用于pet探測器的符合響應(yīng)線定位方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于PET探測器的符合響應(yīng)線定位方法及裝置。其中定位方法包括以下步驟：PET探測器檢測一對符合事件中產(chǎn)生的第一光子和第二光子，檢測到第一光子和第二光子分別在PET探測器上發(fā)生M次和N次作用，記錄對應(yīng)的位置信息和能量信息；當(dāng)M或N不同時為1時，枚舉所有的首次康普頓散射的可能運(yùn)動軌跡；遍歷計算每條可能運(yùn)動軌跡下的理論散射角余弦值與測量散射角余弦值的絕對誤差，根據(jù)絕對誤差最小的可能運(yùn)動軌跡確定真實的符合響應(yīng)線。根據(jù)本發(fā)明實施例的用于PET探測器的符合響應(yīng)線定位方法及裝置，能夠辨識出探測器上發(fā)生康普頓散射的首次作用位置，繪制出準(zhǔn)確的符合響應(yīng)線，具有簡便可靠的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】用于PET探測器的符合響應(yīng)線定位方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于正電子發(fā)射斷層成像（Positron emission tomography, PET)技術(shù)領(lǐng) 域，具體涉及一種用于PET探測器的符合響應(yīng)線定位方法及裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] PET是一種頂尖的核醫(yī)學(xué)成像技術(shù)，具有非侵入性和功能性顯像的特點(diǎn)，因而被廣 泛應(yīng)用于預(yù)臨床研究及臨床疾病診斷。
[0003] PET系統(tǒng)的核心部件為用閃爍晶體模塊耦合光電倍增管陣列形成的探測器。PET 系統(tǒng)的工作原理為：當(dāng)放射性藥物衰變產(chǎn)生正電子，并迅速與周圍組織負(fù)電子湮滅產(chǎn)生一 對背對背的511keV伽馬光子，這對光子分別入射到PET的兩個探測器模塊，并在探測器 模塊發(fā)生作用而被探測，最終形成一條符合響應(yīng)線。通過測量大量的符合響應(yīng)線，并以特 定的圖像重建算法，如濾波反投影或迭代重建算法可以重建出放射性藥物的三維分布圖。 511keV射線在探測器模塊上的物理作用主要包括光電效應(yīng)和康普頓散射。如果發(fā)生光電效 應(yīng)，射線將只作用于探測器上的一個位置，沉積能量，轉(zhuǎn)化為可見光后被光電探測器探測， 此時探測到的位置較為精確。當(dāng)發(fā)生康普頓散射時，射線將沉積一定的能量后改變運(yùn)動方 向，之后射線可能逃逸出探測器或再次在探測器中沉積能量，對上述情況，51 IkeV光子將有 很大概率在探測器上有兩個及以上作用位置。傳統(tǒng)探測器無法甄別多個探測位置，只能獲 得多個沉積能量的平均位置，該平均位置與射線的第一個入射位置會有較大的絕對誤差， 導(dǎo)致符合響應(yīng)線判定誤差較大。
[0004] 目前新型閃爍探測器采用較小閃爍晶體陣列和新型的光電探測器，如雪崩光電二 極管和硅光電倍增管，可以解碼射線作用于閃爍探測模塊的三維位置信息，使用多通道讀 出，同時可以探測到單個伽馬粒子在三維晶體模塊上的多個作用的位置、能量和時間信息。 但上述時間信息僅可以作為符合事件的判定，以目前的時間分辨率無法區(qū)分多個位置作用 事件的先后信息。因此仍無法甄別康普頓散射的首次作用位置。對于探測器上的散射事件， 符合響應(yīng)線的定位精度較差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決無法甄別康普頓散射的首次作用位置的技術(shù) 問題。
[0006] 為此，本發(fā)明的目的在于提出一種簡便可靠的用于PET探測器的符合響應(yīng)線定位 方法及裝置。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明實施例的用于PET探測器的符合響應(yīng)線定位方法， 可以包括以下步驟：PET探測器檢測一對符合事件中產(chǎn)生的第一光子和第二光子，檢測到 所述第一光子和第二光子分別在所述PET探測器上發(fā)生Μ次和N次作用，記錄對應(yīng)的位置 信息和能量信息；當(dāng)Μ或Ν不同時為1時，枚舉所有的首次康普頓散射的可能運(yùn)動軌跡，其 中，當(dāng)M>1且Ν = 1時枚舉所有第一光子發(fā)生第一次康普頓散射的可能運(yùn)動軌跡，得到 種可能運(yùn)動軌跡，當(dāng)Μ = 1且N>1時枚舉所有第二光子發(fā)生第一次康普頓散射的可能運(yùn)動 軌跡，得到名種可能運(yùn)動軌跡，當(dāng)M>1且N>1時得到^4^4種可能運(yùn)動軌跡；以及遍歷計算 每條可能運(yùn)動軌跡下的理論散射角余弦值與測量散射角余弦值的絕對誤差，根據(jù)絕對誤差 最小的可能運(yùn)動軌跡確定真實的符合響應(yīng)線。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明實施例的用于PET探測器的符合響應(yīng)線定位方法，能夠辨識出多次康 普頓散射的首次作用位置，繪制出符合響應(yīng)線，具有簡便可靠的優(yōu)點(diǎn)。
