[发明专利]用于PET探测器的符合响应线定位方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于正电子发射断层成像(Positron emission tomography,PET)技术领域，具体涉及一种用于PET探测器的符合响应线定位方法及装置。

背景技术

PET是一种顶尖的核医学成像技术，具有非侵入性和功能性显像的特点，因而被广泛应用于预临床研究及临床疾病诊断。

PET系统的核心部件为用闪烁晶体模块耦合光电倍增管阵列形成的探测器。PET系统的工作原理为：当放射性药物衰变产生正电子，并迅速与周围组织负电子湮灭产生一对背对背的511keV伽马光子，这对光子分别入射到PET的两个探测器模块，并在探测器模块发生作用而被探测，最终形成一条符合响应线。通过测量大量的符合响应线，并以特定的图像重建算法，如滤波反投影或迭代重建算法可以重建出放射性药物的三维分布图。511keV射线在探测器模块上的物理作用主要包括光电效应和康普顿散射。如果发生光电效应，射线将只作用于探测器上的一个位置，沉积能量，转化为可见光后被光电探测器探测，此时探测到的位置较为精确。当发生康普顿散射时，射线将沉积一定的能量后改变运动方向，之后射线可能逃逸出探测器或再次在探测器中沉积能量，对上述情况，511keV光子将有很大概率在探测器上有两个及以上作用位置。传统探测器无法甄别多个探测位置，只能获得多个沉积能量的平均位置，该平均位置与射线的第一个入射位置会有较大的绝对误差，导致符合响应线判定误差较大。

目前新型闪烁探测器采用较小闪烁晶体阵列和新型的光电探测器，如雪崩光电二极管和硅光电倍增管，可以解码射线作用于闪烁探测模块的三维位置信息，使用多通道读出，同时可以探测到单个伽马粒子在三维晶体模块上的多个作用的位置、能量和时间信息。但上述时间信息仅可以作为符合事件的判定，以目前的时间分辨率无法区分多个位置作用事件的先后信息。因此仍无法甄别康普顿散射的首次作用位置。对于探测器上的散射事件，符合响应线的定位精度较差。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决无法甄别康普顿散射的首次作用位置的技术问题。

为此，本发明的目的在于提出一种简便可靠的用于PET探测器的符合响应线定位方法及装置。

为实现上述目的，根据本发明实施例的用于PET探测器的符合响应线定位方法，可以包括以下步骤：PET探测器检测一对符合事件中产生的第一光子和第二光子，检测到所述第一光子和第二光子分别在所述PET探测器上发生M次和N次作用，记录对应的位置信息和能量信息；当M或N不同时为1时，枚举所有的首次康普顿散射的可能运动轨迹，其中，当M>1且N＝1时枚举所有第一光子发生第一次康普顿散射的可能运动轨迹，得到种可能运动轨迹，当M＝1且N>1时枚举所有第二光子发生第一次康普顿散射的可能运动轨迹，得到种可能运动轨迹，当M>1且N>1时得到种可能运动轨迹；以及遍历计算每条可能运动轨迹下的理论散射角余弦值与测量散射角余弦值的绝对误差，根据绝对误差最小的可能运动轨迹确定真实的符合响应线。

根据本发明实施例的用于PET探测器的符合响应线定位方法，能够辨识出多次康普顿散射的首次作用位置，绘制出符合响应线，具有简便可靠的优点。

在本发明的一个实施例中，所述理论散射角余弦值的计算公式为：其中θ'为理论散射角，m_e为电子质量，c为光速，E_r为入射粒子能量，E_r'为假定的首次作用位置的沉积能量。

在本发明的一个实施例中，所述测量散射角余弦值根据所述位置信息计算通过坐标运算得到。

在本发明的一个实施例中，当M>1且N>1时,先分别近似确定所述第一光子的首次作用位置和所述第二光子的首次作用位置，然后相连得到所述符合响应线。

在本发明的一个实施例中，所述PET探测器为圆环形或多边环形的三维PET探测器。