一种PET时间标定方法技术

本发明专利技术公开了一种PET时间标定方法，涉及医学影像设备技术领域，基于动态阈值的双阈值比较器实现时间信号的甄别，包括一个高阈值比较器和一个动态低阈值比较器，高阈值比较器对每个探测通道标定能量参考电压，低阈值比较器对每个探测通道标定时间参考电压。采用高阈值标定各探测通道的能量参考电压，并获取各通道增益比例关系，基于外部源统计各通道的时间柱状图，采用步进迭代的方式获取各通道的时间分辨率，并将各通道时间分辨率最优的阈值作为该通道的最佳低阈值，最终实现对各探测通道时间的精准标定，从而达到了提升TOF‑PET系统时间分辨率及图像质量的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种PET时间标定方法
本专利技术涉及医学影像设备
，尤其是一种PET时间标定方法。
技术介绍
正电子发射计算机断层显像(PositronEmissionComputedTomography，简称PET)是目前最先进的医疗诊断设备之一。其工作原理是将同位素标记药物注入体内，该放射性核素会释放出正电子，并与体内的负电子快速发生湮灭辐射，并产生两个能量相同，方向相反的γ光子。PET系统通过采用环绕人体的核探测器装置，可以获取光子被探测器探测到的时间、位置和能量信息，并根据该信息重建图像。常用的核探测器包括由多个闪烁晶体组成的晶体阵列(Crystalarray)和光电探测器。其中，晶体阵列用于接收病患体内释放出的光子(例如γ光子)并将其转换成可见光，光电探测器用于将可见光转换成脉冲信号，脉冲信号可以为电压信号或电流信号，其对应的脉冲波形在时间轴上呈现线性上升和指数衰减的特性，因此，通过设置阈值比较器，将脉冲波形上超过阈值的时刻确定为脉冲信号的时间信息，即：脉冲信号的过阈时刻。PET成像的关键在于γ射线的脉冲信号采集，如何精确获取光子的能量和时间信息，是决定PET成像质量好坏的关键。尤其对于飞行时间(TOF，TimeofFlight)PET的信号采集，精确的时间信息识别是至关重要，可以大幅度降低噪声信号的干扰，为图像重建提供更加精确的信息。但是现有技术中，通过单一固定阈值鉴别出脉冲信号的时间信息(时刻)与γ光子击中闪烁体的实际时刻有较大差异，这就会导致最终图像信噪比降低。因此，需要一种更为精准的时间标定方法，实现对TOF-PET系统各通道的时间标定，降低原始信号的噪声干扰，最终实现TOF-PET系统时间分辨率的提升。例如，公布号为CN107843914A的专利技术专利申请，公布了一种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。又如，公布号为CN109893154A的专利技术专利申请，公布了一种基于低秩约束的PET时间校正方法，通过在PET时间校正线性模型的基础上加入低秩约束，提高了对大噪声的鲁棒性，同时再解决问题时采用稀疏最小二乘的方式，可以解决因为大量数据所带来的计算时间问题。同时，本专利技术使PET系统能够获得更好的时间分辨率，从而利用TOF信息获取更好的空间分辨率，使PET系统能够在医学成像中提供更为准确的信息，为临床诊断提供更好的帮助。本专利技术旨在提供一种新的PET时间标定方法，基于动态阈值的双阈值比较器实现时间信号的甄别，采用高阈值标定各探测通道的能量参考电压，并获取各通道增益比例关系，基于外部源统计各通道的时间柱状图，采用步进迭代的方式获取各通道的时间分辨率，并将各通道时间分辨率最优的阈值作为该通道的最佳低阈值，最终实现对各探测通道时间的精准标定，从而达到了提升TOF-PET系统时间分辨率及图像质量的目的。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：解决通过单一固定阈值鉴别出脉冲信号的时间信息与γ光子击中闪烁体的实际时刻有较大差异的问题。本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是：提供一种PET时间标定方法，采用动态阈值的双阈值比较器实现时间信息的甄别，包括以下步骤：S1.获取TOF-PET系统各探测通道增益值；S2.选取block内任意一个通道的增益值作为参考基准，获取block内各通道的增益值比例关系；S3.增益值比例关系作为对应block内各通道的动态阈值比例关系，更快的找到合适的阈值；S4.根据动态阈值比例关系，获取各通道的动态阈值的初始阈值；S5.根据初始阈值，获取各通道的时间分布柱状图；S6.根据时间分布柱状图，对各通道进行时间标定；S7.根据时间标定值获取对应通道时间标定后的时间分布柱状图，并获取相应的时间分辨率；S8.根据动态阈值比例关系及参考基准，更新初始阈值；重复S5、S6、S7步骤，直到达到预设条件；S9.根据时间分辨率，获取时间分辨率与动态阈值的关系曲线；S10.根据关系曲线，获取各通道对应的最佳动态阈值；S11.根据最佳动态阈值，对对应通道的时间进行最终的标定。优选的，上述的双阈值比较器包括一个高阈值比较器，用于对每个探测通道标定能量参考电压，高阈值为固定阈值或动态阈值。优选的，上述的双阈值比较器还包括一个低阈值比较器，用于对每个探测通道标定时间参考电压，低阈值为动态阈值。优选的，上述的增益值的获取包括以下步骤：(1)将外部源置于视野中心，采集符合计数；(2)对所采集到的符合计数进行数据分析，获取各通道的能量分布曲线；(3)对所述能量分布曲线进行寻峰，获取能量峰值的横坐标值Epeak；(4)通过步骤(3)中获取的Epeak计算各通道的增益值Gain，Gaini,j＝511/Epeak,i,j，其中，i为block内通道数，j为PET探测器系统的block数。优选的，上述的增益值比例关系为各通道的增益值与参考基准的比例，其中，以block内任意一个通道作为参考基准通道，参考基准通道的增益值为参考基准。优选的，上述的时间标定值其中，Thi,j为初始阈值，meani,j为对应通道的时间分布曲线的峰值的横坐标值，即时间值，Th为经验值，Th＝16。优选的，上述的预设条件为Thi,j＝Th。优选的，上述的时间分辨率T_Resi,j＝2.354×sigma；其中sigma为对应时间分布曲线的均方根值。优选的，上述的更新初始阈值为使用步进迭代的方式更新，即，将T_Vali,j作为对应通道的初始阈值，重复S5、S6、S7步骤，直到达到预设条件。本专利技术的有益效果是：基于动态阈值的双阈值比较器实现时间信号的甄别，采用高阈值标定各探测通道的能量参考电压，并获取各通道增益比例关系，基于外部源统计各通道的时间柱状图，采用步进迭代的方式获取各通道的时间分辨率，并将各通道时间分辨率最优的阈值作为该通道的最佳低阈值，最终实现对各探测通道时间的精准标定，从而达到了提升TOF-PET系统时间分辨率及图像质量的目的。不做时间标定的时间分辨率为1097ps；传统时间标定的时间分辨率为512ps；本专利技术的其中一个实施例的时间分辨率为444ps；较传统的时间标定方法提高了68ps，较传统时间标定方式下的时间分辨率指标提升了13％，提升效果显著，达到了本专利技术技术方案的目的。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1为PET时间标定流程图；图2为PET探测器系统模块分布示意图；图3为模块内block分布示意图；图4为block内通道数示意图；图5为能量分布曲线；图6为能量分布曲线峰值示意图；图7为时间分布柱状图示意图；图8为时间标定后的时间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种PET时间标定方法，其特征在于，采用动态阈值的双阈值比较器实现时间信息的甄别，包括以下步骤：/nS1.获取TOF-PET系统各探测通道增益值；/nS2.选取block内任意一个通道的增益值作为参考基准，根据所述增益值，获取block内各通道的增益值比例关系；/nS3.所述增益值比例关系作为对应block内各通道的动态阈值比例关系；/nS4.根据所述动态阈值比例关系，获取各通道的动态阈值的初始阈值；/nS5.根据所述初始阈值，获取各通道的时间分布柱状图；/nS6.根据所述时间分布柱状图，对各通道进行时间标定；/nS7.根据时间标定值获取对应通道时间标定后的时间分布柱状图，并获取相应的时间分辨率；/nS8.根据所述动态阈值比例关系及参考基准，更新所述初始阈值；重复S5、S6、S7步骤，直到达到预设条件；/nS9.根据所述时间分辨率，获取时间分辨率与动态阈值的关系曲线；/nS10.根据所述关系曲线，获取各通道对应的最佳动态阈值；/nS11.根据所述最佳动态阈值，对对应通道的时间进行最终的标定。/n

