[发明专利]一种PET时间标定方法

说明书

本发明公开了一种PET时间标定方法，涉及医学影像设备技术领域，基于动态阈值的双阈值比较器实现时间信号的甄别，包括一个高阈值比较器和一个动态低阈值比较器，高阈值比较器对每个探测通道标定能量参考电压，低阈值比较器对每个探测通道标定时间参考电压。采用高阈值标定各探测通道的能量参考电压，并获取各通道增益比例关系，基于外部源统计各通道的时间柱状图，采用步进迭代的方式获取各通道的时间分辨率，并将各通道时间分辨率最优的阈值作为该通道的最佳低阈值，最终实现对各探测通道时间的精准标定，从而达到了提升TOF‑PET系统时间分辨率及图像质量的目的。

技术领域

本发明涉及医学影像设备技术领域，尤其是一种PET时间标定方法。

背景技术

正电子发射计算机断层显像(Positron Emission Computed Tomography，简称PET)是目前最先进的医疗诊断设备之一。其工作原理是将同位素标记药物注入体内，该放射性核素会释放出正电子，并与体内的负电子快速发生湮灭辐射，并产生两个能量相同，方向相反的γ光子。

PET系统通过采用环绕人体的核探测器装置，可以获取光子被探测器探测到的时间、位置和能量信息，并根据该信息重建图像。常用的核探测器包括由多个闪烁晶体组成的晶体阵列(Crystal array)和光电探测器。其中，晶体阵列用于接收病患体内释放出的光子(例如γ光子)并将其转换成可见光，光电探测器用于将可见光转换成脉冲信号，脉冲信号可以为电压信号或电流信号，其对应的脉冲波形在时间轴上呈现线性上升和指数衰减的特性，因此，通过设置阈值比较器，将脉冲波形上超过阈值的时刻确定为脉冲信号的时间信息，即：脉冲信号的过阈时刻。

PET成像的关键在于γ射线的脉冲信号采集，如何精确获取光子的能量和时间信息，是决定PET成像质量好坏的关键。尤其对于飞行时间(TOF，TimeofFlight)PET的信号采集，精确的时间信息识别是至关重要，可以大幅度降低噪声信号的干扰，为图像重建提供更加精确的信息。

但是现有技术中，通过单一固定阈值鉴别出脉冲信号的时间信息(时刻)与γ光子击中闪烁体的实际时刻有较大差异，这就会导致最终图像信噪比降低。因此，需要一种更为精准的时间标定方法，实现对TOF-PET系统各通道的时间标定，降低原始信号的噪声干扰，最终实现TOF-PET系统时间分辨率的提升。

例如，公布号为CN107843914A的发明专利申请，公布了一种PET时间标定方法和PET系统，通过根据各个探测通道的通道基线值，确定时间标定参考电压和能量标定参考电压，进而确定单位电压延时，可以根据不同通道之间的基线偏差，结合单位电压延时来校正单事件时间，从而使得单事件时间的测定更加准确。

又如，公布号为CN109893154A的发明专利申请，公布了一种基于低秩约束的PET时间校正方法，通过在PET时间校正线性模型的基础上加入低秩约束，提高了对大噪声的鲁棒性，同时再解决问题时采用稀疏最小二乘的方式，可以解决因为大量数据所带来的计算时间问题。同时，本发明使PET系统能够获得更好的时间分辨率，从而利用TOF信息获取更好的空间分辨率，使PET系统能够在医学成像中提供更为准确的信息，为临床诊断提供更好的帮助。

本发明旨在提供一种新的PET时间标定方法，基于动态阈值的双阈值比较器实现时间信号的甄别，采用高阈值标定各探测通道的能量参考电压，并获取各通道增益比例关系，基于外部源统计各通道的时间柱状图，采用步进迭代的方式获取各通道的时间分辨率，并将各通道时间分辨率最优的阈值作为该通道的最佳低阈值，最终实现对各探测通道时间的精准标定，从而达到了提升TOF-PET系统时间分辨率及图像质量的目的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：解决通过单一固定阈值鉴别出脉冲信号的时间信息与γ光子击中闪烁体的实际时刻有较大差异的问题。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：提供一种PET时间标定方法，采用动态阈值的双阈值比较器实现时间信息的甄别，包括以下步骤：