一种PET时间标定方法和PET系统技术方案

本公开提供一种PET时间标定方法和PET系统，其中方法包括：获取PET系统中各个探测通道的通道基线值；根据所述各个探测通道的通道基线值中的基线最大值，确定时间标定参考电压和能量标定参考电压；根据所述时间标定参考电压，标定每个所述探测通道采集到的单事件时间；根据所述探测通道的通道基线值与所述基线最大值之间的电压差值、以及单位电压延时，对所述单事件时间进行校正，得到最终单事件时间；所述单位电压延时根据所述时间标定参考电压和能量标定参考电压确定。本公开使得单事件时间的测定更加准确。

A PET time calibration method and PET system

\u672c\u516c\u5f00\u63d0\u4f9b\u4e00\u79cdPET\u65f6\u95f4\u6807\u5b9a\u65b9\u6cd5\u548cPET\u7cfb\u7edf\uff0c\u5176\u4e2d\u65b9\u6cd5\u5305\u62ec\uff1a\u83b7\u53d6PET\u7cfb\u7edf\u4e2d\u5404\u4e2a\u63a2\u6d4b\u901a\u9053\u7684\u901a\u9053\u57fa\u7ebf\u503c\uff1b\u6839\u636e\u6240\u8ff0\u5404\u4e2a\u63a2\u6d4b\u901a\u9053\u7684\u901a\u9053\u57fa\u7ebf\u503c\u4e2d\u7684\u57fa\u7ebf\u6700\u5927\u503c\uff0c\u786e\u5b9a\u65f6\u95f4\u6807\u5b9a\u53c2\u8003\u7535\u538b\u548c\u80fd\u91cf\u6807\u5b9a\u53c2\u8003\u7535\u538b\uff1b\u6839\u636e\u6240\u8ff0\u65f6\u95f4\u6807\u5b9a\u53c2\u8003\u7535\u538b\uff0c\u6807\u5b9a\u6bcf\u4e2a\u6240\u8ff0\u63a2\u6d4b\u901a\u9053\u91c7\u96c6\u5230\u7684\u5355\u4e8b\u4ef6\u65f6\u95f4\uff1b\u6839\u636e\u6240\u8ff0\u63a2\u6d4b\u901a\u9053\u7684\u901a\u9053\u57fa\u7ebf\u503c\u4e0e\u6240\u8ff0\u57fa\u7ebf\u6700\u5927\u503c\u4e4b\u95f4\u7684\u7535\u538b\u5dee\u503c\u3001\u4ee5\u53ca\u5355\u4f4d\u7535\u538b\u5ef6\u65f6\uff0c\u5bf9\u6240\u8ff0\u5355\u4e8b\u4ef6\u65f6\u95f4\u8fdb\u884c\u6821\u6b63\uff0c\u5f97\u5230\u6700\u7ec8\u5355\u4e8b\u4ef6\u65f6\u95f4\uff1b\u6240\u8ff0\u5355\u4f4d\u7535\u538b\u5ef6\u65f6\u6839\u636e\u6240\u8ff0\u65f6\u95f4\u6807\u5b9a\u53c2\u8003\u7535\u538b\u548c\u80fd\u91cf\u6807\u5b9a\u53c2\u8003\u7535\u538b\u786e\u5b9a\u3002 The present disclosure makes the determination of the single event time more accurate.

