一种测量闪烁体探测器位置信息的方法技术

本发明专利技术公开了一种测量闪烁体探测器位置信息的方法，其步骤包括：1)选取一正电子放射性点源；2)沿着核成像系统的中心轴，在设定的轴向范围内，使所述正电子放射性点源运动，记录所述正电子放射性点源在每个设定位置点时核成像系统采集到的符合事件；3)从采集的符合事件中选取核成像系统同一环内每一对正对探测器单元的轴向点响应函数；4)根据所述轴向点响应函数，确定探测器单元的物理位置信息。本发明专利技术的方法可以准确、便捷的获取PET成像系统探测器单元的物理位置参数。

【技术实现步骤摘要】
一种测量闪烁体探测器位置信息的方法
本专利技术属于闪烁体探测器
，涉及一种测量探测器位置信息的方法。
技术介绍
正电子发射型计算机断层显像(PositronEmissionTomography，简称PET)技术是一种放射性核素示踪成像技术，也是目前最具代表性的核医学成像技术。在PET成像系统中，最为核心的部件为探测器，该部件用于检测引入生物体内的放射性核素所发出的γ射线，一般由多个晶体单元组成的晶体阵列和光电转换器耦合而成，又称闪烁体探测器。通常，单个晶体阵列和光电转换器耦合而成的探测器在核成像系统中被称为一个探测器模块，整个系统的探测器由多个探测器模块组成。一般来说，PET探测器系统的形成过程为：首先多个晶体单元(晶体条)形成晶体阵列，随后晶体阵列与光电探测器耦合，形成一个探测器模块，多个探测器模块通过一定的工艺再拼接成近圆柱型(一般为正多边形)探测器环。在进行光子探测时，生物体内释放出的射线光子(例如γ光子)入射到晶体，与晶体发生作用产生荧光，光电转换器将荧光转换成电信号，用于确定γ光子所入射的晶体单元，晶体单元的位置信息被记录为γ光子的入射位置信息，依据该信息进行图像重建，获得生物体的发射图像。因此可以说系统探测器单元的位置信息的准确性直接影响系统的重建结果。理想情况下，系统中各个探测器及晶体单元被安装在系统所设计的特定位置，依据所设计的位置信息便可以得到晶体单元准确的位置信息，从而获得入射光子的准确位置信息。然而，在实际制造过程中，晶体的制作工艺或物理特性会存在一定差异，晶体阵列中的晶体单元、不同的晶体阵列、探测器模块之间均有可能由于挤压以及加工工艺的不完美等，存在一定的位置间隙，造成位置误差，利用不准确的探测器位置信息进行图像重建，将会严重影响系统的图像空间分辨、影响图像质量、造成图像伪影。在现有技术方案中，一般通过不断提高和改进探测器制作工艺、探测器机械装配工艺等手段来尽量减少和避免误差的存在，从而给出尽量准确的探测器单元位置信息，但各种工艺实现技术难度大、成本高、精度评估困难、不具有普适性，影响其在PET成像领域中的应用。
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测量闪烁体探测器位置信息的方法。本专利技术的方法可以准确、便捷的获取PET成像系统探测器单元的物理位置参数。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种测量核成像系统探测器单元位置信息的方法，所述方法如下：步骤1：选择活度、形状、尺寸适当的正电子放射性点源。活度：所选择放射性点源的活度应使核成像系统的计数损失小于等于15％。这是由于当核成像系统的计数损失过大时，系统死时间影响严重，探测器无法准确测量射线光子，无法给出准确的探测器位置响应信息，较小的放射性活度可以使系统的由于死时间造成的计数损失较小或可忽略，从而不影响系统对光子定位的准确性；形状：点源的形状可以是球形，近似球形的六面体或圆柱形线状等；尺寸：无论点源为上述任何形状，均需要保证其最小尺寸的维度上满足以下条件：点源最小尺寸的维度方向的尺寸与探测器单元的尺寸相比应非常小，一般来说，应小于或等于探测器单元尺寸的1/5；容器：点源可以置于一定的容器里，优选的，采用非金属容器，如有机玻璃毛细管、有机玻璃立方体等；放射源：点源为正电子放射性点源。步骤2：沿着PET成像系统的中心轴，在一定的轴向范围内，使点源步进运动，步长为Di，在点源的每个位置点i采集数据，每个位置点i的采集持续时间为Tacq,i，记录点源在每个位置点时系统采集到的符合事件。实验时，应使点源尺寸最小的维度方向与PET中心轴方向一致；根据PET成像系统的计数率特性，及所选择放射性活度点源的活度大小，确定数据采集时间Tacq,i，保证点源置于系统视野中心时，中心正对的一组探测器单元在时间Tacq,i内所采集到符合事件数具有统计学意义，如不低于1000；点源在每个位置点i的采集持续时间应相同；根据校准的精度需求，确定点源轴向单步步进长度Di；步进长度小于或等于所需要校准的精度；点源每次步进的距离Di可以相同，也可以不同，但均应满足上述条件；点源运动时，应始终沿着PET系统的中心轴方向，其运动的轴向范围为“L1+轴向视野范围+L2”，如图1所示，即点源在端点A到端点B的轴向范围内运动，可以是从上述轴向运动范围的一端A沿轴向方向运动至另一端B，也可以从上述轴向运动范围中的任一位置M为起始点，先从M步进运动至一端A，然后再从M步进运动至另一端B。