时2600个事件的能谱分布如图6。图6为本申请一个实例中堆积校正前后能谱对比图，图6中(a)为堆积校正前能谱图，(b)为堆积校正后能谱图。可见做了堆积校正后的能谱全能峰右边计数减少了，全能峰计数更集中，而峰谷比提升了。

本发明基于辐射探测器的基本特性，提供了一种对模数转换器采样率和计算量要求较低的，简洁灵活的，可用于判定辐射信号堆积事件是否发生并进行堆积能量校正的方法，大大降低了计算量及对计算资源的占用，提高了能量信息计算的准确度，进而提高了PET的成像效果。

并且将用该方法得到的校正后的能量信息应用于计算事件位置，进一步校正了堆积事件对事件定位的影响。

实施例三

本申请第二方面通过实施例三提供了一种辐射探测系统，该系统包括探测器和控制装置，控制装置用于执行如上实施例中任一项所述的信号堆积事件中的能量校正方法对堆积事件的能量进行校正。

本实施例提供的辐射探测系统，可用于执行上述方法实施例中信号堆积事件中的能量校正方法的步骤，其实现原理和技术效果类似，本实施例此处不再赘述。

实施例四

本申请第三方面通过实施例四提供了一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上实施例中任意一项所述的信号堆积事件中的能量校正方法的步骤。

图7为本申请又一实施例中的电子设备的架构示意图。

图7所示的电子设备可包括：至少一个处理器101、至少一个存储器102、至少一个网络接口104和其他的用户接口103。电子设备中的各个组件通过总线系统105耦合在一起。可理解，总线系统105用于实现这些组件之间的连接通信。总线系统105除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但是为了清楚说明起见，在图7中将各种总线都标为总线系统105。

其中，用户接口103可以包括显示器、键盘或者点击设备(例如，鼠标，轨迹球(trackball)或者触感板等。

可以理解，本实施例中的存储器102可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、可编程只读存储器(Programmable ROM，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable PROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically EPROM，EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(Static RAM，SRAM)、动态随机存取存储器(Dynamic RAM，DRAM)、同步动态随机存取存储器(Synchronous DRAM，SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(Double Data RateSDRAM，DDRSDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(Enhanced SDRAM，ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(Sync Link DRAM，SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(DirectRambus RAM，DRRAM)。本文描述的存储器62旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。

在一些实施方式中，存储器102存储了如下的元素，可执行单元或者数据结构，或者他们的子集，或者他们的扩展集：操作系统1021和应用程序1022。

其中，操作系统1021，包含各种系统程序，例如框架层、核心库层、驱动层等，用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务。应用程序1022，包含各种应用程序，用于实现各种应用业务。实现本发明实施例方法的程序可以包含在应用程序1022中。

在本发明实施例中，处理器101通过调用存储器102存储的程序或指令，具体的，可以是应用程序1022中存储的程序或指令，处理器101用于执行第一方面所提供的方法步骤。

上述本发明实施例揭示的方法可以应用于处理器101中，或者由处理器101实现。处理器101可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器101中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器101可以是通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路、现成可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件单元组合执行完成。软件单元可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器102，处理器101读取存储器102中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

另外，结合上述实施例中的信号堆积事件中的能量校正方法，本发明实施例可提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上方法实施例中的任意一种信号堆积事件中的能量校正方法。

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。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)

1.一种信号堆积事件中的能量校正方法，其特征在于，应用于辐射探测系统中，该方法包括：

获取闪烁体探测器输出的目标脉冲信号，并将所述目标脉冲信号划分为前段信号和后段信号；

基于所述目标脉冲信号的波形信息，得到所述目标脉冲信号的前段能量和脉冲总能量；

根据所述前段能量、所述脉冲总能量和预先确定的前段能量占脉冲总能量的正常比例范围，判定所述目标脉冲信号是否需要进行能量校正；

针对需要能量校正的目标脉冲信号，基于所述目标脉冲信号的前段能量和脉冲总能量，确定所述目标脉冲信号中未堆积部分的脉冲信号；

基于预先统计得到的标准脉冲信号波形分布规律和未堆积部分的脉冲信号，反推得到所述目标脉冲信号校正后的脉冲总能量。

2.根据权利要求1所述的信号堆积事件中的能量校正方法，其特征在于，将所述目标脉冲信号划分为前段信号和后段信号，包括：

获取所述目标脉冲信号的脉冲达峰时间或者脉冲的面积中点时间；

将所述脉冲达峰时间或者脉冲的面积中点时间作为时间分割点，将所述时间分割点之前的脉冲信号作为前段信号，将所述时间分割点之后的脉冲信号作为后段信号。

3.根据权利要求1所述的信号堆积事件中的能量校正方法，其特征在于，根据预先确定的前段能量占脉冲总能量的正常比例范围，确定所述目标脉冲信号是否需要进行能量校正，包括：