【技术实现步骤摘要】
一种PET时间标定方法和PET系统
本公开涉及医疗成像技术，特别涉及一种PET时间标定方法和PET系统。
技术介绍
PET(PositronEmissionComputedTomography，正电子发射计算机断层显像)系统可以由SiPM探测器(硅光电倍增探测器)来探测单事件，SiPM是由数百至数万个APD(AvalanchePhotoDiode，雪崩光电二极管)单元阵列集成在同一个单晶硅片上构成，由于SiPM的集成度高，面积小，能够实现一个闪烁晶体和一个SiPM探测器相连的1:1探测通道结构。整个PET系统可以有多条探测通道，每一个探测通道可以包括用于探测闪烁晶体接收到的光子的SiPM探测器以及信号处理电路，该信号处理电路可以用于标定光子对应的单事件时间。当SiPM探测器中的APD单元接收到一个光子时，所产生的光生载流子将触发雪崩，输出一个电流脉冲。该电流脉冲经过上述信号处理电路中的放大电路、比较电路等信号处理，最终得到标定的单事件时间。获取单事件时间的准确性直接影响到PET系统的性能。现有技术中，由于放大电路中的运放本身的失调，造成各个探测通道经过运放输出的电流脉冲的基线之间存在基线偏差，进而使得单事件时间标定不准确，使得PET系统性能下降。
技术实现思路
有鉴于此，本公开提供一种PET时间标定方法和PET系统，以提高单事件时间标定的准确性。具体地，本公开是通过如下技术方案实现的：第一方面，提供一种PET时间标定方法，所述方法包括：获取PET系统中各个探测通道的通道基线值；根据所述各个探测通道的通道基线值中的基线最大值，确定时间标定参考电压和能量标定参考电压；根据所述时间标定参考电压，标定每个所述探测通道采集到的单事件时间；根据所述探测通道的通道基线值与所述基线最大值之间的电压差值、以及单位电压延时，对所述单事件时间进行校正，得到最终单事件时间；所述单位电压延时根据所述时间标定参考电压和能量标定参考电压确定。第二方面，提供一种PET系统，所述系统包括：可调参考电压生成模块，用于获取PET系统中各个探测通道的通道基线值；根据各个探测通道的所述通道基线值中的基线最大值，确定时间标定参考电压和能量标定参考电压；时间标定模块，用于根据所述时间标定参考电压，标定每个所述探测通道采集到的单事件时间，并根据所述探测通道的通道基线值与基线最大值之间的电压差值、以及单位电压延时，对所述单事件时间进行校正，得到最终单事件时间；所述单位电压延时根据所述时间标定参考电压和能量标定参考电压确定。本公开提供的PET时间标定方法和PET系统，通过根据各个探测通道的通道基线值，确定时间标定参考电压和能量标定参考电压，进而确定单位电压延时，可以根据不同通道之间的基线偏差，结合单位电压延时来校正单事件时间，从而使得单事件时间的测定更加准确。附图说明图1是本公开一示例性实施例示出的一种PET系统的系统架构图；图2是本公开一示例性实施例示出的一种脉冲信号的示意图；图3是本公开一示例性实施例示出的一种基线偏差校正原理示意图；图4是本公开一示例性实施例示出的一种信号处理电路的实施结构；图5是本公开一示例性实施例示出的一种PET时间标定方法的流程图；图6是本公开一示例性实施例示出的一种时间标定示意图；图7是本公开一示例性实施例示出的一种PET系统的结构示意图。具体实施方式这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。图1示例了一个PET系统的系统架构图，该PET系统可以包括很多闪烁晶体，闪烁晶体可以用于探测注入被扫描对象体内的放射性核素在湮灭时发射的光子。如图1所示，以一个闪烁晶体为例，闪烁晶体11可以连接一个对应的SiPM探测器12，当光子打到闪烁晶体11上时，可以触发SiPM探测器12产生一个电流脉冲。该电流脉冲可以输入到信号处理电路13，最终标定出光子打到闪烁晶体的单事件时间，以作为后续时间符合判定的基础。例如，信号处理电路13中可以包括：放大电路131、比较电路132和阈值判定电路133等。其中的放大电路131可以包括运算放大器AMP(Operationalamplifier)等器件，可以将探测器输出的电流脉冲进行放大；比较电路132可以包括比较器等器件，可以用于对放大后的脉冲信号进行时间标定和能量标定；阈值判定电路133可以根据标定的结果以及预设的阈值判定是否是一个有效单事件，比如，可以根据能量标定的结果和能量阈值，确定一个单事件的能量是否足够大，从而确定是否有效。对于有效单事件，可以输出单事件信息，比如，该单事件的能量、时间、位置等信息，以供后续据此进行符合判定的处理。其中，由于一个闪烁晶体和一个SiPM探测器形成了1:1探测通道，所以单事件的位置很容易得到。上述的一个闪烁晶体、一个SiPM探测器和一个信号处理电路等部分可以构成一个探测通道，该探测通道可以用于探测对应的闪烁晶体接收的光子，并用于测定光子的时间、能量、位置等单事件信息。图1示例了三个探测通道，实际PET系统包括的探测通道的数量可以有多个。其中，上述的放大电路中的运放，由于运放本身的特点，使得不同的探测通道输出的脉冲信号的基线并不一致，存在基线偏差。如图2的示意，图2示意了一个光子打到闪烁晶体上触发SiPM探测器产生的脉冲信号，该脉冲信号可以包括基线21、脉冲前沿22、脉冲后沿23和脉冲波峰24。对于不同的探测通道，即使同一个脉冲信号输入放大电路，输出的脉冲信号的基线也可能不一致，存在不同探测通道之间的基线偏差，比如，有的通道基线高点，有的通道基线低点。然而，不同探测通道的脉冲信号在比较电路进行标定时可以使用相同的参考电压，将可能导致不同通道比较时的不一致，形成通道间的时间标定误差，因此有必要在时间标定时对这种不同通道之间的基线偏差进行校正。为了校正上述通道间的基线偏差问题，本公开的例子可以采用图3所示意的方案，在信号处理电路部分进行了改进。如图3所示，可以设置一个可调参考电压生成模块31和一个时间校正子模块32。其中，可调参考电压生成模块31可以生成用于与脉冲信号比较的参考电压，例如，时间标定参考电压Vref0和能量标定参考电压Vref1。生成的参考电压可以输入比较电路用于比较。而时间校正子模块32可以用于对标定的单事件时间进行校正，以校正通道间的基线偏移造成的时间标定误差，使得校正后的单事件时间更加准确。如下详细描述如何根据通道间的基线偏差，进行单事件时间的校正：图4示例了一个例子中的信号处理电路的实施结构，图4只示例了两个探测通道。其中，FPGA上的比较器、用于时间标定的时基单元以及有效输出等部分，可以统称为时间标定模块，即可以通过这些部分得到标定的单事件时间。其中，饱和放大和加速偏移可以相当于图3中的放大电路，FPGA中的比较器可以相当于比较电路，能够进行用于测定单事件时间的前沿标定(即标定脉冲前沿和时间标定参考电压Vref0的交点时间)，还能够执行用于测定单事件能量的双沿标定(即标定脉冲前沿和脉冲后沿与能量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种PET时间标定方法，其特征在于，所述方法包括：获取PET系统中各个探测通道的通道基线值；根据所述各个探测通道的通道基线值中的基线最大值，确定时间标定参考电压和能量标定参考电压；根据所述时间标定参考电压，标定每个所述探测通道采集到的单事件时间；根据所述探测通道的通道基线值与所述基线最大值之间的电压差值、以及单位电压延时，对所述单事件时间进行校正，得到最终单事件时间；所述单位电压延时根据所述时间标定参考电压和能量标定参考电压确定。

