PET探测器能量修正方法、系统及计算机可读存储介质技术方案

本发明专利技术提供了一种PET探测器能量修正方法、系统及计算机可读存储介质，包括能量响应函数模型的建立和修正系数查找表的建立，通过建立所述第一查找表和第二查找表，将数学模型中的系数参数化，使其能够下发至PET探测器前端电路，供PET探测器实时查表修正，修正精度高、效率快，适用于所有使用SiPM作为光电转换器件的PET探测器；且同时适用于线性和非线性的PET探测器。

【技术实现步骤摘要】
PET探测器能量修正方法、系统及计算机可读存储介质
本专利技术涉PET探测器
，尤其涉及一种PET探测器能量修正方法、系统及计算机可读存储介质。
技术介绍
正电子发射计算机断层扫描成像系统(PositronEmissionTomographyScanner，PET)是一种核医学影像设备，通过采集判选注入受检体的放射性示踪剂产生的一对gamma光子来实现断层扫描成像。而基于硅光电倍增器(Siliconphotoelectronmultiplier，SiPM)的探测器件由于其良好的能量和时间分辨率以及磁兼容性能越来越多地应用在PET系统中。其基本原理是利用闪烁晶体(BGO或者LYSO等)将高能gamma光子捕获转换为低能可见光，然后通过SiPM将可见光转换为模拟电信号，并利用模拟调理电路将模拟电信号进行放大成形后送入能量测量装置和时间测量装置得到该信号的能量和到达时间信息。通过汇总整个PET系统所有探测器测量得到的所有信息，并对这些信息在后端进行合理的符合判选可以挑选出真实有效的信号，再通过一系列图像算法，可以重建出具有临床诊断意义的PET图像。在这个过程中，探测器的能量精度和时间精度是影响PET图像的重要参数之一。PET系统通道数很多，每个通道的晶体和光电转换器件都有所差别，每个光电转换器件在相同偏压下增益也会有所不同，加之后续处理电路之间的不一致性，使用相同方法对晶体接受到的相同能量的gamma光子进行能量计算时，各通道输出的能量值与理论值会有一定的偏差。且在图像重建过程中，为了排除散射事例，提高信噪比，进而提高图像对比度，通常会选择设置能量窗来挑选能量事例，尽可能将511keV特征峰置于能量窗内而排除掉散射事例，因此在设置同一能窗挑选事例前，需要将各通道测量到的能量值(以ADC道址表示)进行修正，使各通道的能峰平移到能谱中的相同位置。当前PET系统能量修正主要依靠测量一个或者两个不同能量的gamma射线全能峰，如LYSO本底的202keV和307keV全能峰或者正电子放射源的511keV全能峰，认为探测器能量输出值(测量值x)与射线能量值(理论值E)呈正比例关系，利用线性函数E＝k*x+b或者E＝k*x对测量值和理论值之间的响应关系进行标定，达到修正的目的。但真实情况下，基于SiPM的PET探测器的能量响应并不是线性的，线性系统只是非线性系统在某种条件下的近似，对于非线性比较明显的系统来说，这种修正方法并不适用。故直接使用线性响应函数进行修正的精度不高，且对于非线性比较明显的系统来说，现有技术的修正方法并不适用。
技术实现思路
为了克服上述技术缺陷，本专利技术的目的在于提供一种适用于所有使用SiPM作为光电转换器件的PET探测器能量修正方法、系统及计算机可读存储介质。本专利技术公开了一种PET探测器能量修正方法，包括如下步骤：获取所述PET探测器分别在若干种不能能量射线照射下的能谱的全能峰对应的道址数；获取若干个全能峰对若干个道址数的响应曲线；使用能量响应函数E＝-f0*ln(f1-A)+f2拟合不同射线能量对应道址的响应曲线，通过拟合函数提取拟合参数f0、f1、f2并将其作为能量修正系数；以像素编号作为参考值、将能量修正系数作为查找值建立像素编号与能量修正系数一一对应的第一查找表；获取PET探测器的击中事件的能量测量值A和像素编号，将该所述像素编号代入所述第一查找表获取能量修正系数，通过所述能量响应函数获取击中事件的真实能量值E。优选地，所述若干种不能能量射线包括PET探测器的本底、或正电子射线源、或γ射线源。优选地，所述以像素编号作为参考值、将能量修正系数作为查找值建立像素编号与能量修正系数一一对应的第一查找表步骤之后还包括：建立自然对数函数查找表，作为第二查找表，所述第二查找表的参考值为1到1024的整数、查找值为参考值的自然对数值；所述获取PET探测器的击中事例的能量测量值A和像素编号，将该所述像素编号代入所述第一查找表获取能量修正系数，通过所述能量响应函数获取符合事例的真实能量值还包括：将所述获取的能量修正系数f1和能量测量值A的差值作为参考值代入所述第二查找表查找对应的自然对数值，联合所述能量修正系数f0和f2通过所述能量响应函数获取击中事例的真实能量值。优选地，所述PET探测器的每个SiPM通道包含N0个探测单元，在探测过程中探测到的实际光子数为p，所述PET探测器的能量为A，校正后的输出的所述PET探测器被射线击中的真实能量值为：其中λ、m、n为常数；根据所述PET探测器校正后的能量修正值的函数关系，定义能量修正系数本专利技术还公开了一种PET探测器能量修正系统，包括信号测量模块和能量修正模块；所述信号测量模块获取所述PET探测器分别在若干种不能能量射线照射下的能谱的全能峰对应的道址数；所述能量修正模块获取若干个全能峰对若干个道址数的响应曲线；并使用能量响应函数E＝-f0*ln(f1-A)+f2拟合不同射线能量对应道址的响应曲线，通过拟合函数提取拟合参数f0、f1、f2并将其作为能量修正系数；以像素编号作为参考值、将能量修正系数作为查找值建立像素编号与能量修正系数一一对应的第一查找表；所述信号测量模块获取PET探测器的击中事件的能量测量值A和像素编号，所述能量修正模块将该所述像素编号代入所述第一查找表获取能量修正系数，通过所述能量响应函数获取击中事件的真实能量值。优选地，所述信号测量模块分别获取所述PET探测器的本底、或正电子射线源、或γ射线源照射下的能谱的全能峰对应的道址数。优选地，所述能量修正模块还建立自然对数函数查找表作为第二查找表，所述第二查找表的参考值为1到1024的整数、查找值为参考值的自然对数值；并将所述获取的能量修正系数f1和能量测量值A的差值作为参考值代入所述第二查找表查找对应的自然对数值，联合所述能量修正系数f0和f2通过所述能量响应函数获取击中事例的真实能量值E。优选地，还包括信号处理模块；所述PET探测器捕获击中事例，所述信号处理模块对所述击中事例的信号进行放大处理、整形滤波处理、模数转换处理后传输至所述信号测量模块；所述PET探测器的每个SiPM通道包含N0个探测单元，在击中事例中探测到的实际光子数为p，所述PET探测器的能量为A，校正后的输出的所述PET探测器被射线击中的的真实能量值为：其中λ、m、n为常数；根据所述PET探测器校正后的能量修正值的函数关系，定义能量修正系数本专利技术还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一所述的方法的步骤。采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：1.本专利技术通过建立所述第一查找表和第二查找表，将数学模型中的系数参数化，使其能够下发至PET探测器前端电路，供PET探测器实时查表修正，修正精度高、效率快，适用于所有使用SiPM作为光电转换器件的PET探测器；且同时适用于线性和非线性的PET探测器。附图说明图1为本专利技术提供的PET探测器能量修正方法的一优选实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种PET探测器能量修正方法，其特征在于，包括如下步骤：/n获取所述PET探测器分别在若干种不能能量射线照射下的能谱的全能峰对应的道址数；/n获取若干个全能峰对若干个道址数的响应曲线；使用能量响应函数E＝-f

