[发明专利]康普顿散射序列恢复方法、装置、存储介质和PET成像系统

说明书

本申请涉及一种康普顿散射序列恢复方法、装置、存储介质和PET成像系统。其中，该方法包括：探测散射事例，其中，散射事例包括：至少一次散射事件和一次光电作用事件，或者至少两次散射事件；根据散射事例中事件的作用点位置，确定作用点位置的平均作用距离；从预设关系表中查询在平均作用距离下，散射事例中各散射沉积能量顺序的事件是第一次散射事件的概率值，其中，预设关系表是基于统计模拟确定的；确定概率值最大的散射沉积能量顺序对应的事件为第一次散射事件。通过本申请，解决了相关技术中的康普顿散射序列恢复方法的恢复精度差的问题，提高了康普顿散射序列恢复的精度。

技术领域

本申请涉及核医学领域，特别是涉及一种康普顿散射序列恢复方法、装置、PET成像系统及计算机可读存储介质。

背景技术

PET是当今核医学领域发展最快一项成像技术，在临床检测中得到广泛的应用。PET图像质量主要受系统的空间分辨影响，而空间分辨率本质上是由响应线(LOR)位置的准确度决定的，传统上认为PET系统的空间分辨率受到探测器晶体尺寸、正电子自由程、非共线性、探测器环直径、解码误差、作用深度(DOI)等因素的影响，并且已有相应的经验公式描述这种影响关系。但该模型默认了一个前提条件，即预先确定湮灭光子沉积能量在哪个晶体内。实际上，湮灭光子在探测器中一定有非常大的概率发生康普顿散射。

康普顿散射是指光子与自由电子发生完全弹性碰撞，电子获得一部分能量，散射的光子能量减小、频率减小、波长变长。沉积能量是指光子在探测器的视野内发生的散射事件或者光电作用事件。当湮灭光子在探测器中发生康普顿散射时，光子能量可能沉积在多个相邻或不相邻探测器晶体内，如果不能准确判断哪个晶体是发生第一次沉积能量(即首次康普顿散射)的位置，就会造成响应线定位的巨大偏差，进而影响PET图像重建质量。

为了得到正确的响应线从而获得准确的重建图像，需要对探测器中的康普顿散射事件进行径迹序列恢复，得到第一次沉积能量点的准确位置，即康普顿散射序列恢复。

传统的康普顿散射序列恢复分别是“重心法”和“简单能量比较法”。

传统的anger逻辑没有特别的进行康普顿散射序列恢复，其电路效果等价于将沉积能量的重心位置(晶体位置)作为光子第一次沉积能量位置，相当于采用了重心法进行康普顿散射序列恢复。例如，当多个晶体因收集到康普顿散射沉积能量而产生闪烁光时，覆盖在整个block上的多个光电倍增器件(光电倍增管PMT/硅光电倍增管SiPM)会产生不同强度的信号，anger逻辑电路输出的该伽马(gamma)光子的能量即为多个光电倍增器件的信号总和，输出的位置信号则为多个光电倍增器件坐标以信号幅度为权重的平均位置坐标。

对于拥有单晶体信号处理能力的定制电路逻辑，可以采用简单能量比较法进行康普顿散射序列恢复，基于简单的能量比较，将沉积能量次高的作用点(晶体位置)作为第一次散射发生的位置。由于专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称为ASIC)能够给出每个晶体的闪烁光信号强度，该gamma光子的能量仍为激发的若干个晶体的信号之和；对于仅发生一次康普顿散射的两个作用点事例，沉积能量少的作用点作为第一次散射发生的位置；对于发生两次及两次以上康普顿散射的多个作用点事例，沉积能量第二多的作用点作为第一次散射发生的位置，即激发的若干个晶体中信号强度第二大的那个晶体的坐标。

上述两种方法处理流程比较简单自然，但是对康普顿序列正确恢复的概率较低，从而造成较大的LOR定位误差，影响图像质量。

美国通用电气公司(General Electric Company，简称为GE)改进了简单能量比较法，认为当两次沉积能量中的较小值小于70keV时，该较小值很大概率属于光电吸收时的K层电子发射产生的能量，因此康普顿散射倾向于发生在沉积能量较大的位置；当两次沉积能量中的较小值大于70keV时，由于511keV的光子康普顿散射截面远大于光电吸收作用截面，因此康普顿散射倾向于发生在沉积能量较小的位置。但此种改进对于普顿散射序列恢复精度的提升仍然有限。

发明内容