计算所述前段能量占所述脉冲总能量的比例，得到所述目标脉冲信号的能量比值；

当所述能量比值在所述正常比例范围内时，所述目标脉冲信号不需要进行能量校正；

当所述能量比值超过所述正常比例范围时，所述目标脉冲信号需要进行能量校正。

4.根据权利要求1所述的信号堆积事件中的能量校正方法，其特征在于，在获取闪烁体探测器输出的目标脉冲信号之前，还包括：确定的所述前段能量占所述脉冲总能量的正常比例范围，具体包括：

采集所述闪烁体探测器输出的预设数量的标准脉冲信号，将每个标准脉冲信号划分为前段标准信号和后段标准信号；

基于所述标准脉冲信号的波形信息，得到所述标准脉冲信号的前段标准信号能量和标准脉冲信号总能量；

计算所述前段标准信号能量占所述标准脉冲信号总能量的比例，得到所述标准脉冲信号的能量比值；

对预设数量的标准脉冲信号的能量比值进行分布统计，将分布曲线的峰值或分布曲线重心作为前段脉冲占比理想值η；

所述前段能量占所述脉冲总能量的正常比例范围的为(η-σ，η+σ)，其中，σ的取值为所述分布曲线半高宽的1-3倍。

5.根据权利要求4所述的信号堆积事件中的能量校正方法，其特征在于，针对需要能量校正的目标脉冲信号，基于所述目标脉冲信号的前段能量和脉冲总能量，确定所述目标脉冲信号未堆积部分，包括：

计算所述目标脉冲信号的前段能量和脉冲总能量的比值；

若前段能量和脉冲总能量的比值小于η-σ，判定所述目标脉冲信号的前段为未堆积部分；

若前段能量和脉冲总能量的比值大于η+σ，判定所述目标脉冲信号的后段为未堆积部分；

若前段能量和脉冲总能量的比值处于η±σ范围内，判定所述目标脉冲信号没有发生堆积。

6.根据权利要求1所述的信号堆积事件中的能量校正方法，其特征在于，所述标准脉冲信号波形分布规律包括所述标准脉冲信号幅度随时间的归一化变化系数，则基于预先统计得到的标准脉冲信号波形分布规律和未堆积部分的脉冲信号，通过以下公式反推得到所述目标脉冲信号校正后的脉冲总能量：

其中，E_sumcorr为校正后的脉冲总能量，T为总脉冲采样点数，A₀为所述标准脉冲信号的脉冲最高点数据，I_t为标准脉冲信号幅度随时间的归一化变化系数，P_t为所述目标脉冲信号采样点的幅度数据，t_eff为所述目标脉冲信号中未堆积部分的脉冲信号的时间范围。

7.根据权利要求1所述的信号堆积事件中的能量校正方法，其特征在于，所述标准脉冲信号波形分布规律包括所述标准脉冲信号幅度随时间的归一化变化系数，基于预先统计得到的标准脉冲信号波形分布规律和未堆积部分的脉冲信号，通过以下公式反推得到所述目标脉冲信号校正后的脉冲总能量，包括：

其中，E_sumcorr为校正后的脉冲总能量，T为总脉冲采样点数，I_t为标准脉冲信号幅度随时间的归一化变化系数，P_t为所述目标脉冲信号采样点的幅度数据，t_eff为所述目标脉冲信号中未堆积部分的脉冲信号的时间范围。

8.一种辐射探测系统，其特征在于，该系统包括探测器和控制装置，所述控制装置用于执行如上权利要求1至7任一项所述的信号堆积事件中的能量校正方法对堆积事件的能量进行校正。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上权利要求1至7任一项所述的信号堆积事件中的能量校正方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上权利要求1至7任一项所述的信号堆积事件中的能量校正方法的步骤。

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