一种扫描装置重建图像的系统和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种扫描装置重建图像的系统和方法，包括：将模体放置在扫描视野的预设区域内，并获得所述模体与所述扫描视野中心的相对位置关系；定义响应线，并计算所述响应线与所述模体的相交长度；采集符合事件，并统计所述响应线包括的符合事件数，以计算所述响应线的飞行时间差的均值；对所述飞行时间差的均值进行修正，以获得飞行时间差的均值修正值；建立计算模型；利用所述计算模型，以获得每一探测器的时间分辨率；利用所述每一探测器的时间分辨率，以重建图像。本发明专利技术提出一种扫描装置重建图像的系统和方法可以提高重建图像的质量。

【技术实现步骤摘要】
一种扫描装置重建图像的系统和方法
本专利技术涉及医疗影像
，特别涉及一种扫描装置的重建图像的系统和方法。
技术介绍
飞行时间正电子发射断层成像(TOF-PET)扫描仪是核医学成像中的一种先进的功能成像工具，其应用前景已经受到核医学成像研究者和设备制造厂商的高度重视，其成像原理是：通过对生物体进行扫描前，给生物体注射含有放射性核素的示踪剂，示踪剂在生物体内会发生β+衰变并产生正电子，衰变后产生的正电子与生物体内的电子相遇时会发生正负电子对湮灭反应，从而生成一对方向相反、能量相同的γ光子，环绕在被测生物体周围的探测器对这对光子进行探测，并将信息以符合事件的形式进行存储，经一系列的电子学响应，将所述电子学响应信号输入至计算机，以通过相应的图像重建算法生成能够反映示踪剂在生物体内分布的图像。TOF-PET具有时间测量功能，其可以在符合时间窗内确定放射性核素分布的位置和强度，利用正电子湮灭产生的两个51lkeV的γ光子到达探测器的时间差，根据光速定位湮灭事件在响应线(LineofResponse，LOR)上的可能位置，其可以提高PET扫描仪的成像质量、减少用药量、及缩短扫描时间。传统技术中，TOF-PET的图像重建算法中会使用固定的系统时间分辨率，即全部符合事件使用同一个时间分辨率来估计可能发生湮灭的位置，而忽略不同闪烁晶体材料或尺寸、电路设计差异、系统安装差异或TOF-PET系统中元件的时钟特性等因素的影响。而在传统技术中，假设全部探测器的时间分辨率是相同的话，会导致对符合事件实际的飞行时间差测量精度高估或低估，均会影响图像重建质量。在TOF-PET的重建算法中，会根据一条符合事件的飞行时间差来估计可能发生湮灭位置的概率密度，一般认为满足正态分布，其表现为以飞行事件差在该符合事件对应的响应线上获得一个点作为正态分布的均值，以该响应线的时间分辨率(在传统技术中会认为所有响应线的时间分辨率是相同的)为半峰宽作为正态分布的半峰宽(或标准差的2.355倍)。区别于传统PET(无TOF)重建算法中认为可能发生湮灭的位置在该响应线上是均等的，TOF-PET重建可以提高PET扫描仪的成像质量、减少用药量、及缩短扫描时间。而获得准确的响应线的时间分辨率是TOF-PET重建算法能够准确重建的基础。更进一步的，相关技术人员或研究人员会将系统的时间分辨率作为评判一个TOF-PET系统性能的重要指标，例如美国的NEMA(NationalElectricalManufacturersAssociation)标准。通常来说会使用实验的手段获得系统的整体时间分辨率，即传统技术中的TOF-PET的时间分辨率。而这样做是有局限性的，例如无法对少量明显发生时间测量错误的探测器进行准确评估。此外，不同的探测器的时间测量精度也会有一定的差异，对不同探测器之间差异性的评估也是衡量系统的时间测量性能的重要体现。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的缺陷，本专利技术提出一种扫描装置重建图像的系统和方法，本专利技术通过计算出探测器的时间分辨率，然后根据探测器的时间分辨率重建图像，由此来改善探测器的时间分辨率对重建图像的影响，从而可以提高重建图像的质量。