[发明专利]PET系统符合探测响应的生成方法

说明书

技术领域

本公开涉及核医学成像技术领域，具体涉及一种由单光子入射响应符合生成PET系统符合探测响应的方法。

背景技术

核医学成像技术是核科学与核技术在医学诊断中最为典型和直接的应用。核医学成像技术的成像真实，可以完整直接的显示细胞或分子水平的生理和病理过程，能够对肿瘤、心血管、神经系统等许多疾病进行分子水平的早期诊断，不仅代表了医学影像学的发展方向，而且具有广阔的市场前景。

PET(Positron Emission Computed Tomography，正电子发射断层扫描)系统是核医学成像技术领域的一种重要设备，其可有效的探测到注入生物体内的标记了放射性示踪剂的时空分布。由于生物体的病灶组织(如肿瘤)的代谢相对于正常细胞较旺盛，示踪剂在这些组织的分布也较正常细胞多；所以PET系统探测到的这些示踪剂的分布可以提供携带生物体功能信息的图像(如肿瘤的相关信息)，为疾病的早期诊断和研究提供有力的参考。

PET系统可以具有各种不同的几何形状，例如平板PET系统、环形PET系统等等。而其形状主要由PET系统中每个探测器模块的不同排列而形成，但不同形状PET系统的探测原理基本相同。例如，均是在进行扫描前，为生物体注射含有正电子放射性核素的示踪剂，示踪剂中每一个正电子可与生物体内的一个负电子发生湮没生成两个背对背的γ光子即一个γ光子对，这两个γ光子穿过生物体组织，几乎同时打在正电子扫描仪的一对探测器模块上；探测器模块主要由闪烁晶体、光电倍增管以及前端逻辑电路部分组成。当γ光子首先进入闪烁晶体后，闪烁晶体将高能光子信号转化为低能光子，低能光子通过光电倍增管转化为电信号并进行放大，由前端逻辑电路输出至计算机，从而被记录下来；两个探测器模块同时输出的电信号记录下有关上述γ光子对就是一次淹没事件的信息。这样所有的γ光子对都被记录下来，然后经过图像重建，即可获得反映放射性示踪剂分布的图像。上述过程即被称作探测符合。

现有技术中，通常用一些简单的模型来描述上述探测符合响应情况，可以方便地分析PET系统的响应。例如，由于湮没事件产生的两个γ光子是背对背的，可以近似为一条直线，于是可以将上述所记录的这两个探测器模块输出的信号决定的一次湮没事件假想为一条连接这两个探测器模块的闪烁晶体的直线，这条线被称为响应线(Line of Response，LOR)。

在PET系统采集过程中，γ光子入射到探测器模块的闪烁晶体10上会产生晶体间的穿透作用和散射作用，具体可以如图1以及图2中所示。这样所造成的深度效应严重影响了PET系统的图像质量；具体表现为图像分辨率、图像对比度以及信噪比等都会明显的下降。

目前，针对上述问题的主要解决方案是尽可能精确的得到PET系统探测符合响应，然后引入后续的重建算法来较精确的恢复图像。获取PET系统探测符合响应的方法主要有解析计算法、蒙特卡罗模拟法以及实验测量法。其中蒙特卡罗模拟和实验测量方法可以较为准确的得到PET系统的响应函数。现有技术中，有些方法利用蒙特卡罗模拟法或者实验测量法直接得到PET系统符合探测后的特殊点的响应，然后根据一些数学方法和PET系统的对称性来得到整个视野内的PET系统响应情况；本公开所提供的方法中通过蒙特卡罗模拟实验或实际实验测得的数据可重复利用率低，而且测量过程费时费力，对于不同形状的PET系统需要重复测量。

另有一些方法，利用不同角度入射闪烁晶体的单个γ光子入射闪烁晶体的响应情况，将符合探测信号涉及的两个γ光子的这种单光子响应信息符合成PET系统所要的符合探测响应信息，再根据探测器的对称性，得到整个视野中的PET系统响应情况。本公开所提供的方法的关键在于将两个单光子响应信息符合生成符合探测的响应信息的过程是否准确合理。

上述现有方案的方法，对于连续的闪烁晶体而言，将两个γ光子在每个微分点的响应进行乘积的积分。而对于常见的像素闪烁晶体而言，则是将上述积分离散化运算，即两个γ光子入射处产生响应的闪烁晶体的响应进行两两相乘；但是本公开所提供的方法的解析性太强，而PET系统合探测的过程又非常复杂，受到物理因素的影响较多，所以这种方法的准确性欠佳。

发明内容

针对现有技术中的部分或者全部问题，本公开提供一种PET系统符合探测响应的生成方法，从而使得符合过程更加细致、精确，符合结果更加准确、可信，进而提高最终PET系统成像的图像质量。

本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。

根据本公开的一个方面，一种PET系统符合探测响应的生成方法，包括：