本發(fā)明涉及正電子發(fā)射斷層成像系統(tǒng)，尤其涉及正電子發(fā)射斷層成像系統(tǒng)的性能檢測技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

正電子發(fā)射斷層成像(Positron Emission Tomography，PET)已成為預(yù)臨床研究和臨床診斷的重要分子影像工具，其成像的基本原理是：注入受檢體的示蹤劑衰變產(chǎn)生正電子，正電子與負電子湮滅發(fā)出兩個方向相反、能量相等的光子對，每個光子以光速飛行，PET探測器探測光子對后，進行一系列信號處理，重建出具有臨床診斷意義的圖像。

隨著光電倍增管、晶體、電路和計算機技術(shù)發(fā)展，通過光子飛行時間差、探測器直徑和光速計算光子發(fā)生的精確位置(即正電子的發(fā)射位置，也就是示蹤劑衰變的位置)變得可行，本領(lǐng)域稱這種技術(shù)為飛行時間(TOF，Time of flight)技術(shù)，其不僅能夠提高PET圖像對比度，隨著TOF技術(shù)時間分辨率(time resolution,TR)不斷提高，TOF技術(shù)對PET圖像質(zhì)量提高和臨床應(yīng)用的貢獻也發(fā)生了質(zhì)的變化。

PET系統(tǒng)的使用過程中系統(tǒng)性能會因部件性能等因素發(fā)生變化，甚至影響正常使用，因而需及時了解系統(tǒng)的性能變化，及時做出調(diào)整?，F(xiàn)有技術(shù)中對PET系統(tǒng)飛行時間技術(shù)的性能檢測，主要依賴于對采集數(shù)據(jù)的圖像重建來實現(xiàn)，即利用系統(tǒng)對已知活度分布的受檢體或有源模體進行數(shù)據(jù)采集及圖像重建，從重建的圖像質(zhì)量(如圖像均勻性)來判斷飛行時間性能。該方法實現(xiàn)過程復(fù)雜，且往往需要對應(yīng)的CT圖像(PET-CT設(shè)備)做衰減及散射校正，時間及經(jīng)濟成本較高，不利于實現(xiàn)。

因此，有必要提出一種新的正電子發(fā)射斷層成像系統(tǒng)飛行時間性能檢測方法及裝置，便捷、高效地進行系統(tǒng)飛行時間性能檢測。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的是：現(xiàn)有的正電子發(fā)射斷層成像系統(tǒng)飛行時間性能檢測實現(xiàn)過程復(fù)雜及成本高的問題。

為了解決所述問題，本發(fā)明提供一種正電子發(fā)射斷層成像系統(tǒng)飛行時間性能檢測方法，包括：使用該系統(tǒng)對活度規(guī)則分布的受檢對象進行數(shù)據(jù)采集；將采集的數(shù)據(jù)進行有飛行時間信息的反投影操作，獲取第一反投影數(shù)據(jù)；將采集的數(shù)據(jù)進行無飛行時間信息的反投影操作，獲取第二反投影數(shù)據(jù)；將第一及第二反投影數(shù)據(jù)進行對比，根據(jù)對比數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的飛行時間性能。

本發(fā)明的一些實施方式中，所述受檢對象為活度沿物體幾何中心對稱分布的有源模體。

本發(fā)明的一些實施方式中，所述有源模體為桶源、棒源或柱源。

本發(fā)明的一些實施方式中，所述受檢體放置于系統(tǒng)視場中心位置。

本發(fā)明的一些實施方式中，所述將第一及第二反投影數(shù)據(jù)進行對比包括：將受檢體圖像體素的第一反投影數(shù)據(jù)體素值比較其第二反投影數(shù)據(jù)體素值，獲得該體素比例值及受檢體整體的比例圖像。

本發(fā)明的一些實施方式中，所述根據(jù)對比數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的飛行時間性能包括：根據(jù)所述比例圖像截面的對稱性判斷系統(tǒng)飛行時間性能。

