一种测量双平板PET系统噪声等效计数率的方法技术方案

本发明专利技术公开了一种测量双平板PET系统噪声等效计数率的方法。本方法为：1)定义坐标空间，确定双平板PET系统轴向方向；2)将选取的模体置于该双平板PET系统中进行数据采集；将采集的符合数据组织为直方图形式，并记录采集持续时间；其中，模体的轴向与系统的轴向一致；3)将直方图中的每一轴向倾斜层数据重组到对应的与轴向方向垂直的单层直方图中；4)根据每层每个投影角度下的偶然符合与散射符合计数，计算每层的偶然符合与散射符合计数；5)根据每层的总符合计数率、偶然符合与散射符合计数率，计算出直方图每层的真实符合计数率；6)根据每层的真实符合计数率得到PET系统的噪声等效计数率。本发明专利技术适用于双平板PET系统。

A method for measuring noise equivalent count rate of dual flat PET system

The invention discloses a method for measuring the noise equivalent count rate of a dual plate PET system. This method includes: 1) defining the coordinate space to determine the axial direction of the dual-plate PET system; 2) putting the selected modules in the dual-plate PET system for data acquisition; organizing the acquisition coincidence data into a histogram form and recording the acquisition duration; 3) keeping the axial direction of the modules in line with the axial direction of the system; 3) putting the histogram into the histogram. The data of each axial inclined layer are reconstructed into the corresponding single-layer histogram perpendicular to the axial direction; 4) According to the accidental coincidence and scattering coincidence counts at each projection angle of each layer, the accidental coincidence and scattering coincidence counts of each layer are calculated; 5) According to the total coincidence counting rate, accidental coincidence and scattering coincidence counting rate of each layer, the total coincidence counting Calculate the true coincidence counting rate of each layer of histogram; 6) According to the true coincidence counting rate of each layer, get the noise equivalent counting rate of PET system. The invention is applicable to double flat PET system.