为实现上述目的及其他目的，本专利技术提出一种扫描装置重建图像的方法，包括：将模体放置在扫描视野的预设区域内，并获得所述模体与所述扫描视野中心的相对位置关系，其中，所述模体位于所述扫描视野内的探测器环内，所述探测器环包括多个位置不同的探测器，每个所述探测器具有相同或不同的时间分辨率；定义响应线，并计算所述响应线与所述模体的相交长度，其中将第一探测器和第二探测器之间的连线定义为一条所述响应线，所述响应线穿过所述模体，所述响应线的时间分辨率与所述第一探测器的所述时间分辨率和所述第二探测器的所述时间分辨率相关；采集符合事件，并统计所述响应线包括的符合事件数，以计算所述响应线的飞行时间差的均值，其中当所述模体发射方向相反的第一射线和第二射线，且所述第一射线和所述第二射线在预设的时间符合窗内被探测到时，则定义为所述符合事件；根据所述第一探测器与所述模体的距离，以及所述第二探测器与所述模体的距离，对所述飞行时间差的均值进行修正，以获得飞行时间差的均值修正值；根据所述飞行时间差的均值修正值，所述符合事件数，所述相交长度和所述响应线的时间分辨率建立计算模型；利用所述计算模型，以获得每一所述探测器的时间分辨率；利用每一所述探测器的所述时间分辨率，获得所述响应线的所述时间分辨率，以重建图像。进一步地，任意两个所述探测器的所述时间分辨率相同或不同。进一步地，所述响应线的时间分辨率满足以下公式：其中σ表示所述响应线的所述时间标准差，σ1和σ2分别表示所述第一探测器的所述时间标准差和所述第二探测器的所述时间标准差。进一步地，根据所述第一探测器与所述模体的距离，以及所述第二探测器与所述模体的距离，对所述飞行时间差的均值进行修正，以获得飞行时间差的均值修正值的步骤包括：根据所述第一探测器与到所述模体的距离对所述第一探测器探测到所述第一射线的时间进行修正，以获得所述第一探测器探测到所述第一射线的时间修正值；根据所述第二探测器与到所述模体的距离对所述第二探测器探测到所述第二射线的时间进行修正，以获得所述第二探测器探测到所述第二射线的时间修正值；计算每一所述符合事件的飞行时间差的修正值；根据所述飞行时间差的修正值和所述符合事件数，以获得所述飞行时间差的均值的修正值。进一步地，所述飞行时间差的标准差正相关于所述相交长度，且所述飞行时间差的标准差正相关于所述响应线的所述时间分辨率，所述飞行时间差的均值趋向于所述飞行时间差的期望。进一步地，根据所述第一探测器到所述模体的距离对所述第一探测器探测到所述第一射线的时间进行修正，以获得所述第一探测器探测到所述第一射线的时间修正值，并定义为T1c；T1c＝T1-d13/c其中，T1c表示所述第一探测器探测到所述第一射线的时间的修正值，T1表示所述第一探测器探测到所述第一射线的时间，d13表示所述第一探测器到所述模体的距离，c为光速。进一步地，所述计算模型为其中，～表示满足该正态分布(用Norm表示)，表示所述飞行时间差的均值修正值，N表示所述符合事件数，R表示所述相交长度，σ1和σ2表示所述第一探测器的所述时间标准差和所述第二探测器的所述时间标准差，c表示光速。进一步地，利用所述计算模型，以获得每一所述探测器的时间分辨率的公式为其中表示所述飞行时间差的均值修正值，∑i表示对所有响应线求和，N表示所述符合事件数，R表示所述相交长度，σ1和σ2表示所述第一探测器的所述时间标准差和所述第二探测器的所述时间标准差，c表示光速，σ表示每一所述探测器的所述时间标准差；其中，所述探测器的时间分辨率进一步地，利用每一所述探测器的所述时间分辨率，获得所述响应线的所述时间分辨率，以重建图像的步骤：根据所述第一探测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种扫描装置重建图像的方法，其特征在于，包括：/n将模体放置在扫描视野的预设区域内，并获得所述模体与所述扫描视野中心的相对位置关系，其中，所述模体位于所述扫描视野内的探测器环内，所述探测器环包括多个位置不同的探测器；/n定义响应线，并计算所述响应线与所述模体的相交长度，其中将第一探测器和第二探测器之间的连线定义为一条所述响应线，所述响应线穿过所述模体，所述响应线的时间分辨率与所述第一探测器的所述时间分辨率和所述第二探测器的所述时间分辨率相关；/n采集符合事件，并统计所述响应线包括的符合事件数，以计算所述响应线的飞行时间差的均值，其中当所述模体发射方向相反的第一射线和第二射线，且所述第一射线和所述第二射线在预设的时间符合窗内被探测到时，则定义为所述符合事件；/n根据所述第一探测器与所述模体的距离，以及所述第二探测器与所述模体的距离，对所述飞行时间差的均值进行修正，以获得飞行时间差的均值修正值；/n根据所述飞行时间差的均值修正值，所述符合事件数，所述相交长度和所述响应线的时间分辨率建立计算模型；/n利用所述计算模型，以获得每一所述探测器的时间分辨率；/n利用每一所述探测器的所述时间分辨率，获得所述响应线的所述时间分辨率，以重建图像。/n...