本發(fā)明的一些實施方式中，根據(jù)所述比例圖像多個截面的對稱性判斷系統(tǒng)飛行時間性能。

本發(fā)明的一些實施方式中，選取有限角度采集數(shù)據(jù)進行反投影操作。

本發(fā)明的一些實施方式中，進行所述反投影操作時，包括進行歸一化校正、衰減校正或系統(tǒng)死時間校正中的至少一種。

相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種正電子發(fā)射斷層成像系統(tǒng)飛行時間性能檢測裝置，包括：數(shù)據(jù)采集單元，用于控制該系統(tǒng)對活度規(guī)則分布的受檢對象進行數(shù)據(jù)采集；第一反投影單元，用于將采集的數(shù)據(jù)進行有飛行時間信息的反投影操作，獲取第一反投影數(shù)據(jù)；第二反投影單元，用于將采集的數(shù)據(jù)進行無飛行時間信息的反投影操作，獲取第二反投影數(shù)據(jù)；對比單元，用于將第一及第二反投影數(shù)據(jù)進行對比，根據(jù)對比數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的飛行時間性能。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的飛行時間性能檢測方法及裝置，因為可以不用進行圖像重建而只進行反投影操作，通過比較有無飛行時間信息的反投影數(shù)據(jù)即可獲得飛行時間性能，有利于PET系統(tǒng)性能檢測快速有效的進行，且檢測結(jié)果可信度高。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一實施例中正電子發(fā)射成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明一實施例中探測器環(huán)的示意性橫斷面圖；

圖3是本發(fā)明一實施例中飛行時間性能檢測方法流程圖；

圖4(a)是本發(fā)明一實施例中無飛行時間信息反投影后圖像的截面圖像；

圖4(b)是本發(fā)明一實施例中有飛行時間信息反投影后圖像的截面圖像；

圖4(c)是本發(fā)明一實施例中截面比例圖像；

圖5是本發(fā)明一實施例中沿截面比例圖像任一方向進行對稱性檢測示意圖；

圖6是本發(fā)明一實施例中根據(jù)對稱性判斷飛行時間性能的原理示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例做詳細的說明。

在本發(fā)明的一個實施例中，如圖1所示，PET裝置1以控制部10為中樞，具有機架20、信號處理部30、同時計數(shù)部40、存儲部50、重建部60、顯示部70以及操作部80。

圖2為配置在機架20上的探測器環(huán)100的示意性橫斷面圖。機架20具有沿圓周的中心軸Z排列的多個探測器環(huán)100組成的探測器陣列。探測器環(huán)100具有排列在中心軸Z周圍的圓周上的多個探測器200。探測器環(huán)100的開口部上形成有采集視野(Field Of View,FOV)。將載有被檢體P的床板500插入探測器環(huán)100的開口部，以使得被檢體P的攝像部位進入FOV。被檢體P以使體軸與中心軸Z一致的方式被載置在床板500上。在被檢體P內(nèi)，為了PET攝影而注入利用放射性同位素標識的藥劑。探測器200檢測從被檢體P內(nèi)部放出的成對湮沒γ射線，生成與檢測出的成對湮沒γ射線的光量相應(yīng)的脈沖狀電信號。

具體情況可以是，探測器200具有多個閃爍體器件300與多個光電轉(zhuǎn)換器件400。閃爍體器件300接收來自被檢體P內(nèi)的放射性同位素的成對湮沒γ射線，產(chǎn)生閃爍光。各閃爍體器件被配置為各閃爍體器件的長軸方向與探測器環(huán)100的徑向大致一致。光電轉(zhuǎn)換器件400被設(shè)置在與正交于中心軸Z的徑向有關(guān)的、閃爍體器件300的一端部上。典型情況可以是，探測器環(huán)100中所包含的多個閃爍體器件300與多個光電轉(zhuǎn)換器件400被排列成同心圓筒狀。在閃爍體器件300中所產(chǎn)生的閃爍光在閃爍體器件300內(nèi)傳播，并朝向光電轉(zhuǎn)換器件400。光電轉(zhuǎn)換器件400產(chǎn)生與閃爍光的光量相應(yīng)的脈沖狀電信號。所產(chǎn)生的電信號，如圖1所示，被供給信號處理部30。