【技术特征摘要】
1.一种PET时间标定方法，其特征在于，所述方法包括：获取PET系统中各个探测通道的通道基线值；根据所述各个探测通道的通道基线值中的基线最大值，确定时间标定参考电压和能量标定参考电压；根据所述时间标定参考电压，标定每个所述探测通道采集到的单事件时间；根据所述探测通道的通道基线值与所述基线最大值之间的电压差值、以及单位电压延时，对所述单事件时间进行校正，得到最终单事件时间；所述单位电压延时根据所述时间标定参考电压和能量标定参考电压确定。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取PET系统中各个探测通道的通道基线值，包括：设定初始的时间标定参考电压；对于其中任一个探测通道，在逐步减小所述时间标定参考电压的过程中，通过锁存器锁存所述探测通道的通道基线值与时间标定参考电压的比较值；当所述比较值发生跳变时，记录此时的通道基线值，作为所述探测通道对应的通道基线值。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各个探测通道的通道基线值中的基线最大值，确定时间标定参考电压，包括：在所述基线最大值的基础上增加预设电压值，得到所述时间标定参考电压。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据探测通道的通道基线值与所述基线最大值之间的电压差值、以及单位电压延时，对所述单事件时间进行校正，包括：将所述单位电压延时，乘以所述电压差值，得到校正时间量；根据所述单事件时间和校正时间量，得到校正后的最终单事件时间。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：将所述时间标定参考电压和能量标定参考电压，各自通过FPGA的一个管脚输入，分别输入所述FPGA中的各个比较器中的参考电压接口。6.一种PET系统，其特征在于，所述系统包括：可调参考电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵玉秋，杨龙，张军，梁国栋，崔改，
申请(专利权)人：沈阳东软医疗系统有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21