数字正电子发射断层摄影(DPET)能量校准系统及方法技术方案

技术编号:11137937 阅读:96 留言:0更新日期:2015-03-12 16:00
一种利用至少一个处理器的正电子发射断层摄影(PET)事件数据的能量校正的系统(10)和方法。接收与伽马事件相对应的多个撞击事件的事件数据。每个撞击事件由探测器模块(50)的像素来探测并且包括能量和时间。使用包括一个或多个参数的能量线性校正模型对撞击事件的能量进行线性化。基于所述撞击事件的所述时间来识别所述撞击事件的集群,并且基于与所述集群的所述撞击事件相对应的所述像素来识别所述集群的子集群。使用校正因子的第一集合来校正所述子集群的能量,并且使用校正因子的第二集合来校正包括多个子集群的集群的能量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请总体上涉及正电子发射断层摄影(PET)。其具体与数字PET(DPET)探测器的能量校准相结合而应用,并且将特别参考数字PET(DPET)探测器的能量校准来描述本申请。然而应当理解,本申请适用于其他使用场景,并且不必限于前述应用。
技术介绍
PET探测器的一个规格是能量分辨率,所述能量分辨率表征探测器拒绝散射事件有多好。探测器的散射拒绝能力越好,所生成的图像的对比度越高。当DPET在时间上执行对处置的有效性的定量分析时,能量分辨率对于DPET探测器可以比对于.模拟PET探测器更重要。较小的能量分辨率有助于使散射事件远离真实活动分布,并且因此改进标准化摄取值(SUV)的准确度。DPET探测器的校准对于改进能量分辨率是重要的。DPET探测器中的能量分辨率的一个挑战是光子计数中的非线性,所述非线性是由于DPET探测器的光电二极管重置机制的。校准DPET探测器的当前方法使用单个对数模型来校正这种非线性。然而,这提出了至少两个问题。独立像素需要不同的校正,以使得对数模型对于所有像素欠佳地执行。另外,对数模型对从100keV至500keV范围的能量等级进行过度校正,这对于聚类(clustering)而言是重要的。在校正非线性之后,校准DPET探测器的当前方法测量诸如Na22的校准源的脉冲高度谱的质心。接着它得到测得的质心与理想质心的比率并且将所述比率与每个伽马事件相乘作为缩放因子。这良好地作用于诸如由单个晶体捕获的伽马事件的非散射伽马事件。然而,校正系数并不良好地作用于散射事件,并且能量分辨率变得较不精确。本申请提供一种克服以上提到的问题和其他问题的新的且经改进的系统和方法。
技术实现思路
根据一个方面,提供了一种用于正电子发射断层摄影(PET)事件数据的能量校正的系统。所述系统包括被编程为接收与伽马事件相对应的多个撞击事件的事件数据的至少一个能量校正处理器。每个撞击事件由探测器模块的像素来探测并且包括能量和时间。使用包括一个或多个参数的能量线性校正模型来对所述撞击事件的所述能量进行线性化。基于所述撞击事件的所述时间来识别所述撞击事件的集群(cluster),并且基于与所述集群的所述撞击事件相对应的所述像素来识别所述集群的子集群。使用校正因子的第一集合来校正所述子集群的能量,并且使用校正因子的第二集合来校正包括多个子集群的集群的能量。根据一个方面,提供了一种用于正电子发射断层摄影(PET)事件数据的能量校正的方法。所述方法由至少一个处理器来执行,并且包括接收与伽马事件相对应的多个撞击事件的事件数据。每个撞击事件由探测器模块的像素来探测并且包括能量和时间。使用包括一个或多个参数的能量线性校正模型来对所述撞击事件的所述能量进行线性化。基于所述撞击事件的所述时间来识别所述撞击事件的集群,并且基于与所述集群的所述撞击事件相对应的所述像素来识别所述集群的子集群。使用校正因子的第一集合来校正所述子集群的能量,并且使用校正因子的第二集合来校正包括多个子集群的集群的能量。根据另一方面,提供了一种用于正电子发射断层摄影(PET)事件数据的能量校正的系统。所述系统包括被编程为接收与伽马事件相对应的多个撞击事件的事件数据的至少一个能量处理器。每个撞击事件由探测器模块的像素来探测并且包括能量和时间。