信號處理部30根據(jù)來自光電轉(zhuǎn)換器件400的電信號生成單事件數(shù)據(jù)(Single Event Data)。具體情況可以是，信號處理部30實施檢測時刻測量處理、位置計算處理以及能量計算處理。在檢測時刻測量處理中，信號處理部30測量探測器200的γ射線的檢測時刻。具體情況可以是，信號處理部30監(jiān)視來自光電倍增管400的電信號的峰值。然后，信號處理部30測量電信號的峰值超過預(yù)先設(shè)定的閾值的時刻作為檢測時刻。即，信號處理部30通過檢出電信號的強度超過閾值這一情況，從而電檢測湮沒γ射線。在位置計算處理中，信號處理部30根據(jù)來自光電轉(zhuǎn)換器件400的電信號，計算湮沒γ射線的入射位置。湮沒γ射線的入射位置與湮沒γ射線入射到的閃爍體器件300的位置坐標對應(yīng)。在能量計算處理中，信號處理部30根據(jù)來自光電轉(zhuǎn)換器件400的電信號，計算入射至閃爍體器件300的湮沒γ射線的能量值。所生成的單事件數(shù)據(jù)被供給至同時計數(shù)部40。

同時計數(shù)部40對與多個單事件有關(guān)的單事件數(shù)據(jù)實施同時計數(shù)處理。具體情況可以是，同時計數(shù)部40從重復(fù)供給的單事件數(shù)據(jù)中重復(fù)確定容納在與預(yù)先設(shè)定的時間范圍內(nèi)的2個單事件有關(guān)的事件數(shù)據(jù)。時間范圍被設(shè)定為例如6ns～18ns左右。該成對的單事件被推測為由來于從同一成對湮沒點產(chǎn)生的成對湮沒γ射線。成對的單事件概括地被稱為符合事件。連結(jié)檢測出該成對湮沒γ射線的成對的探測器200(更詳細說是閃爍體器件300)的線被稱為符合響應(yīng)線(Line Of Response,LOR)。這樣，同時計數(shù)部40針對每一LOR計數(shù)符合事件。與構(gòu)成LOR的成對的事件有關(guān)的事件數(shù)據(jù)(以下，稱為符合事件數(shù)據(jù))被存儲至存儲部50。重建部60根據(jù)與多個符合事件有關(guān)的符合事件數(shù)據(jù)，重建表現(xiàn)被檢體內(nèi)的放射性同位素的濃度的空間分布的圖像數(shù)據(jù)。

進一步地，利用TOF(飛行時間)技術(shù)可以測量出每個湮沒事件產(chǎn)生的γ射線光子到達探測器的時間差,并利用這個時間差來更好地定位湮沒位置，進而提供更高的重建圖像質(zhì)量。正電子發(fā)射斷層成像系統(tǒng)的飛行時間性能，即利用該系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集并考慮飛行時間信息后進行圖像重建獲得圖像的質(zhì)量優(yōu)劣，是系統(tǒng)性能的重要指標之一，現(xiàn)有技術(shù)中往往利用重建圖像的人工觀測來進行檢測，實現(xiàn)過程復(fù)雜且成本較高。