【技术特征摘要】
1.一种PET探测器能量修正方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取所述PET探测器分别在若干种不能能量射线照射下的能谱的全能峰对应的道址数；
获取若干个全能峰对若干个道址数的响应曲线；使用能量响应函数E＝-f0*ln(f1-A)+f2拟合不同射线能量对应道址的响应曲线，通过拟合函数提取拟合参数f0、f1、f2并将其作为能量修正系数；
以像素编号作为参考值、将能量修正系数作为查找值建立像素编号与能量修正系数一一对应的第一查找表；
获取PET探测器的击中事件的能量测量值A和像素编号，将该所述像素编号代入所述第一查找表获取能量修正系数，通过所述能量响应函数获取击中事件的真实能量值E。


2.根据权利要求1所述的PET探测器能量修正方法，其特征在于，所述若干种不能能量射线包括PET探测器的本底、或正电子射线源、或γ射线源。


3.根据权利要求1所述的PET探测器能量修正方法，其特征在于，所述以像素编号作为参考值、将能量修正系数作为查找值建立像素编号与能量修正系数一一对应的第一查找表步骤之后还包括：
建立自然对数函数查找表，作为第二查找表，所述第二查找表的参考值为1到1024的整数、查找值为参考值的自然对数值；
所述获取PET探测器的击中事例的能量测量值A和像素编号，将该所述像素编号代入所述第一查找表获取能量修正系数，通过所述能量响应函数获取符合事例的真实能量值还包括：
将所述获取的能量修正系数f1和能量测量值A的差值作为参考值代入所述第二查找表查找对应的自然对数值，联合所述能量修正系数f0和f2通过所述能量响应函数获取击中事例的真实能量值。


4.根据权利要求1所述的PET探测器能量修正方法，其特征在于，所述PET探测器的每个SiPM通道包含N0个探测单元，在探测过程中探测到的实际光子数为p，所述PET探测器的能量测量值为A，校正后的输出的所述PET探测器被射线击中的真实能量值为：



其中λ、m、n为常数；根据所述PET探测器校正后的能量修正值的函数关系，定义能量修正系数f1＝mN0+n,


5.一种PET探测器能量修正系统，其特征在于，包括信号测量模块和...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵晓坤，马聪，王武斌，余李，
申请(专利权)人：明峰医疗系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33