一种扫描装置的时间校正系统及其时间校正方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种扫描装置的时间校正系统及其时间校正方法，包括：将模体设置在扫描视野的预设区域内；定义响应线；采集符合事件，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，对所述符合事件的飞行时间差进行修正，以获得飞行时间差的修正值；根据所述探测器的反应时间、所述第一射线的能量、所述第二射线的能量、所述相交长度和所述飞行时间差的修正值建立计算模型；利用所述计算模型，来获得每一所述探测器的反应时间参数等步骤。本发明专利技术提出的扫描装置的时间校正系统及其时间校正方法可以提高重建的TOF‑PET图像的精准性。

【技术实现步骤摘要】
一种扫描装置的时间校正系统及其时间校正方法
本专利技术涉及医疗影像
，特别涉及一种扫描装置的时间校正系统及其时间偏移校正方法。
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，利用TOF-PET系统重建的图像可能会受到温度、湿度、TOF-PET系统设计、TOF-PET系统中元件的时钟特性等因素的影响，导致TOF-PET图像产生伪影和定量误差，因此，需要对TOF-PET系统的TOF数据进行校正。传统技术中，一般在每日清晨临床扫描开始前，使用旋转固体线源或者其他固体的模体进行校正，获取当前系统状态下各响应线晶体对或探测器的关于γ光子的反应时间(直接受到γ光子能量影响)，作为当日系统的TOF校正信息。但是，上述进行反应时间参数的估计过程，其需要专业技术人员利用旋转固体线源进行操作，操作比较复杂，并且需要长时间扫描，对旋转装置的精度和稳定性要求较高。此外，目前尚无使用桶形固体源进行反应时间参数估计的技术，这局限了反应时间参数估计的临床适用性。
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的时间校正系统及其时间校正方法，当探测器探测到能量不同的γ光子时，通过该时间校正方法可以探测到探测器对γ光子的反应时间，从而可以对飞行时间进行修正，减少飞行时间的误差，提高重建的TOF-PET图像的精准性。该时间校正方法可同时用于计算由能量造成的时间测量偏差，或探测器固有的时间测量偏差。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的时间校正方法，包括：将模体设置在扫描视野的预设区域内，并获取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；采集符合事件，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，并分别记录所述第一射线和所述第二射线的能量，所述第一射线被所述第一探测器接收，所述第二射线被所述第二探测器接收；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，对所述符合事件的飞行时间差进行修正，以获得飞行时间差的修正值；根据所述探测器的反应时间、所述第一射线的能量、所述第二射线的能量、所述相交长度和所述飞行时间差的修正值建立计算模型；利用所述计算模型，来获得每一所述探测器的反应时间参数；根据所述探测器的反应时间参数，以获得所述探测器的反应时间，而获得所述符合事件的飞行时间差的改变量；判断每一所述飞行时间差的改变量是否小于阈值；若否，则根据已有的每一所述探测器的反应时间参数更新所述符合事件的飞行时间差的修正值，以再次获得每一所述探测器的反应时间参数，直至所述符合事件的飞行时间差的改变量小于阈值；若是，则输出所述探测器的反应时间参数，并根据所述探测器的反应时间参数，对所述符合事件的飞行时间差的修正值进行修正。进一步地，所述第一射线的能量与所述第二射线的能量相同或不同，所述第一探测器的反应时间与所述第一射线的能量为负相关，所述第二探测器的反应时间与所述第二射线的能量为负相关。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，对所述符合事件的飞行时间差进行修正，以获得飞行时间差的修正值的步骤包括：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根据所述第二探测器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，并定义为T2c；计算所述飞行时间差的修正值，所述飞行时间差的修正值T＝T1c-T2c；其中，T为所述飞行时间差的修正值。进一步地，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，根据所述探测器的反应时间参数，以获得所述探测器的反应时间的步骤包括：将每一所述探测器受到伽马射线能量影响所产生的反应时间的过程定义为反应时间函数；根据所述反应时间函数获得所述第一探测器的反应时间，并定义为第一反应时间；表示为：f(E1,ω1)其中f表示反应时间函数，E1为所述第一射线的能量，ω1为所述第一探测器的反应时间参数；以及根据所述反应时间函数获得所述第二探测器的反应时间，并定义为第二反应时间；表示为：f(E2,ω2)其中f表示反应时间函数，E2为所述第二射线的能量，ω2为所述第二探测器的反应时间参数。进一步地，所述计算模型为其中，～表示Tc满足正态分布(用Norm表示)和均匀分布(用Unif表示)的求和形式，Tc表示所述飞行时间差的修正值，R表示所述相交长度，σ表示所述响应线的时间分辨率(标准差形式)，f(E1,ω1)和f(E2,ω2)分别表示所述第一反应时间和第二反应时间。进一步地，所述飞行时间差的修正值与一个正态分布卷积一个均匀分布的结果同分布，所述正态分布的标准差正比于所述响应线的时间分辨率；所述均匀分布的长度正比于所述相交长度。进一步地，根据所述探测器的反应时间参数，以获得所述探测器的反应时间，而获得所述符合事件的飞行时间差的改变量的步骤包括：将已根据所述探测器的反应时间参数获得的每一所述探测器的反应时间，并定义为第一反应时间偏移量，其中，若未根据所述探测器的反应时间参数获得所述探测器的反应时间，则将所述第一反应时间偏移量设置为零；根据所述第一反应时间偏移量对所述飞行时间差的修正值本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种扫描装置的时间校正方法，其特征在于，包括：/n将模体设置在扫描视野的预设区域内，并获取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；/n采集符合事件，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，并分别记录所述第一射线和所述第二射线的能量，所述第一射线被所述第一探测器接收，所述第二射线被所述第二探测器接收；/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，对所述符合事件的飞行时间差进行修正，以获得飞行时间差的修正值；/n根据所述探测器的反应时间、所述第一射线的能量、所述第二射线的能量、所述相交长度和所述飞行时间差的修正值建立计算模型；/n利用所述计算模型，来获得每一所述探测器的反应时间参数；/n根据所述探测器的反应时间参数，以获得所述探测器的反应时间，而获得所述符合事件的飞行时间差的改变量；/n判断每一所述飞行时间差的改变量是否小于阈值；/n若否，则根据已有的每一所述探测器的反应时间参数更新所述符合事件的飞行时间差的修正值，以再次获得每一所述探测器的反应时间参数，直至所述符合事件的飞行时间差的改变量小于阈值；/n若是，则输出所述探测器的反应时间参数，并根据所述探测器的反应时间参数，对所述符合事件的飞行时间差的修正值进行修正。/n...