本發(fā)明所提供的方法及裝置即可用于對系統(tǒng)飛行時間性能進行快速高效地檢測與判斷。

以下結(jié)合圖3對本發(fā)明的一些實施例的實現(xiàn)細節(jié)做進一步說明。

首先執(zhí)行步驟S101，使用該系統(tǒng)對活度規(guī)則分布的受檢對象進行數(shù)據(jù)采集。此處，在本發(fā)明的一些實施例中，作為系統(tǒng)檢測用途的受檢對象，可以是活度沿物體幾何中心對稱分布的有源模體，例如活度均勻分布的桶源、棒源或柱源。在本發(fā)明的一些實施例中可選擇以桶源作為受檢對象，此處的有源模體可以是固體桶源，也可以是灌注的液體均勻圓柱桶源。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述受檢體放置于系統(tǒng)視場中心位置，以有源圓柱模體為例，將圓柱模體沿床板500插入探測器環(huán)100的開口部的方向平放，并使其位于病床的中心位置，啟動病床將模體送入系統(tǒng)掃描腔內(nèi)，使該圓柱模體的中心軸與系統(tǒng)視場的中心軸重合，此處可優(yōu)選將視場中心與圓柱中心的偏差控制在5毫米范圍以內(nèi)，以確保采集數(shù)據(jù)的對稱性。數(shù)據(jù)采集可使用采集工作流進行，較優(yōu)地，可選擇保證系統(tǒng)晶體對應(yīng)格子及能量變化在允許的波動范圍內(nèi)的工作流進行采集。

執(zhí)行步驟S102，將采集的數(shù)據(jù)進行有飛行時間信息的反投影操作，獲取第一反投影數(shù)據(jù)。此處所述的有飛行時間信息的反投影操作，是指在系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集中，考慮飛行時間因素對采集數(shù)據(jù)影響而進行的反投影。在本發(fā)明的一些實施例中，可選擇對所有角度采集數(shù)據(jù)進行反投影操作，也可選擇有限角度的采集數(shù)據(jù)進行反投影操作，以降低反投影操作的計算量及時間成本。在本發(fā)明的一些實施例中，進行所述反投影操作時，還可包括進行歸一化校正、衰減校正或系統(tǒng)死時間校正中的至少一種，也可選擇不進行任何校正。

執(zhí)行步驟S103，將采集的數(shù)據(jù)進行無飛行時間信息的反投影操作，獲取第二反投影數(shù)據(jù)；此處所述的無飛行時間信息的反投影操作，是指在系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集中，不考慮飛行時間因素對采集數(shù)據(jù)影響而進行的反投影。在本發(fā)明的一些實施例中，無飛行時間信息的反投影操作與有飛行時間信息的反投影操作選擇相同角度采集數(shù)據(jù)進行反投影操作，在本發(fā)明的另一些實施例中，也可以選擇無飛行時間信息的反投影操作與有飛行時間信息的反投影操作在不同的角度采集數(shù)據(jù)進行反投影操作。與有飛行時間信息的反投影操作類似，在本發(fā)明的一些實施例中，可選擇對所有角度采集數(shù)據(jù)進行無飛行時間信息的反投影操作，也可選擇有限角度的采集數(shù)據(jù)進行反投影操作，以降低反投影操作的計算量及時間成本。在本發(fā)明的一些實施例中，進行所述反投影操作時，還可包括進行歸一化校正、衰減校正或系統(tǒng)死時間校正中的至少一種，在本發(fā)明的另一些實施例中，也可選擇不進行任何校正，直接進行反投影操作。

執(zhí)行步驟S104，將第一及第二反投影數(shù)據(jù)進行對比，根據(jù)對比數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的飛行時間性能。本發(fā)明的一些實施例中，將第一及第二反投影數(shù)據(jù)進行對比包括：將受檢體圖像體素的第一反投影數(shù)據(jù)體素值比較其第二反投影數(shù)據(jù)體素值，獲得該體素比例值及受檢體整體的比例圖像。圖4(a)示出了本發(fā)明一實施例中無飛行時間信息反投影后圖像的截面圖像，圖4(b)示出了本發(fā)明一實施例中有飛行時間信息反投影后圖像的截面圖像，因為飛行時間信息的差異，二者對應(yīng)的平面點像素值(相對應(yīng)三維體素值)存在差異，因而對其進行比較可體現(xiàn)飛行時間性能的優(yōu)劣。此處，一種對比的方式是，將圖4(a)的無飛行時間信息的反投影截面圖像除以圖4(b)有飛行時間信息的反投影截面圖像(即對應(yīng)像素值的相除)，得到如圖4(c)的截面比例圖像(即圖像中像素值為無飛行時間信息反投影圖像與有飛行時間反投影圖像響應(yīng)像素點像素值的比值)。

