[发明专利]PET时间分辨率测算、重建系统和方法

说明书

本发明提供了一种PET时间分辨率测算、重建系统和方法，属于X射线计算机断层扫描成像技术领域，包括PET原始符合数据采集、辐射源空间分布获取、符合事件累积、LOR线追踪累积、特征宽度计算、迭代更新和重建。本发明在对计数统计的同时，还对重建图像进行空间强度计算，通过两者的相似度来精确计算每一条LOR上的准确时间分辨率。本发明对于任意γ光源，可以精准测试晶体的时间分辨率；对于PET的检测器时间分辨率差异很大时，也可以精准成像。相较于传统方法，本发明不仅可以分辨率的计算可以具体到每一个晶体，而且对于辐射源形态无要求，可以实时测量。

技术领域

本发明涉及一种PET时间分辨率测算、重建系统和方法，属于X射线计算机断层扫描成像技术领域。

背景技术

正电子发射断层设备的原理是测量正电子湮没后的γ光子配对，并利用的γ光子对的几何方向和时间特性进行成像。其中γ光子对的时间特性是指，两个方向相反的光子由于飞行时间不同，进入检测器闪烁体晶体的时间产生差异。这个时间差会受到晶体材质，晶体形态和前、后端电子学性能的影响，在测量时产生一定的展宽。这个展宽就是时间分辨率的主要特征。只有计算出精准的时间分辨率，才能够更好地提升系统成像质量。

现有技术中，为了定量地测量时间差展宽(后称为时间分辨率)，一般采用的技术是利用点源或线源来查看光子计数在不同LOR上的分布。这类方法有着一定局限性：

(1)一般只能算出系统的总体时间分辨率，无法精确计算到每一个晶体的时间分辨率。

(2)对于辐射源的形状摆位有严格要求，无法实时计算。

基于此，做出本申请。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明提供了一种PET时间分辨率测算、重建系统和方法。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

本发明使用任意源对TOF-PET进行分辨率的计算。任意源是指可以是不规则并具有一定体积的固体或液体，也可以是真实的扫描病人或者其他动物，物体放置无特定要求，可以放置在检测器环的中心也可以偏心放置。因此本发明具有很好的实用性，同时也具有很高的准确性。PET诊断成像装置，包括：成像区域外部的多个辐射探测器环状结构，用来采集到发出的辐射事件的信息。探测器具有不同的定时延迟。校准体模可以发射时间同时但方向相反的辐射的事件对(符合事件)的辐射源，辐射事件对与辐射探测器的相互作用路径是LOR，当检测器环确定后，每一条LOR的几何位置是已知的。一旦每个检测器的定时延迟被校准，可以认为符合事件的标记时间是在真实符合发生的位置为中心的，并以特定宽度形成高斯分布。这个特定的宽度(特征展宽)就是本发明要求出的晶体时间分辨率。

本发明一种PET时间分辨率测算、重建方法，包括如下步骤：

(1)PET原始符合数据采集；

(2)辐射源空间分布获取，对PET原始符合数据进行无飞行时间的重建，得到光子空间分布图以及光子衰减分布图；目前PET同时借助CT或者MR的成像结果，产生γ光子在空间中的衰减信息的空间分布，即光子衰减分布图。光子空间分布图是指PET数据进行重建后，形成的2维或3维空间内强度的分布。这个强度的分布代表了扫描物体在空间中不同位置的发射γ光子强度。

(3)符合事件累积，对PET原始符合数据进行统计，得到每个晶体的时间直方图分布H1；进行统计的意思是根据符合事件内的晶体标号，找出同一标号下的所有符合事件，提取出符合事件的时间差信息，对时间差信息按照特定的时间间隔dt进行直方图计算。

(4)LOR线追踪累积，通过光子空间分布图计算得到每个晶体的时间直方图分布H2；线追踪(ray-tracing)方法是指，对所有从特定标号的晶体出发的所有LOR的方向，按照不同光子的飞行时间，得到多个终点位置，并对这些位置的像素值求和。