【技术实现步骤摘要】
一种测量双平板PET系统噪声等效计数率的方法
本专利技术涉及一种测量与计算双平板PET系统噪声等效计数率的方法，属于PET成像

技术介绍
正电子发射断层成像(PositronEmissionTomography，PET)是一种先进的核医学成像技术，能够在分子水平检测生物组织的血流、代谢、受体分子结合等生理和生化信息，是现代高品质医学影像技术的重要组成部分。目前，大多数PET为环形或正多边形结构，其优点在于可以获取较为完备的三维数据，但是其成像空间相对封闭，成像方式较为固定受限。近年来，越来越多不同结构的PET成像系统出现，特别是结构紧凑的双平板PET，已经成为近年来的研发热点。双平板PET由一对平行的平板探测器构成，双板间距可视成像目标大小进行调整，探测条件灵活，可以达到较高的灵敏度。其应用场景广泛，包括乳腺、甲状腺、四肢等临床局部成像以及动物研究成像等，高灵敏度性能下的动态成像、图像引导，放疗以及核磁共振MRI模式的插入件等等。PET利用正负电子湮灭发射出一对方向相反、能量均为511KeV伽马光子的性质进行成像。理想情况下，正负电子湮灭产生的两个γ光子沿直线穿出组织，被探测器单元符合探测，连接探测到光子的两个探测器单元所形成的直线(符合响应线，简称LOR)穿过湮灭事件所发生的位置。然而正电子的湮灭作用产生的γ射线的散射可以导致虚假的符合事件定位，不同湮灭事件产生的光子之间发生偶然符合也会导致虚假的符合事件，这两种效应不仅增加了噪声，降低了系统的信噪比，也降低了图像的对比度，引起图像质量变差，测量和计算系统的噪声等效计数率(NoiseEquivalentCountsRate,NECR)，是用来衡量PET系统对偶然符合和散射符合等噪声敏感程度的一种方法,对于含有一定比例的散射和偶然符合计数的数据而言，NECR代表在无散射和偶然符合条件下有同样信噪比的真实事件率。现有技术中噪声等效计数率的计算原理和测量方法主要基于S.C.,Casey,M.E.和Hoffman,E.J.于1990年在IEEETransNuclSciNS37(2):783-788页发表的题为"MeasuringPETscannerSensitivity:RelatingCount-RatestoImageSignal-to-NoiseRatiosUsingNoiseEquivalentCounts"的文章。这些方法用于固有本底计数率扫描器的描述(见Watsonc.c.等人于2004年在JNuclMed,45(5):822-826页上发表的题为"ModificationfromtheNEMA-(2001)-NU2procedureforsystemusingscintillationwithnaturalradioactivityfollowstherecommendationofC.C.Watson,M.E.Casey"的文章)。一般来说，用于测量的模体为实心正圆柱体，并在一定的径向偏离处钻一个与圆柱中心轴平行的孔。插入测试模体中的线源为透明的塑料软管，塑料管中充满己知量的放射性物质，且通过模体中偏离中心的孔。测量时，将准备好的模体置于视野中心，进行数据采集。在现有技术方案中，根据实验测量，首先将采集到的数据组织成正弦直方图(sinogram)，并根据正弦直方图中的每个投影角下的最大值的象素位置来确定线源响应中心的位置，然后将每个投影作相应移动，以便包含最大值的象素与正弦直方图的中心象素对准，对准后产生一个总投影，使得总投影中的一个象素等于每个角度投影中具有相同径向偏移的象素的总和，最后根据总投影数据计算系统的总事件率和噪声等效事件率。在对现有技术方案进行研究后，专利技术人发现现有技术的方案仅适用于环形或多边形PET系统，应用于双平板PET成像系统时存在如下问题：(1)在双平板PET系统中，不是所有投影角度所采集到的数据均为完备数据，不是每个投影角度下都拥有全部的径向偏移数据，一些投影角度下的投影线并未经过线源，这就导致这些投影角度下的最大值的像素位置并不是线源响应的中心位置；(2)由于双平板系统中不是每个投影角度下的最大值的像素位置均为该角度下线源响应的中心位置，因此便无法根据该中心位置，进行投影数据的移动；(3)由于无法进行数据移动，因此就无法产生一个中心位置对准后的总投影，无法根据总投影进行系统总事件率和噪声等效事件率的计算。综上所述，现有技术中，还没有针对双平板PET的测量和计算噪声等效计数率的方法。
技术实现思路
针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种准确的测量与计算双平板PET系统噪声等效计数率的方法，以弥补现有技术的空白。一种测量与计算双平板PET系统噪声等效计数率的方法，其步骤包括：步骤1：定义双平板系统的坐标空间，确定系统的轴向方向；步骤2：根据系统空间坐标定义，将准备好的正圆柱模体置于系统视野中心，并使圆柱模体的轴向方向与系统定义的轴向方向一致，旋转模体使模体中的线源位于视野中的指定位置；其中，模体中的线源中充满己知量的放射性物质，且通过模体中偏离中心的孔；步骤3：完成上述模体的数据采集，将采集到的符合数据组织为直方图形式，并记录采集持续时间；步骤4：根据系统的坐标定义，将直方图中的每一个轴向倾斜层数据均采用单层重新结合法重组到对应的与轴向方向垂直的单层直方图中，保持直方图的总符合计数值不变；步骤5：针对重组后的每层数据，将直方图中模体之外的与模体边缘的距离大于设定距离阈值的像素值都设置为0，从而去除边缘噪声；步骤6：计算重组后的每层数据中的每个像素所对应的LOR线与模体中线源之间的距离；步骤7：根据上述数据中每个像素所对应的LOR线与模体中线源之间的距离，确定出每层每个投影角度下所测计数为偶然符合和散射符合的像素，依据这些像素的计数值计算出可能同时出现真实符合、偶然符合和散射符合的像素中的偶然符合和散射符合计数，计算出每层每个投影角度下的偶然符合与散射符合计数；步骤8：将每层中所有投影角度下的偶然符合与散射符合计数进行累加，计算出每层的偶然符合与散射符合计数；步骤9：根据步骤5所获得的数据，计算系统每层的总符合计数率；步骤10：根据每层的总符合计数率、偶然符合与散射符合计数率，计算出系统每层的真实符合计数率；步骤11：计算系统每层的噪声等效计数率和系统总的噪声等效计数率。与现有技术相比，本专利技术的积极效果本专利技术无需将每个角度下的投影数据进行中心对准，不受每个投影角度下的最大值的像素是否为线源响应中心的位置的限制。具体地，对每个角度下数据的不同情况进行分析处理，给出不同的解决方案，有助于更准确、更合理的计算系统的噪声等效计数率，适用于双平板PET成像系统。附图说明图1为本专利技术方法的流程图；图2为系统坐标空间示意图；(a)Z轴代表系统的轴向方向，Z轴与平板的长轴平行，XY平面为系统的横断面方向；(b)Z轴代表系统的轴向方向，Z轴与平板的短轴平行，XY平面为系统的横断面方向；图3为模体的放置方法示意图。具体实施方式下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测量双平板PET系统噪声等效计数率的方法，其步骤包括：1)定义双平板PET系统的坐标空间，确定双平板PET系统的轴向方向；2)将选取的模体置于该双平板PET系统中进行数据采集；将采集到的符合数据组织为直方图形式，并记录采集持续时间；其中，模体的轴向方向与该双平板PET系统的轴向方向一致；3)将直方图中的每一轴向倾斜层数据重组到对应的与轴向方向垂直的单层直方图中；4)统计直方图每层的总符合计数率；以及根据直方图每层数据中的每个像素所对应的LOR线与模体中线源之间的距离，确定出每层每个投影角度下所测计数为偶然符合和散射符合的像素；然后依据这些像素的计数值，计算出每层每个投影角度下的偶然符合与散射符合计数；5)将每层中所有投影角度下的偶然符合与散射符合计数进行累加，计算出每层的偶然符合与散射符合计数；6)根据直方图每层的总符合计数率、偶然符合与散射符合计数率，计算出直方图每层的真实符合计数率；7)根据直方图每层的真实符合计数率计算得到该双平板PET系统的噪声等效计数率。

