一种局部高分辨率的PET成像系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种局部高分辨率的PET成像系统及方法，方法包括步骤：对待测物初步检测，根据局部区域的性能需求和大小，规划最佳的成像需求的探测器性能构成和数目；机械操作模块的每个机械臂带动所连接的探测器进行相应的系统结构的调整；数据校正模块对调整后的探测器系统进行快速归一化校正；局部待测区域在调整后的探测器系统下对符合数据进行核素分布图像重建；通过普通分辨率和高分辨率的探测器构成的变结构系统，实现了对任意局部的高分辨率成像。并且设计了一种基于薄平板源的归一化校正方法，对变结构系统仅须更新部分校正因子。整个成像系统具有局部高分辨率、低成本、校正速度快等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种局部高分辨率的PET成像系统及方法
本专利技术涉及医学影像领域，尤其涉及一种局部高分辨率的PET成像系统及方法。
技术介绍
正电子发射断层(PositronEmissionTomography，简称PET)是一种非侵入性的新型医学技术，能够无创、定量、动态地评估动物或者人体活体内各种器官和组织的代谢水平、生化反应和功能活动。相较于X射线计算机断层成像(ComputedTomography，简称CT)和磁共振(MagneticResonanceImaging，简称MRI)等结构成像工具，PET的功能成像特性对于生化反应异常敏感(灵敏度为，通常使用对生化反应可检测浓度的极限值作为影像设备灵敏度的评价指标)，可以在疾病发生解剖学变异之前进行检测。空间分辨率一直以来是PET成像中最重要的性能指标之一。空间分辨率越高，意味着能够检测到更小的病灶，而早期癌症的病灶往往尺寸较小，因此，具有高空间分辨率的PET仪器能够提高早期痛症检测率。研究高空间分辨率的PET系统在PET成像中具有重要的意义，也是当前PET成像中所面临的巨大挑战。并且在商业PET中空间分辨率也是一项重要的性能评估参数。大多数情况下检查的病灶部位为视野内的部分区域，仅仅需要在感兴趣区域获得高质量图像。传统的PET探测系统采用通用设计模式，追求视场范围内整体性能的提高，这样势必会在非感兴趣区域造成一定程度上的性能闲置和浪费。通用设计模式下，探测模块之间相对固定且性能基本完全一致，成像仪器一旦建造完成，各项性能指标几乎完全固定，不能在应用需求提高或变化时进行相应调整或修改。如果想在实际应用中获得更高的性能参数，只能对设备再行搭建或购置新的性能更高的PET系统。高昂的更新成本和过慢的更新速度不仅限制了PET应用，还使得某些科学研究难以进一步深入。针对以上问题，提出了一种局部高分辨率的PET成像系统，探测器系统由具有普通空间分辨率的探测器和具有高分辨率的探测器组成，在不牺牲视野区域的情况下，通过初步检测获取局部区域的性能需求和大小，规划最佳的满足成像需求的探测器性能构成和数目，提高了局部区域的成像空间分辨率。并且设计了一种针对探测器系统的利用薄平板源作为校正源的快速归一化校正的方法，对在线的变结构系统仅须更新部分校正因子。整个系统具有局部高分辨率、低成本、校正速度快等特点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种局部高分辨率的PET成像系统及方法，使用普通分辨率和高分辨率的探测器构成的变结构系统，实现了对任意局部的高分辨率成像，提高了系统成像的性能。为了解决上述技术问题，本专利技术提供，包以下模块：机械操作平台模块100、探测器系统模块200、图像重建模块300、探测器设定模块400、数据校正模块500。所述机械操作平台模块100，与探测器系统模块200、探测器设定模块400连接，用于接收相应操作指令，改变探测器系统的结构以及不同空间分辨率探测器的位置。探测器系统模块200，与机械操作模块100与图像重建模块300连接，用于检测伽马光子得到伽马射线入射晶体阵列的能量、位置、时间信息，包括闪烁晶体模块210、SiPM模块220、前端电子学模块230。所述闪烁晶体模块210，隶属于探测器系统模块200，用于将捕获的伽马光子转换成可见光光子；SiPM模块220，隶属于探测器系统模块200，用于将捕获的光信号转化为电脉冲信号。前端电子学模块230，隶属于探测器系统模块200，用于准确的输出光子的入射位置并记录光子的脉冲到达时间及能量信息，包括放大电路模块231、模拟转换模块232、信息提取模块233、符合处理模块244。放大电路模块231，隶属于前端电子学模块230，用于将电脉冲信号进行放大处理。模数转换模块232，隶属于前端电子学模块230，用于将模拟电脉冲信号转化为数字电脉冲信号。信息提取模块233，隶属于前端电子学模块230，用于从电脉冲信号中提取各相关的位置、时间及能量信息。符合处理模块244，隶属于前端电子学模块230，用于在系统中利用能量窗甄别、位置排除和时间窗剔选进行符合判断，将符合的两个脉冲记为一次符合事件。图像重建模块300，与数据校正模块500、探测器设定模块400连接，用于在探测器系统对待测物初步检测时获取待测局部性能需求信息，在探测器系统归一化校正后对符合数据采用迭代算法进行核素分布图像重建。数据校正模块500，与图像重建模块300、探测器系统模块200连接，用于采用基于薄平板源的快速归一化的方法对被检测对象成像前，对调整后的系统重新归一化。探测器设定模块400，与图像重建模块300与机械操作平台模块100连接，用于接收待测局部区域的位置和大小，对机械操作平台发出相应的操作指令。一种局部高分辨率的PET成像方法，包括：S1：探测器系统模块200初步对待测的局部区域进行检测，根据局部区域的性能需求和大小，规划最佳的成像需求的探测器性能构成和数目，反馈给探测器设定模块400，S2：探测器设定模块200发出对应的操作指令给机械操作模块100，机械操作模块100的每个机械臂带动所连接的探测器进行系统结构的调整，S3：数据校正模块500对变结构后的探测器系统模块200进行快速归一化校正，S4：调整后的探测器系统模块200获得局部待测区域的符合数据，图像重建模块300对符合数据进行核素分布图像重建。优选的，探测器系统模块200由普通分辨率探测器和高分辨率探测器构成。优选的，探测器系统模块200的探测器是均匀分布、和多段分布的分布方式。优选的，机械操作模块100由多个机械臂构成，且每个所述机械臂上都连接了普通分辨率探测器或高分辨率探测器。优选的，探测器系统模块200内的每个探测器都有独立的前端电子学系统230，环绕包围待检测对象。优选的，数据校正模块500以薄平板源作为校正源。优选的，图像重建模块300在重建算法上采用OSEM加快收敛速度。优选的，高分辨率探测器和普通分辨率探测器的尺寸相同，普通分辨率探测器的晶体尺寸是高分辨率探测器晶体尺寸的2倍。本专利技术的优点及有益效果是：采用单时间、模块化的设计，根据各种局部区域应用的不同的性能需求，便利的实现变结构的高分辨率成像，有效的降低了系统的成本。设计了一种薄平板源的校正方法，仅须更新部分校正因子即可完成对变结构后系统的校正，提高了系统的归一化校正速度。附图说明图1为本专利技术系统结构框图；图2为本专利技术系统结构示意图；图3为病灶的对比度恢复系数(CRC)的HRD弧位置的关系；图4为信噪比(SNR)与HRD弧的位置的关系；图5为对圆柱体源进行归一化校正前后的正弦图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种局部高分辨率的PET成像方法，包括以下步骤：/nS1：探测器系统模块200初步对待测的局部区域进行检测，根据局部区域的性能需求和大小，规划最佳的成像需求的探测器性能构成和数目，反馈给探测器设定模块400，/nS2：探测器设定模块200发出对应的操作指令给机械操作模块100，机械操作模块100的每个机械臂带动所连接的探测器进行系统结构的调整，/nS3：数据校正模块500对变结构后的探测器系统模块200进行快速归一化校正，/nS4：调整后的探测器系统模块200获得局部待测区域的符合数据，图像重建模块300对符合数据进行核素分布图像重建。/n

