获取PET晶体能量峰值及设定能量鉴频器的方法技术

本发明专利技术涉及获取PET晶体能量峰值的方法及设定能量鉴频器的方法，所述获取PET晶体能量峰值的方法包括：建立PET晶体的能量分布模型并采集PET原始数据；基于所述PET原始数据统计PET晶体能量谱，以获取所述PET晶体的能量分布模型的初次拟合参数；基于所述能量分布模型和初次拟合参数，采用LM迭代算法计算所述能量分布模型的拟合参数，以获取所述PET晶体的能量分布；根据所获取的PET晶体的能量分布完成PET晶体能量峰值的识别。本发明专利技术技术方案能够寻求到PET晶体的最佳能量峰值。

【技术实现步骤摘要】
获取PET晶体能量峰值及设定能量鉴频器的方法
本专利技术涉及PET成像
，特别涉及一种获取PET晶体能量峰值的方法及一种设定能量鉴频器的方法。
技术介绍
PET(PositronEmissionComputedTomography，正电子发射计算机断层扫描)系统是当今核医学领域发展最快一项成像技术，在临床检测中得到广泛的应用。在PET系统中，闪烁晶体探测器广泛用于检测gamma射线，射线通过康普顿散射或光电吸收在闪烁晶体材料中激发而发出可见光，可见光在光电倍增管(PMT)的阴极产生电流，通过光电倍增管的光电放大输出。光电倍增管产生的脉冲信号同时被一个微分鉴别器接收处理，微分鉴别器包括低能量鉴别器(LLD)及高能量鉴别器(ULD)，结合上述两种鉴别器可用来鉴别过低和过高的脉冲信号。低能量鉴别器需要设定其LLD阈值来区分散射光子和非散射光子，如果设置过高的LLD阈值会将一些真符合事件排斥在外，设置过低的LLD阈值，则会将过多的散射事件混入检测影响系统准确性。因此，设定恰当的低能量鉴别器LLD阈值对于PET系统的性能来说非常重要。低能量鉴别器LLD阈值与PET系统中闪烁晶体光子能量分布情况有关，尤其是晶体能量峰值。根据已知研究，每个闪烁晶体在发生康普顿散射或光电吸收效应时，其上光子能量分布呈现一定规律：非散射光子能量集中在峰值511kev，而能量420kev以下主要是散射光子。但实际PET系统的运行中，非散射光子能量谱有一定宽度，导致PET系统的对应闪烁晶体发出光子能量的数据处理通道数目众多，一个数据处理通道对应一种光子能量，比如，在一种通用的PET系统中其闪烁晶体发出光子能量分布范围为0kev～511kev，其对应具有512个数据处理通道。PET系统的多个数据处理通道相对于闪烁晶体发出的光子，对通过相应数据处理通道的光子进行计数，计数最大的数据处理通道编号，也就是该闪烁晶体的能量峰值。基于上述内容可知，在PET系统中，对低能量鉴别器设定恰当的LLD阈值，意味着需要基于PET晶体的光子能量寻求最佳能量峰值，现有技术无法提供一种能够获取晶体最佳能量峰值的方法。
技术实现思路
本专利技术技术方案解决的技术问题为，如何寻求PET晶体的最佳能量峰值。为了解决上述技术问题，本专利技术技术方案提供了一种获取PET晶体能量峰值的方法，包括：建立PET晶体的能量分布模型并采集PET原始数据；基于所述PET原始数据统计PET晶体能量谱，以获取所述PET晶体的能量分布模型的初次拟合参数；基于所述能量分布模型和初次拟合参数，采用LM迭代算法计算所述能量分布模型的拟合参数，以获取所述PET晶体的能量分布；根据所获取的PET晶体的能量分布完成PET晶体能量峰值的识别。可选的，所述PET晶体的能量分布模型为混合型高斯曲线模型。可选的，基于如下算式建立所述能量分布模型：其中，x为PET晶体的能量值，f(x)为PET晶体的能量值为x的事件数，μ为PET晶体能量分布的峰值，σ为PET晶体能量分布的标准差，A、α、β、γ为所述能量分布模型的系数。可选的，所述获取所述能量分布模型的初次拟合参数包括：根据PET晶体能量谱的统计结果获得PET晶体能量分布的峰值。可选的，所述采用LM迭代算法计算所述能量分布模型的拟合参数包括：达到预先设定的迭代次数或算法收敛时迭代中止，输出所述PET晶体的能量分布曲线。可选的，所述达到预先设定的算法收敛时迭代中止包括：达到预先设定的拟合优度时迭代中止。可选的，所述根据所获取的PET晶体的能量分布完成PET晶体能量峰值的识别包括：根据所述PET晶体的能量分布获取所述PET晶体的能量峰值；对所述PET晶体的能量峰值作伪彩化处理，以获取所述PET晶体的能量峰值的伪彩化图像；基于所述PET晶体的能量峰值的伪彩化图像，调整所述PET晶体的能量峰值。可选的，所述对所述PET晶体的能量峰值作伪彩化处理，以获取所述PET晶体的能量峰值的伪彩化图像包括：对PET晶体进行分组处理；基于所拟合的PET晶体的能量分布统计每组晶体的能量分布置信区间；将所述置信区间的边界值设定为伪彩化处理的最小阈值及最大阈值；根据所述伪彩化处理的最小阈值及最大阈值对处于所述最小阈值及最大阈值的能量值进行上色，以获得PET晶体的能量峰值的伪彩化图像。可选的，所述每组PET晶体的能量分布置信区间为[(μ-3σ)，(μ+3σ)]，μ为每组PET晶体能量峰值，σ为每组PET晶体能量分布的标准差。为了解决上述技术问题，本专利技术技术方案还提供了一种设定能量鉴频器的方法，包括：基于如上所述的获取PET晶体能量峰值的方法识别PET晶体能量峰值；根据所述PET晶体能量峰值设定该PET晶体所对应能量鉴频器LLD阈值。本专利技术技术方案的有益效果至少包括：本专利技术技术方案通过对PET系统采集到的原始数据进行统计，预先估计晶体能量峰值，以获取基于LM算法拟合晶体能量分布模型的初始值(初次拟合参数)，使LM算法的初始值贴近真值，从而提高拟合结果的真实性及准确性，有助于寻求晶体最佳能量分布和能量峰值。本专利技术技术方案使用LM迭代算法计算晶体能量分布模型的拟合参数，LM算法具有高斯-牛顿法的局部收敛性和梯度下降法的全局特性，通过自适应调整阻尼因子可达到收敛特性，具有更高的迭代收敛速度；LM迭代算法在具有较为真实的初始值的前提下，其收敛速度很快且可得到全局最优解，因此可大大加快获取系统晶体能量分布的速度，并获得最佳晶体能量分布和能量峰值。在可选方案中，本专利技术技术方案还对LM算法拟合时的迭代过程进行优化控制：在达到预先设定的拟合优度时便中止迭代，并输出晶体能量分布，采用LM算法拟合优度控制的LM算法迭代过程可以避免拟合时间过长，通过及时调整阻尼因子，使公式的收敛情况符合拟合优度条件，从而获取快速准确的收敛结果，获取最佳晶体能量分布和能量峰值。在可选方案中，本专利技术技术方案还对拟合计算所得晶体能量峰值数据进行伪彩化处理，通过直观的颜色分布趋势可以进一步验证和手动校正对个别晶体计算有误的能量峰值，从而实现了自动和手动的结合，使得到的最终拟合结果无限逼近真值。附图说明图1为本专利技术技术方案提供的一种获取PET晶体能量峰值的方法的流程示意图；图2为本专利技术技术方案提供的一种适于求取PET晶体能量分布的LM算法流程示意图；图3为一组晶体能量峰值的伪彩化图像示意图；图4为图3中一个晶体坐标所对应晶体的拟合结果示意图；图5为本专利技术技术方案提供的一种设定PET系统能量鉴频器的方法的流程示意图。具体实施方式本专利技术技术方案不同于现有技术，采用LM(Levenberg-Marquardt)算法对晶体能量分布曲线进行拟合，以获取PET晶体能量分布和能量峰值，在拟合过程中，本专利技术技术方案首先对晶体进行能量谱统计，基于晶体能量谱估计晶体能量分布模型的初始值(初次拟合参数)，并结合拟合优度对拟合过程进行评估，当一次拟合结果满足预设拟合优度条件即可中止迭代计算，优化迭代过程。基于上述内容，本专利技术技术方案可基于如下三种手段进行实现：选用LM算法对晶体能量分布模型进行拟合，可利用梯度求最大(小)值的算法，并结合最速下降法和高斯-牛顿法，具有高斯-牛顿法的局部收敛性和梯度下降法的全局特性，其收敛性较佳且具有较高的迭代收敛速度。对晶体进行能量谱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种获取PET晶体能量峰值的方法，其特征在于，包括：建立PET晶体的能量分布模型并采集PET原始数据；基于所述PET原始数据统计PET晶体能量谱，以获取所述PET晶体的能量分布模型的初次拟合参数；基于所述能量分布模型和初次拟合参数，采用LM迭代算法计算所述能量分布模型的拟合参数，以获取所述PET晶体的能量分布；根据所获取的PET晶体的能量分布完成PET晶体能量峰值的识别。