【技术特征摘要】
1.一种扫描装置重建图像的方法，其特征在于，包括：
将模体放置在扫描视野的预设区域内，并获得所述模体与所述扫描视野中心的相对位置关系，其中，所述模体位于所述扫描视野内的探测器环内，所述探测器环包括多个位置不同的探测器；
定义响应线，并计算所述响应线与所述模体的相交长度，其中将第一探测器和第二探测器之间的连线定义为一条所述响应线，所述响应线穿过所述模体，所述响应线的时间分辨率与所述第一探测器的所述时间分辨率和所述第二探测器的所述时间分辨率相关；
采集符合事件，并统计所述响应线包括的符合事件数，以计算所述响应线的飞行时间差的均值，其中当所述模体发射方向相反的第一射线和第二射线，且所述第一射线和所述第二射线在预设的时间符合窗内被探测到时，则定义为所述符合事件；
根据所述第一探测器与所述模体的距离，以及所述第二探测器与所述模体的距离，对所述飞行时间差的均值进行修正，以获得飞行时间差的均值修正值；
根据所述飞行时间差的均值修正值，所述符合事件数，所述相交长度和所述响应线的时间分辨率建立计算模型；
利用所述计算模型，以获得每一所述探测器的时间分辨率；
利用每一所述探测器的所述时间分辨率，获得所述响应线的所述时间分辨率，以重建图像。


2.根据权利要求1所述的扫描装置重建图像的方法，其特征在于，任意两个所述探测器的所述时间分辨率相同或不同。


3.根据权利要求1所述的扫描装置重建图像的方法，其特征在于，所述响应线的时间分辨率满足以下公式：



其中表示所述响应线的所述时间分辨率，和分别表示所述第一探测器的所述时间分辨率和所述第二探测器的所述时间分辨率。


4.根据权利要求1所述的扫描装置重建图像的方法，其特征在于，根据所述第一探测器与所述模体的距离，以及所述第二探测器与所述模体的距离，对所述飞行时间差的均值进行修正，以获得飞行时间差的均值修正值的步骤包括：
根据所述第一探测器与到所述模体的距离对所述第一探测器探测到所述第一射线的时间进行修正，以获得所述第一探测器探测到所述第一射线的时间修正值；
根据所述第二探测器与到所述模体的距离对所述第二探测器探测到所述第二射线的时间进行修正，以获得所述第二探测器探测到所述第二射线的时间修正值；
计算每一所述符合事件的飞行时间差的修正值；
根据所述飞行时间差的修正值和所述符合事件数，以获得所述飞行时间差的均值的修正值。


5.根据权利要求4所述的扫描装置重建图像的方法，其特征在于，所述飞行时间差的标准差正相关于所述相交长度，且所述飞行时间差的标准差正相关于所述响应线的所述时间分辨率，所述飞行时间差的均值趋向于所述飞行时间差的期望。


6.根据权利要求4所述的扫描装置重建图像的方法，其特征在于，根据所述第一探测器到所述模体的距离对所述第一探测器探测到所述第一射线的时间进行修正，以获得所述第一探测器探测到所述第一射线的时间修正值，并定义为T1c；
T1c＝T1-d13/c
其中，T1c表示所述第一探测器探测到所述第一射线的时间的修正值，T1表示所述第一探测器探测到所述第一射线的时间，d13表示所述第一探测器到所述模体的距离，c为光速。


7.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭铭浩，洪翔，昝云龙，黄秋，赵指向，
申请(专利权)人：中派科技深圳有限责任公司，上海交通大学，
类型：发明
国别省市：广东;44