【技术特征摘要】
1.一种局部高分辨率的PET成像方法，包括以下步骤：
S1：探测器系统模块200初步对待测的局部区域进行检测，根据局部区域的性能需求和大小，规划最佳的成像需求的探测器性能构成和数目，反馈给探测器设定模块400，
S2：探测器设定模块200发出对应的操作指令给机械操作模块100，机械操作模块100的每个机械臂带动所连接的探测器进行系统结构的调整，
S3：数据校正模块500对变结构后的探测器系统模块200进行快速归一化校正，
S4：调整后的探测器系统模块200获得局部待测区域的符合数据，图像重建模块300对符合数据进行核素分布图像重建。


2.根据权利要求1所述的一种局部高分辨率的PET成像方法，其特征在于，所述探测器系统模块200由普通分辨率探测器和高分辨率探测器构成。


3.根据权利要求1所述的一种局部高分辨率的PET成像方法，其特征在于，所述探测器系统模块200的探测器是均匀分布、和多段分布的分布方式。


4.根据权利要求1所述的一种局部高分辨率的PET成像方法，其特征在于，所述机械操作模块100由多个机械臂构成。


5.根据权利要求4所述的一种局部高分辨率的PET成像方法，其特征在于，每个所述机械臂上都连接了普通分辨率探测器或高分辨率探测器。


6.根据权利要求2所述的一种局部高分辨率的PET成像方法，其特征在于，所述探测器系统模块200内的每个探测器都有独立的前端电子学系统230，环绕包围待检测对象。


7.根据权利要求1所述的一种局部高分辨率的PET成像方法，其特征在于，所述数据校正模块500以薄平板源作为校正源。


8.根据权利要求1所述的一种局部高分辨率的PET成像方法，其特征在于，所述图像重建模块300在重建算法上采用OSEM加快收敛速度。


9.根据权利要求2所述的一种局部高分辨率的PET成像方法，其特征在于，所述高分辨率探测器和普通分辨率探测器的尺寸相同，普通分辨率探测器的晶体尺寸是高分辨率探...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓贞宙，陈卓，胡鸣飞，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：江西;36