所述撞击事件的所述能量是使用能量线性校正模型在大约100keV与大约500keV之间被线性化的。基于所述撞击事件的所述时间来识别所述撞击事件的集群,并且使用多个等级的校正因子来校正识别出的集群的能量。公共集群的所述撞击事件的经校正能量被组合,并且经组合的经校正能量被与预选的阈值进行比较。一个优势在于数字正电子发射断层摄影探测器的经改进的能量分辨率。另一优势存在于较高对比度图像。本领域普通技术人员在阅读和理解了下面的详细说明之后,将意识到本专利技术进一步的优势。附图说明本专利技术可以采取各种部件和各部件的布置以及各种步骤和各步骤的安排的形式。附图只是出于图示优选实施例的目的并且不得被解释为对本发明的限制。图1图示了采用固态探测器模块的正电子发射断层摄影(PET)系统。图2图示了探测器模块。图3图示了PET处理系统。图4图示了Co57校准源的脉冲高度谱。图5图示了Na22校准源的脉冲高度谱。图6图示了用于撞击事件的能量线性校正的方法。图7图示了非散射事件和散射事件的脉冲高度谱。图8图示了用于将能量校正聚类的方法。图9A图示了能量校正之后的PET系统的能量分辨率。图9B图示了能量校正之前的PET系统的能量分辨率。图10图示了用于确定能量线性校正模型的参数值的方法。图11图示了用于确定第一等级缩放因子的方法。图12图示了多个像素的第一等级脉冲高度谱。图13图示了用于确定第二等级缩放因子的方法。图14图示了多个像素的第二等级脉冲高度谱。具体实施方式参考图1,正电子发射断层摄影(PET)系统10包括用于接收患者的感兴趣区域(ROI)14来成像的成像体积12。另外,PET系统10可以包括诸如病床的患者支撑体(未示出)来支撑患者和/或将ROI 14定位在成像体积12中。ROI 14的范例包括但不限于心脏、大脑、甲状腺、骨骼、关节、韧带、肌腱、肌肉、神经、肾、肺、肿瘤、病变等。PET系统10还包括典型地以圆形布置在成像体积12周围的多个固态探测器模块16、18、20、22、24、26、28、30(例如,固态探测器模块)。探测器模块16、18、20、22、24、26、28、30包括用于从成像体积12接收伽马光子的接收面32、34、36、38、40、42、44、46。响应于接收伽马光子,探测器模块生成伽马事件的事件数据,所述事件数据被提供到PET系统10的PET处理系统48。如图示,伽马光子对从ROI 14发射并且几乎同时(即,符合地)撞击第一探测器模块16和第二探测器模块24。参考图2,探测器模块16、18、20、22、24、26、28、30中的每一个50包括限定像素化探测网格54的多个辐射敏感元件,例如辐射敏感元件52。辐射敏感元件探测对应的光子撞击,包括光子撞击的能量,并且每个与像素化探测网格54的像素相对应。像素化探测网格54可以被细分为诸如块56的多个非交叠块,每个块包括像素的分组,例如像素的2x2分组。辐射敏感元件的范例包括数字或模拟硅光电倍增管(SiPM)、光电二极管和<本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种用于正电子发射断层摄影(PET)事件数据的能量校正的系统(10),所述系统包括:至少一个能量校正处理器(68),其被编程为:接收与伽马事件相对应的多个撞击事件的事件数据,每个撞击事件由探测器模块(50)的像素来探测并且包括能量和时间;使用包括一个或多个参数的能量线性校正模型来对所述撞击事件的所述能量进行线性化;基于所述撞击的所述时间来识别所述撞击事件的集群;基于与所述集群的所述撞击事件相对应的所述像素来识别所述集群的子集群;使用校正因子的第一集合来校正所述子集群的能量;并且使用校正因子的第二集合来校正包括多个子集群的集群的能量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.27 US 61/664,8541.一种用于正电子发射断层摄影(PET)事件数据的能量校正的系统
(10),所述系统包括:
至少一个能量校正处理器(68),其被编程为:
接收与伽马事件相对应的多个撞击事件的事件数据,每个撞击事