【技术特征摘要】
1.一种扫描装置的时间校正方法，其特征在于，包括：
将模体设置在扫描视野的预设区域内，并获取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；
采集符合事件，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，并分别记录所述第一射线和所述第二射线的能量，所述第一射线被所述第一探测器接收，所述第二射线被所述第二探测器接收；
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，对所述符合事件的飞行时间差进行修正，以获得飞行时间差的修正值；
根据所述探测器的反应时间、所述第一射线的能量、所述第二射线的能量、所述相交长度和所述飞行时间差的修正值建立计算模型；
利用所述计算模型，来获得每一所述探测器的反应时间参数；
根据所述探测器的反应时间参数，以获得所述探测器的反应时间，而获得所述符合事件的飞行时间差的改变量；
判断每一所述飞行时间差的改变量是否小于阈值；
若否，则根据已有的每一所述探测器的反应时间参数更新所述符合事件的飞行时间差的修正值，以再次获得每一所述探测器的反应时间参数，直至所述符合事件的飞行时间差的改变量小于阈值；
若是，则输出所述探测器的反应时间参数，并根据所述探测器的反应时间参数，对所述符合事件的飞行时间差的修正值进行修正。


2.根据权利要求1所述的扫描装置的时间校正方法，其特征在于：所述第一射线的能量与所述第二射线的能量相同或不同，所述第一探测器的反应时间与所述第一射线的能量为负相关，所述第二探测器的反应时间与所述第二射线的能量为负相关。


3.根据权利要求1所述的扫描装置的时间校正方法，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，对所述符合事件的飞行时间差进行修正，以获得飞行时间差的修正值的步骤包括：
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
根据所述第二探测器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，并定义为T2c；
计算所述飞行时间差的修正值，所述飞行时间差的修正值Tc＝T1c-T2c；
其中，Tc为所述飞行时间差的修正值。


4.根据权利要求3所述的扫描装置的时间校正方法，其特征在于，
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。


5.根据权利要求1所述的扫描装置的时间校正方法，其特征在于，根据所述探测器的反应时间参数，以获得所述探测器的反应时间的步骤包括：
将每一所述探测器受到伽马射线能量影响所产生的反应时间的过程定义为反应时间函数；
根据所述反应时间函数获得所述第一探测器的反应时间，并定义为第一反应时间；表示为：
f(E1,ω1)
其中f表示反应时间函数，E1为所述第一射线的能量，ω1为所述第一探测器的反应时间参数；以及
根据所述反应时间函数获得所述第二探测器的反应时间，并定义为第二反应时间；表示为：
f(E2,ω2)
其中f表示反应时间函数，E2为所述第二射线的能量，ω2为所述第二探测器的反应时间参数。

【专利技术属性】
技术研发人员：郭铭浩，昝云龙，赵指向，洪翔，黄秋，
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