【技术特征摘要】
1.一种获取PET晶体能量峰值的方法，其特征在于，包括：建立PET晶体的能量分布模型并采集PET原始数据，所述PET晶体的能量分布模型为混合型高斯曲线模型；基于所述PET原始数据统计PET晶体能量谱，以获取所述PET晶体的能量分布模型的初次拟合参数；基于所述能量分布模型和初次拟合参数，采用LM迭代算法计算所述能量分布模型的拟合参数，以获取所述PET晶体的能量分布；根据所获取的PET晶体的能量分布完成PET晶体能量峰值的识别；其中，采用LM迭代算法计算所述能量分布模型的拟合参数时，达到预先设定的迭代次数或拟合优度时迭代中止，迭代中止时输出所述PET晶体的能量分布。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于如下算式建立所述能量分布模型：其中，x为PET晶体的能量值，f(x)为PET晶体的能量值为x的事件数，μ为PET晶体能量分布的峰值，σ为PET晶体能量分布的标准差，A、α、β、γ为所述能量分布模型的系数。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述能量分布模型的初次拟合参数包括：根据PET晶体能量谱的统计结果获得PET晶体能量分布的峰值。...

【专利技术属性】
技术研发人员：马润霞，吕新宇，
申请(专利权)人：上海联影医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31