[0009] 在本發(fā)明的一個實施例中，所述理論散射角余弦值的計算公式為：

【權(quán)利要求】
1. 一種用于PET探測器的符合響應(yīng)線定位方法，其特征在于，包括以下步驟： PET探測器檢測一對符合事件中產(chǎn)生的第一光子和第二光子，檢測到所述第一光子和 第二光子分別在所述PET探測器上發(fā)生Μ次和N次作用，記錄對應(yīng)的位置信息和能量信息； 當(dāng)Μ或Ν不同時為1時，枚舉所有的首次康普頓散射的可能運(yùn)動軌跡，其中，當(dāng)M>1且 N = 1時枚舉所有第一光子發(fā)生第一次康普頓散射的可能運(yùn)動軌跡，得到^4種可能運(yùn)動軌 跡，當(dāng)Μ = 1且N>1時枚舉所有第二光子發(fā)生第一次康普頓散射的可能運(yùn)動軌跡，得到名 種可能運(yùn)動軌跡，當(dāng)M>1且N>1時得到*^4種可能運(yùn)動軌跡；以及 遍歷計算每條可能運(yùn)動軌跡下的理論散射角余弦值與測量散射角余弦值的絕對誤差， 根據(jù)絕對誤差最小的可能運(yùn)動軌跡確定真實的符合響應(yīng)線。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述理論散射角余弦值的計算公式為：
，其中θ'為理論散射角，％為電子質(zhì)量，c為光速，&為入射粒子能 量，民，為假定的首次作用位置的沉積能量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的方法，其特征在于，所述測量散射角余弦值根據(jù)所述位置 信息計算通過坐標(biāo)運(yùn)算得到。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的方法，其特征在于，當(dāng)M>1且N>1時，先分別近似確定所 述第一光子的首次作用位置和所述第二光子的首次作用位置，然后相連得到所述符合響應(yīng) 線。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的方法，其特征在于，所述PET探測器為圓環(huán)形或多邊環(huán)形的 三維PET探測器。
6. -種用于PET探測器的符合響應(yīng)線定位裝置，其特征在于，包括： 信息記錄模塊，所述信息記錄模塊與所述PET探測器相連，所述PET探測器測試一對符 合事件中產(chǎn)生的第一光子和第二光子，檢測到所述第一光子和第二光子分別在所述PET探 測器上發(fā)生Μ次和N次作用，所述信息記錄模塊用于記錄對應(yīng)的位置信息和能量信息； 枚舉模塊，所述枚舉模塊與所述信息記錄模塊相連，用于當(dāng)Μ或Ν不同時為1時，枚舉 所有的首次康普頓散射的可能運(yùn)動軌跡，其中，當(dāng)M>1且Ν = 1時枚舉所有第一光子發(fā)生第 一次康普頓散射的可能運(yùn)動軌跡，得到^4種可能運(yùn)動軌跡，當(dāng)Μ = 1且N>1時枚舉所有第 二光子發(fā)生第一次康普頓散射的可能運(yùn)動軌跡，得到種可能運(yùn)動軌跡，當(dāng)M>1且N>1時 得到^4 "^4種可能運(yùn)動軌跡； 誤差計算模塊，所述誤差計算模塊分別與所述信息記錄模塊和所述枚舉模塊相連，用 于對于每種所述可能運(yùn)動軌跡，根據(jù)所述信息記錄模塊中的所述位置信息和能量信息，計 算所述可能運(yùn)動軌跡下的理論散射角余弦值與測量散射角余弦值的絕對誤差；以及 比較選擇模塊，所述比較模塊與所述誤差計算模塊相連，用于比較選擇出絕對誤差最 小的所述可能運(yùn)動軌跡，并根據(jù)絕對誤差最小的可能運(yùn)動軌跡確定真實的符合響應(yīng)線。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述理論散射角余弦值的計算公式為：
，其中θ'為理論散射角，me為電子質(zhì)量， c為光速，民為入射粒子能 量，民，為假定的首次作用位置的沉積能量。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6和7所述的裝置，其特征在于，在所述誤差計算模塊中，所述測量散 射角余弦值根據(jù)所述位置信息計算通過坐標(biāo)運(yùn)算得到。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6-8所述的裝置，其特征在于，在所述比較選擇模塊中，當(dāng)M>1且N>1 時，先分別近似確定所述第一光子的首次作用位置和所述第二光子的首次作用位置，然后 相連得到所述符合響應(yīng)線。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6-9所述的裝置，其特征在于，所述PET探測器為圓環(huán)形或多邊環(huán)形 的三維PET探測器。
【文檔編號】G01T1/29GK104155677SQ201410347639
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月21日
【發(fā)明者】劉亞強(qiáng), 王石, 魏清陽, 馬天予, 江年銘, 劉邁 申請人:北京辛耕普華醫(yī)療科技有限公司