【技术特征摘要】
1.一种PET时间标定方法，其特征在于，采用动态阈值的双阈值比较器实现时间信息的甄别，包括以下步骤：
S1.获取TOF-PET系统各探测通道增益值；
S2.选取block内任意一个通道的增益值作为参考基准，根据所述增益值，获取block内各通道的增益值比例关系；
S3.所述增益值比例关系作为对应block内各通道的动态阈值比例关系；
S4.根据所述动态阈值比例关系，获取各通道的动态阈值的初始阈值；
S5.根据所述初始阈值，获取各通道的时间分布柱状图；
S6.根据所述时间分布柱状图，对各通道进行时间标定；
S7.根据时间标定值获取对应通道时间标定后的时间分布柱状图，并获取相应的时间分辨率；
S8.根据所述动态阈值比例关系及参考基准，更新所述初始阈值；重复S5、S6、S7步骤，直到达到预设条件；
S9.根据所述时间分辨率，获取时间分辨率与动态阈值的关系曲线；
S10.根据所述关系曲线，获取各通道对应的最佳动态阈值；
S11.根据所述最佳动态阈值，对对应通道的时间进行最终的标定。


2.根据权利要求1所述的一种PET时间标定方法，其特征在于：所述双阈值比较器包括一个高阈值比较器和一个低阈值比较器。


3.根据权利要求2所述的一种PET时间标定方法，其特征在于：所述高阈值比较器用于对每个探测通道标定能量参考电压，高阈值为固定阈值或动态阈值。


4.根据权利要求2所述的一种PET时间标定方法，其特征在于：所述低阈值比较器用于对每个探测通道标定时间参考电压，低阈值为动态阈值。


5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴国城，叶宏伟，钱华，黄振强，
申请(专利权)人：广东明峰医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44