獲取該比例圖像后，可根據(jù)該比例圖像的像素值分布來判斷飛行時間的優(yōu)劣，例如，在本發(fā)明的一些實施例中，根據(jù)所述比例圖像截面的對稱性判斷系統(tǒng)飛行時間性能。該對稱性可以是以圖像幾何中心為準進行的判斷，例如，參見圖5所示，以圖中y軸為對稱軸進行圖像左右側(cè)的對稱性分析，也可以x軸為對稱軸進行圖像上下側(cè)的對稱性分析，或者可以進行對稱角度范圍的對稱性檢測，或選擇任意某一方向選取穿過幾何中心(如圖5中圓心)的某一直線的分布進行對稱性判斷。在本發(fā)明的一些實施例中，還可以結(jié)合有源模體的幾何結(jié)構(gòu)特性，進行其它的對稱性檢測，例如，對于方形、橢圓形等，可選擇中心軸左右側(cè)對稱性檢測、或上下側(cè)對稱性檢測等。

圖5給出了沿截面比例圖像中任一方向進行對稱性檢測示意圖。以沿45度方向直線進行對稱性檢測為例，參見圖6所示，可將該直線的坐標原點對稱兩側(cè)進行x方向與y方向的對稱性檢測。具體在該實施例中，坐標橫軸代表直線穿過點在x-y坐標系的距離原點的坐標絕對值(距離)，坐標縱軸代表點的比例值(NU)，根據(jù)該直線穿過點的比例值(NU)，即可得到該直線在x方向和y方向的對稱性。例如，以圖5坐標系原點為分界點，可將穿過該原點的直線分為x方向的左右兩部分及y方向的上下兩部分，在圖6中，分別將x方向距坐標原點相同距離的點及y方向距坐標原點相同距離的點進行對比以判斷對稱性，例如，取各點差值的平均值，如圖6所示的實施例中，x方向左右部分各點的比例值差值均值為0.0031564，y方向上下部分各點的比例差值均值為0.037601，在一些實施例中，可采用閾值設(shè)定的方式作為對稱性判斷的標準。例如，設(shè)定0.01為對稱性閾值，小于或等于該閾值為對稱性合格，大于0.01為對稱性不合格，通過對稱性合格與否，即可判斷成像系統(tǒng)的飛行時間性能的優(yōu)劣(飛行時間性能優(yōu)的系統(tǒng)，其對稱性較佳，反之亦然)。

以上是選取反投影數(shù)據(jù)某一截面為例進行說明，在一些實施方式中，也可根據(jù)所述比例圖像多個截面的對稱性判斷系統(tǒng)飛行時間性能，例如分別沿系統(tǒng)軸向選取若干個截面圖像，進行上述步驟的對稱性判斷，根據(jù)各截面的對稱性結(jié)果，判斷系統(tǒng)的飛行時間性能。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解上述實施例的各種方法中的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關(guān)的硬件來完成，該程序可以存儲于計算機可讀存儲介質(zhì)中，存儲介質(zhì)可以包括但不限于：軟盤、光盤、CD-ROM、磁光盤、ROM(只讀存儲器)、RAM(隨機存取存儲器)、EPROM(可擦除可編程只讀存儲器)、EEPROM(電可擦除可編程只讀存儲器)、磁卡或光卡、閃存、或適于存儲機器可執(zhí)行指令的其他類型的介質(zhì)/機器可讀介質(zhì)。

例如，在上述方法基礎(chǔ)上，通過程序來指令相關(guān)的硬件，本發(fā)明還提供一種正電子發(fā)射斷層成像系統(tǒng)飛行時間性能檢測裝置，包括：數(shù)據(jù)采集單元，用于控制該系統(tǒng)對活度規(guī)則分布的受檢對象進行數(shù)據(jù)采集；第一反投影單元，用于將采集的數(shù)據(jù)進行有飛行時間信息的反投影操作，獲取第一反投影數(shù)據(jù)；第二反投影單元，用于將采集的數(shù)據(jù)進行無飛行時間信息的反投影操作，獲取第二反投影數(shù)據(jù)；對比單元，用于將第一及第二反投影數(shù)據(jù)進行對比，根據(jù)對比數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的飛行時間性能。

雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當以權(quán)利要求所限定的范圍為準。