使用探测器响应函数的正电子发射断层扫描仪飞行时间列表模式重构制造技术

一种ＰＥＴ系统包括基于改进的点扩散函数建模的改进的图像重构算法。ＰＥＴ飞行时间数据被用来获得均值发射点和飞行时间概率函数。该信息然后被用来建模点扩散函数。飞行时间概率函数和探测器响应函数被用来定义给定响应线的概率体，该概率体然后被用在图像的重构中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用探测器响应函数的正电子发射断层扫描仪飞行时间列表模式重构
技术介绍
在医学成像领域中正电子发射断层扫描仪(PET)的使用正在增长。 在PET成像系统中，放射性核素被引入到要成像的对象中。放射性核素 发射正电子。当发射的正电子和电子碰撞时，发生湮灭事件，其中正 电子和电子被破坏。湮灭事件的结果是产生两个基本上相对彼此以180 度传播的伽马射线。PET成像系统使用在彼此对面放置的探测器以检测 从该对象发射的伽马射线。通常使用探测器环以便检测来自每个角度 的伽马射线。大量事件的收集创建了对于要通过层析重构(tomographic reconstruction)来估计的对象的必要信息。连接到探测器元件的那些 事件形成响应线(L0R)或者要被重构的窦腔X线照相，该响应线可以 根据它们的几何属性被直方图化以定义投影。事件也可以被个别地添 加到图像中。因此数据收集和图像重构的基本元素是L0R:穿过系统患者孔的 线。额外的信息可以在事件的位置上获得。首先，已知的是，通过采 样和重构，系统重构(定位)点的能力在整个视场空间上不是空间不 变的；在中心更好，朝着周围的方向慢慢降低。点扩散函数(PSF)通 常被用来描述这种行为的特征。 一直研制工具以将PSF结合到重构过程 中。第二，飞行时间(T0F)，或者在伽马射线到达与该对的检测有关 的每个探测器之间的时间微分，可以被用来沿着L0R限制事件更可能已 经发生的地方。PSF本质上是三维的，并且通常从在扫描器的中心的各向同性的4 至6fflm改变为在周边的6至8mm范围的高度歪斜的椭圆体。T0F信息可以 被转换成空间知识(通过该两个伽马线的行进速度的转换)。通常来 说，T0F信息将导致事件的定位在大约10 - 12cm下至用非常快的扫描器 的几厘米。
技术实现思路
因此，期望提供一种在重构过程中使用关于LOR的所有的可用信息 的方法和装置。本专利技术旨在提供一种用于成像过程的改进的重构算法。诸如PET系 统，同时结合探测器点扩散函数的建模和TOF的知识，以便提高重构图 像的总质量。在一个实施例中，飞行时间数据;故用来确定均值发射点和飞行时 间概率函数。该均值发射点和飞行时间概率函数反过来被用来定义该 探测器响应函数。然后飞行时间概率函数和探测器响应函数被用于定 义4既率体，诸如，例如，椭圆体。在该概率体内的体素(voxel);故用 在对于给定的响应线的重构算法中。这个过程提高了重构的图像的总 质量而无需大量增加处理时间。在结合到该说明书中并且构成该说明书的 一部分的附图中，本发 明的实施例连同上面给出的本专利技术的一般描述一起被图示出，下面给 出的详细描述用于说明本专利技术的原理。本领域的技术人员认识到这些 说明性的实施例不是意在限制本专利技术，而是仅仅提供结合本专利技术的原 理的例子。附图说明图1示出PET成像系统；图2示出对于3D PET环式扫描器的DRF的模型； 图3示出提供均值发射点和probT0F的时间戳数据； 图4示出根据基于probT0F的DRF的改变的符合伽马射线对的起始 点的概率椭圓体。具体实施方式在这里公开的PET系统提供了用于准确地建模PSF以便可以使用 PSF在可接受的处理时间内提供改善的图像重构的方法和装置。该PET 系统结合列表模式的PET飞行时间(T0F)数据建模PSF。该PET系统有 效地提供更加准确的PSF冲莫型并且也通过限制会对检测到的伽马射线的起始点有贡献的体素的数目来限制计算。图1示出PET系统，其包括多个探测器环IO、成像区域12、要被成 像的对象13、和台架或者壳体14。其中包括正电子发射的放射性核素 的、要被成像的对象13被放置在壳体14内的成像区域12中。当正电子 从该放射性核素发射时，它们和电子碰撞产生湮灭事件16。湮灭事件16产生沿着响应线31以相反的方向传播的两条伽马射线17、 18。然后 由探测器环10检测该伽马射线17、 18,并且发送信号到处理单元54。 