件由探测器模块(50)的像素来探测并且包括能量和时间;
使用包括一个或多个参数的能量线性校正模型来对所述撞击事件
的所述能量进行线性化;
基于所述撞击的所述时间来识别所述撞击事件的集群;
基于与所述集群的所述撞击事件相对应的所述像素来识别所述集
群的子集群;
使用校正因子的第一集合来校正所述子集群的能量;并且
使用校正因子的第二集合来校正包括多个子集群的集群的能量。
2.根据权利要求1所述的系统(10),其中,所述撞击事件的所述能
量的所述线性化包括:
针对所述撞击事件中的每个:
确定与所述能量线性校正模型的所述参数相对应的参数值,所述
参数值特定于与所述撞击事件相对应的所述像素;
利用所确定的参数值来更新所述能量线性校正模型的所述参数;
并且
使用经更新的能量线性校正模型来校正所述撞击事件的所述能
量。
3.根据权利要求1和2中的任一项所述的系统(10),其中,所述能
量线性校正模型是:
P=-k1Alog10(1-(k2P0A)ks)]]>其中,k1、k2和k3是所述参数,Po是所述撞击事件的所述能量,P是所述撞
击事件的经校正的能量,并且A是有效单元的数量。
4.根据权利要求1-3中的任一项所述的系统(10),其中,所述撞击事
件的所述能量在大约100keV与大约500keV之间被线性化。
5.根据权利要求1-4中的任一项所述的系统(10),其中,经识别的集
群中的每个与所述伽马事件中的单独一个相对应并且包括与所述伽马事件
相对应的所述撞击事件。
6.根据权利要求1-5中的任一项所述的系统(10),其中,对所述子集
群的所述识别包括:
将与所述撞击事件相对应的一个或多个探测器模块(16、18、20、22、
24、26、28、30)的像素分组为多个非交叠块,所述探测器模块(16、18、
20、22、24、26、28、30)的所述像素包括与所述撞击事件相对应的所述
像素;
其中,所述子集群中的每个与所述非交叠块中的单独一个相对应并且
包括与所述单个非交叠块相对应的所述对应的集群的撞击事件。
7.根据权利要求1-6中的任一项所述的系统(10),其中,所述校正因
子的第一集合和/或所述校正因子的第二集合中的每个校正因子是以下中的
一个或多个:
特定于所述撞击事件的探测器模块的像素;以及,
已知峰值能量和对应的测得的峰值能量的比率。
8.根据权利要求1-7中的任一项所述的系统(10),其中,对所述子集
群的所述校正包括:
针对所述子集群中的每个:
通过对所述子集群的一个或多个撞击事件的能量进行求和来确定
所述子集群的能量;
确定所述子集群的主要撞击事件,所述主要撞击事件包括所述子
集群的所有撞击事件的最大能量;
使用所述校正因子的第一集合来确定校正因子,所述校正因子特
定于与所述主要撞击事件相对应的像素;并且
将所述校正因子应用到所述子集群的所述能量。
9.根据权利要求1-8中的任一项所述的系统(10),其中,对包括多个
子集群的所述集群的所述校正包括:
针对包括多个子集群的所述集群中的每个:
通过对所述集群的一个或多个子集群的能量进行求和来确定所述
集群的能量;
确定所述集群的主要撞击事件,所述主要撞击事件包括所述集群
的所有撞击事件的最大能量;
使用所述校正因子的第二集合来确定校正因子,所述校正因子特
定于与所述主要撞击事件相对应的像素;并且
将所述校正因子应用到所述集群的所述能量。
10.根据权利要求1-9中的任一项所述的系统(10),还包括:
多个固态探测器模块(16、18、20、22、24、26、28、30),其探测来
自患者的感兴趣区域(14)的伽马光子并且响应于所述伽马光子而生成所
述事件数据;以及
重建处理器(76),其处理由所述能量校正处理器(68)校正的所述事
件数据以创建所述感兴趣区域(14)的图像表示。
11.根据权利要求1-10中的任一项所述的系统(10),还包括:
校准处理器(80)...

【专利技术属性】
技术研发人员:S·X·王T·L·劳伦斯
申请(专利权)人:皇家飞利浦有限公司
类型:发明
国别省市:荷兰;NL

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