【技术特征摘要】
1.一种测量双平板PET系统噪声等效计数率的方法，其步骤包括：1)定义双平板PET系统的坐标空间，确定双平板PET系统的轴向方向；2)将选取的模体置于该双平板PET系统中进行数据采集；将采集到的符合数据组织为直方图形式，并记录采集持续时间；其中，模体的轴向方向与该双平板PET系统的轴向方向一致；3)将直方图中的每一轴向倾斜层数据重组到对应的与轴向方向垂直的单层直方图中；4)统计直方图每层的总符合计数率；以及根据直方图每层数据中的每个像素所对应的LOR线与模体中线源之间的距离，确定出每层每个投影角度下所测计数为偶然符合和散射符合的像素；然后依据这些像素的计数值，计算出每层每个投影角度下的偶然符合与散射符合计数；5)将每层中所有投影角度下的偶然符合与散射符合计数进行累加，计算出每层的偶然符合与散射符合计数；6)根据直方图每层的总符合计数率、偶然符合与散射符合计数率，计算出直方图每层的真实符合计数率；7)根据直方图每层的真实符合计数率计算得到该双平板PET系统的噪声等效计数率。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3)中，将直方图中的每一轴向倾斜层数据均采用单层重新结合法重组到对应的与轴向方向垂直的单层直方图中。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，计算出每层每个投影角度下的偶然符合与散射符合计数的方法为：设将每层直方图中每个投影角度下的LOR线与线源之间的距离记为di,j,k，其中i代表层编号，j代表角度编号，k代表该层该角度下的数据编号，当LOR线在线源左侧或下方时di,j,k为负值；设置一距离阈值M；a)如果第i层第j个角度下的所有像素与线源的距离均满足|di,j,k|>M，则将第i层第j个角度下所有像素的计数累加，得到第i层第j个角度下的偶然符合与散射符合计数值Cr+s,i,j；b)如果第i层第j个角度下的像素与线源的距离存在di,j,k>M、di,j,k<-M，同时存在|di,j,k|<≤M的像素，则获取第i层第j个角度下与线源距离为-M和M的位置点的计数值CL,i,j与CR,i,j；然后采用线性插值的方法确定|di,j,k|<M的像素的计数值，得到第i层第j个角度下的偶然符合与散射符合计数值Cr+s,i,j；c)如果第i层第j个角度下的像素与线源的距离仅且同时存在di,j,k<-M、-M≤di,j,k≤0的像素，则获取与线源距离为-M的位置点的计数值CL,i,j；然后采用最近邻插值的方法确定|di,j,k|<M的像素的计数值，得到第i层第j个角度下的偶然符合与散射符合计数值Cr+s,i,j；d)如果第i层第j个角度下的像素与线源的距离仅且同时存在di,j,k>M、0≤di,j,k≤M的像素；则获取与线源距离为M的位置点的计数值CR,i,j，然后采用最近邻插值的方法确定|di,j,k|<M的像素的计数值，得到第i层第j个角度下的偶然符合与散射符合计数值Cr+s,i,j；e)如果第i层第j个角度下的像素与线源的距离存在di,j,k＝M、di,j,...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴培，王帅鹏，唐浩辉，卢贞瑞，黄先超，刘双全，高娟，孙校丽，章志明，魏龙，
申请(专利权)人：中国科学院高能物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11