其中轴向视野以外的L1和L2位于系统的轴向视野以外，L1和L2的长度可以相等，也可以不等。L1和L2的长度由PET系统固有空间分辨率的大小决定，L1和L2均不能短于PET系统固有空间分辨率大小的一半。步骤3：挑选出合适的正电子湮灭符合事件，获取PET成像系统同一环内每一对正对探测器单元的轴向点响应函数。对于每个点源位置采集到的符合事件，轴向方向选取与PET轴垂直的符合事件，横断面方向选取通过横断面视野中心的正对探测单元所探测到的符合事件。所述符合事件的挑选可以是在步骤2中边采集边挑选，也可以采集时保存所有的符合事件，然后再从中挑选；针对同一环内的每一对正对探测器单元，记录点源在每个位置点时，其所采集到的符合事件数。将第i探测器环内的第j对正对符合的探测器单元记为Dij，点源运动到位置点k时，按照上述条件从Dij记录的符合事件中挑选到的符合事件数记为Cijk。对同一轴向环内的任意一对正对探测器单元Dij，随着点源位置k的不同，Cijk的值发生相应的变化，所有点源位置点上采集到的Cijk便构成了正对探测器单元Dij的轴向点响应函数，点响应函数的中心位置即为这对正对探测器单元的轴向中心位置。正对探测器单元Dij的轴向点响应函数为Dij在各个位置点采集的符合事件中挑选到的符合事件数构成的分布曲线。所述探测器单元，在垂直系统轴向的方向内，可以是一个探测器晶体单元(一根晶体条)，也可以是在机械上或物理上属于同一个模块的晶体组。步骤4：根据轴向点响应函数，确定探测器单元的物理位置信息。理论上，按照上述实验方法获得的点响应函数的峰值位置即为对应的正对探测器单元的响应中心的物理位置。实际实验过程中由于统计计数、偶然符合、散射符合等的影响，导致点响应函数中存在噪声，影响峰位位置的准确性。因此，在根据点响应函数确定峰位位置的时候，可根据情况先去除噪声。由于在步骤3中选择数据的方法比较严格，因为在去除噪声时，采用一般的去除噪声的方法即可，如高斯平滑滤波。本专利技术针对根据上述方法获取的核成像系统的同一环内每一对正对探测器单元的轴向点响应函数，采用滤波函数进行滤波去噪，获得滤波去噪后的轴向点响应函数；去噪声后，可以直接通过寻找滤波去噪后的轴向点响应函数的最大值，由最大值的位置确定峰值的位置，也可以采用高斯拟合、二次函数拟合等方式，找到拟合函数的峰值位置作为点响应函数的峰值位置。以上所确定的点响应函数的峰位即为对应的正对探测器单元的响应中心的物理位置。由于正电子放射源中的正电子与负电子湮灭，产生的光子为一对背对背的γ光子对，即符合光子具有自准直效应，因此，只有点源正对探测器时候，探测器才可能探测到最多的符合事件。综上，轴向同一环内每对正对探测器单元的点响应中心的物理位置即为这对探测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测量闪烁体探测器位置信息的方法，其步骤包括：1)选取一正电子放射性点源；2)沿着核成像系统的中心轴，在设定的轴向范围内，使所述正电子放射性点源运动，记录所述正电子放射性点源在每个设定位置点时核成像系统采集到的符合事件；3)从采集的符合事件中选取核成像系统同一环内每一对正对探测器单元的轴向点响应函数；4)根据所述轴向点响应函数，确定探测器单元的物理位置信息。

【技术特征摘要】
1.一种测量闪烁体探测器位置信息的方法，其步骤包括：1)选取一正电子放射性点源；2)沿着核成像系统的中心轴，在设定的轴向范围内，使所述正电子放射性点源运动，记录所述正电子放射性点源在每个设定位置点时核成像系统采集到的符合事件；3)从采集的符合事件中选取核成像系统同一环内每一对正对探测器单元的轴向点响应函数；4)根据所述轴向点响应函数，确定探测器单元的物理位置信息。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述正电子放射性点源的活度应使核成像系统的计数损失小于等于15％。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述正电子放射性点源的尺寸小于或等于探测器单元尺寸的1/5；所述正电子放射性点源为球形，且置于一非金属容器内。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步进运动时，所述正电子放射性点源的尺寸最小的维度方向与所述中心轴方向一致。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在每个位置点的采集持续时间相同，相邻位置点之间的距离均小于或等于所需要校准的精度；在每一位置点所采集到符合事件数具有统计学意义。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，选取正电子湮灭符合事件...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴培，王帅鹏，唐浩辉，李道武，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