[发明专利]使用探测器响应函数的正电子发射断层扫描仪飞行时间列表模式重构

说明书

背景技术

在医学成像领域中正电子发射断层扫描仪(PET)的使用正在增长。在PET成像系统中，放射性核素被引入到要成像的对象中。放射性核素发射正电子。当发射的正电子和电子碰撞时，发生湮灭事件，其中正电子和电子被破坏。湮灭事件的结果是产生两个基本上相对彼此以180度传播的伽马射线。PET成像系统使用在彼此对面放置的探测器以检测从该对象发射的伽马射线。通常使用探测器环以便检测来自每个角度的伽马射线。

大量事件的收集创建了对于要通过层析重构(tomographicreconstruction)来估计的对象的必要信息。连接到探测器元件的那些事件形成响应线(LOR)或者要被重构的窦腔X线照相，该响应线可以根据它们的几何属性被直方图化以定义投影。事件也可以被个别地添加到图像中。

因此数据收集和图像重构的基本元素是LOR：穿过系统患者孔的线。额外的信息可以在事件的位置上获得。首先，已知的是，通过采样和重构，系统重构(定位)点的能力在整个视场空间上不是空间不变的；在中心更好，朝着周围的方向慢慢降低。点扩散函数(PSF)通常被用来描述这种行为的特征。一直研制工具以将PSF结合到重构过程中。第二，飞行时间(TOF)，或者在伽马射线到达与该对的检测有关的每个探测器之间的时间微分，可以被用来沿着LOR限制事件更可能已经发生的地方。

PSF本质上是三维的，并且通常从在扫描器的中心的各向同性的4至6mm改变为在周边的6至8mm范围的高度歪斜的椭圆体。TOF信息可以被转换成空间知识(通过该两个伽马线的行进速度的转换)。通常来说，TOF信息将导致事件的定位在大约10-12cm下至用非常快的扫描器的几厘米。

发明内容

因此，期望提供一种在重构过程中使用关于LOR的所有的可用信息的方法和装置。

本发明旨在提供一种用于成像过程的改进的重构算法。诸如PET系统，同时结合探测器点扩散函数的建模和TOF的知识，以便提高重构图像的总质量。

在一个实施例中，飞行时间数据被用来确定均值发射点和飞行时间概率函数。该均值发射点和飞行时间概率函数反过来被用来定义该探测器响应函数。然后飞行时间概率函数和探测器响应函数被用于定义概率体，诸如，例如，椭圆体。在该概率体内的体素(voxel)被用在对于给定的响应线的重构算法中。这个过程提高了重构的图像的总质量而无需大量增加处理时间。

在结合到该说明书中并且构成该说明书的一部分的附图中，本发明的实施例连同上面给出的本发明的一般描述一起被图示出，下面给出的详细描述用于说明本发明的原理。本领域的技术人员认识到这些说明性的实施例不是意在限制本发明，而是仅仅提供结合本发明的原理的例子。

附图说明

图1示出PET成像系统；

图2示出对于3D PET环式扫描器的DRF的模型；

图3示出提供均值发射点和probTOF的时间戳数据；

图4示出根据基于probTOF的DRF的改变的符合伽马射线对的起始点的概率椭圆体。

具体实施方式

在这里公开的PET系统提供了用于准确地建模PSF以便可以使用PSF在可接受的处理时间内提供改善的图像重构的方法和装置。该PET系统结合列表模式的PET飞行时间(TOF)数据建模PSF。该PET系统有效地提供更加准确的PSF模型并且也通过限制会对检测到的伽马射线的起始点有贡献的体素的数目来限制计算。

图1示出PET系统，其包括多个探测器环10、成像区域12、要被成像的对象13、和台架或者壳体14。其中包括正电子发射的放射性核素的、要被成像的对象13被放置在壳体14内的成像区域12中。当正电子从该放射性核素发射时，它们和电子碰撞产生湮灭事件16。湮灭事件16产生沿着响应线31以相反的方向传播的两条伽马射线17、18。然后由探测器环10检测该伽马射线17、18，并且发送信号到处理单元54。该PET系统8可以包括任意数目的探测器环10，在图1中示出其中的5个(r₁、r₂、r₃、r₄、r₅)。