该P E T系统8可以包括任意数目的测器环10,在图1中示出其中的5个 (r2、 r3. r4、 r5).处理单元54使用来自探測器10的信息和重构算法一起生成对象的 图像。重构算法包括PSF建模以确定对于检测到的每条伽马射线的起始 点。在二维PET中，该探测器响应是在如图2中所示的X和e的二维函数， 其中X是响应线(LOR)的径向位置，e是沿着LOR的发射伽马射线的相 对切线位置，该eUtB。和周围的横向^L场的PSF相比，在横向^L场的 中心的PSF具有更窄并且更居中的轮廓(profile)。对于周围的L0R， PSF相对于X非常不对称。PSF在s-l处(发射点在LOR的中间)较窄， 并且向着小的s(发射点靠近探测器中的一个)变得更宽。在这个方面， 不准确的DRF建模产生图像质量问题，该图像质量问题在周围的横向视 场处更严重。如在图2中所示，对于三维PET, PSF是X、 s、 Z，和p的4维函数。如 所示，Z，是在轴向方向上垂直于LOR的轴，j3是L0R的轴向倾角，并且X-Z， 平面垂直于L0R。由于PET系统产生总是相对彼此18 0度的伽马射线，飞行时间(TOF ) 算法可以;故用来帮助确定沿着LOR的起始点。例如，如在图3中所示， PET视场68被示出具有根据符合(coincidence )伽马射线对确定的LOR 70。基于符合对(coincidence pair)的检测时间的差异和^见场68的 已知直径，沿着L0R 70可以确定均值发射点72。然而，不能确定发射 点的精确的准确度。替代地，该发射点可以表示为对于沿着L0R "70的 所有的点的概率函数(probT0F) 75。如在图3中所示，probT0F 75是 在均值发射点72处具有最大概率的类高斯函数。来自探测器10的数据可以:故送入到处理单元52，并且可以包括对 于检测到的每个伽马射线的时间戳。时间戳可以用来确定均值发射点 72和probTOF 75。均值发射点72和probTOF 75可以用来更精确地建才莫 DRF。图4图示了使用均值发射点72和probTOF 75来修正DRF的重构算法。 坐标轴作为参考被示出为76。符合检测产生L0R 70并且时间戳被用来 确定均值发射点72和probTOF 75,其中probT0F为L的函数。DRF 78可 以基于均值发射点72计算，其中DRF是X、 Z，和L4的函数。对于给定的LOR 70，只有在椭圓体80内的体素可以对LOR 70有贡献。概率椭圆体 80的边界由probTOF 75和DRF 78所定义。更具体地说，概率椭圆体80 的边界由在LOR方向上probTOF 75的非零区域和由在X-Z，、 L-l平面上 DRF 78的非零区域所确定。可选地，概率体80可以由probT0F的预定部 分、DRF的预定部分、或者probTOF的预定部分和DRF的预定部分所定义。 通过改变预定部分，概率体的形状被改变，并且或可以减少在该概率 体内的体素的数目。例如，probTOF和/或DRF可以;陂计算用于从该均值发射点的一个或者两个标准偏差。由于PSF可以是相对的切线位置s的函数，所以对于每个固定的L一 的椭圓体的边界可以是不同的。每个体素和LOR的交叉分量仅仅为平面 中的prob本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＰＥＴ成像系统，包括：　　　　（ａ）一个或者多个探测器，用于检测从要被成像的对象发射的伽马射线；和　　　　（ｂ）耦合到所述一个或者多个探测器的处理单元，所述处理单元包括：　　　　ｉ）用于将时间戳分配给每个伽马射线检测事件的装置；　　　　ｉｉ）用于根据所述时间戳确定符合对的装置；　　　　ｉｉｉ）用于确定对于每个符合对的均值发射点和飞行时间概率函数的装置；　　　　ｉｖ）用于基于对于每个符合对的所述均值发射点和飞行时间概率函数确定探测器点扩散函数的装置；　　　　ｖ）用于基于对于每个符合对的所述飞行时间概率函数和所述探测器响应函数确定概率体的装置；和　　　　ｖｉ）用于在重构算法中使用对于每个符合对的所述概率体以产生图像的装置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：D加格农，J卡普，LM波佩斯库，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]