[发明专利]用于PET飞行时间的方法和装置

说明书

技术领域

本发明一般涉及医学成像，并且尤其涉及用于诸如正电子发射断层摄影扫描器的医学成像设备的柱状图生成器(histogrammer)。

背景技术

正电子发射断层摄影(PET)扫描器检测从患者发出的伽马射线。在PET扫描中，首先对患者注射放射性药物，其是随着衰减而发射正电子的诸如FDG([¹⁸F]氟去氧葡萄糖)的放射性物质。一旦注入，该放射性药物参与例如葡萄糖代谢或蛋白质合成的一些已知人体过程中。发射的正电子在遇到电子之前行进距离非常短，在该点发生湮灭事件，由此电子和正电子湮灭并且转化成两束伽马射线。每束伽马射线具有511keV的能量，并且两束伽马射线指向近似相反的方向。两束伽马射线由PET扫描器中的两个探测器晶体(通常也称作“闪烁体”或“闪烁体晶体”)基本上同时检测，所述两个探测器晶体布置成围绕患者孔的环。由两个探测器晶体对两束伽马射线的同时检测，称为“符合事件”。在PET扫描期间检测和记录的大量符合事件用于确定何处发生湮灭事件并且由此重建患者的图像。

部分数据采集和图像重建处理涉及产生称为柱状图的数据结构。柱状图包括大量单元(cell)，其中每个单元相应于PET扫描器中一对独特的探测器晶体。由于PET扫描器通常包括成千上万的探测器晶体，柱状图通常包括上百万的单元。柱状图的每个单元还存储表示由该对探测器晶体在扫描期间为该单元检测到的符合事件数量的计数值。在扫描结束时，使用柱状图中的数据重建患者的图像。包括扫描中所有数据的完整柱状图通常称作“结果柱状图”。术语“柱状图生成器”通常指的是执行创建柱状图功能的扫描器部件，例如，处理器和存储器。

随着PET扫描器技术的进展，例如，随着探测器晶体变得更快和随着PET扫描器包括更大量的探测器晶体，所需数据采集带宽增加。该增加对柱状图生成器提出了更多要求。概括地，柱状图生成器的功能是对多种类型的事件流的事件进行分离和计数，为每个独特的事件类型提供单独的计数。对于事件流中的每个事件，柱状图生成器读取柱状图的单元中的当前计数值，通过增加或减少其而修改计数值，并且将经修改的值写回单元中。在当前PET扫描器中，柱状图生成器可能需要每秒处理数百万事件。下一代PET扫描器很可能将对柱状图生成功能的速度和存储器利用提出甚至更高的要求。本发明致力于这些需求。

此外，人们推测高分辨率正电子发射断层摄影(PET)飞行时间(Time Of Flight，TOF)信息可以用于提高从PET采集产生的图像的图像质量。飞行时间指的是检测到从给定正电子湮灭产生的两束伽马射线的时间差。TOF与探测器环直径和扫描视野中正电子湮灭的位置有关。PET探测器和采集电子装置定时(timing)分辨率已经发展成使得，亚纳秒分辨率飞行时间差测量可以实现且被证明为是临床成本有效的。

PET原始数据标称地在基于正弦函数图(sinogram)/投影的响应线(LOR)柱状图中收集，以便压缩采集得的数据并且增强图像重建处理的性能。在动态和/或门控扫描模式中，常规的非TOF PET的基于正弦函数图/投影的原始数据通常可以超过64兆字节/采集(帧)和数百兆字节/扫描。TOF PET为正弦函数图/投影增加了另一维度，并且因此在动态和/或门控扫描模式中产生的正弦函数图原始数据尺寸将由TOF维度宽度衡量(最低限度期望在32-64的范围中)，并且超过数百吉字节，并且如果当前使用的技术继续用于TOF采集，则需要显著增加物理存储器。这可能显著增加PET采集子系统的物理存储器成本，并且在重建处理中导致数量级的增加。

由于所期望的重建处理命中和为基于TOF正弦函数图/投影的现场事件流柱状图生成所设计的随机存取存储器(RAM)的成本增加，正在考虑工业应用广泛的备选采集方法和原始数据格式。不同于在此公开的方法和装置，迄今提出的建议将最可能对重建时间造成负面影响，和/或增加从采集结束到为医学诊断呈现图像的时间。

在此所述的用于为现场或未列出的PET TOF符合事件流产生压缩的飞行时间正弦函数图(Compressed Time Of Flight Sinogram)的方法和装置，可以显著减少所需物理存储器的量，并且此外以LOR顺序格式(LOR ordered format)向图像重建处理呈现原始数据，这种格式将显著减少从采集结束到呈现相应图像的处理时间。  

发明内容

在一个方面，一种用于减少对物理存储器需求的方法包括：压缩中间柱状图的子区域以获得压缩结果，并且将压缩的结果存储在物理或虚拟文件中。