Pet系統(tǒng)符合探測(cè)響應(yīng)的生成方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種PET系統(tǒng)符合探測(cè)響應(yīng)的生成方法。S1.利用一曲線方程擬合得到不同入射角度下單光子響應(yīng)的擬合曲線；S2.根據(jù)各所述擬合曲線對(duì)所述曲線方程的各系數(shù)進(jìn)行擬合得到各系數(shù)關(guān)于入射角度的方程，從而獲取不同入射角度下單光子入射的方程；S3.獲取多個(gè)沿多個(gè)指定響應(yīng)線入射的兩個(gè)γ光子的符合響應(yīng)；S4.利用模擬得到的符合響應(yīng)以及不同入射角度下單光子入射的方程二維曲面擬合得到所述多個(gè)指定響應(yīng)線的曲面方程；S5.對(duì)各所述曲面方程的各系數(shù)進(jìn)行二維曲面擬合得到各系數(shù)關(guān)于所述沿指定響應(yīng)線入射的兩個(gè)γ光子入射角度的二維曲面方程，從而獲取單光子響應(yīng)與符合探測(cè)響應(yīng)的關(guān)系方程。本發(fā)明可以提升PET系統(tǒng)成像質(zhì)量。
【專利說(shuō)明】PET系統(tǒng)符合探測(cè)響應(yīng)的生成方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開涉及核醫(yī)學(xué)成像【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種由單光子入射響應(yīng)符合生成PET 系統(tǒng)符合探測(cè)響應(yīng)的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 核醫(yī)學(xué)成像技術(shù)是核科學(xué)與核技術(shù)在醫(yī)學(xué)診斷中最為典型和直接的應(yīng)用。核醫(yī)學(xué) 成像技術(shù)的成像真實(shí)，可以完整直接的顯示細(xì)胞或分子水平的生理和病理過(guò)程，能夠?qū)δ[ 瘤、心血管、神經(jīng)系統(tǒng)等許多疾病進(jìn)行分子水平的早期診斷，不僅代表了醫(yī)學(xué)影像學(xué)的發(fā)展 方向，而且具有廣闊的市場(chǎng)前景。
[0003] PET (Positron Emission Computed Tomography，正電子發(fā)射斷層掃描）系統(tǒng)是核 醫(yī)學(xué)成像【技術(shù)領(lǐng)域】的一種重要設(shè)備，其可有效的探測(cè)到注入生物體內(nèi)的標(biāo)記了放射性示蹤 劑的時(shí)空分布。由于生物體的病灶組織（如腫瘤）的代謝相對(duì)于正常細(xì)胞較旺盛，示蹤劑 在這些組織的分布也較正常細(xì)胞多；所以PET系統(tǒng)探測(cè)到的這些示蹤劑的分布可以提供攜 帶生物體功能信息的圖像（如腫瘤的相關(guān)信息），為疾病的早期診斷和研究提供有力的參 考。
[0004] PET系統(tǒng)可以具有各種不同的幾何形狀，例如平板PET系統(tǒng)、環(huán)形PET系統(tǒng)等等。而 其形狀主要由PET系統(tǒng)中每個(gè)探測(cè)器模塊的不同排列而形成，但不同形狀PET系統(tǒng)的探測(cè) 原理基本相同。例如，均是在進(jìn)行掃描前，為生物體注射含有正電子放射性核素的示蹤劑， 示蹤劑中每一個(gè)正電子可與生物體內(nèi)的一個(gè)負(fù)電子發(fā)生湮沒(méi)生成兩個(gè)背對(duì)背的Y光子即 一個(gè)Y光子對(duì)，這兩個(gè)Y光子穿過(guò)生物體組織，幾乎同時(shí)打在正電子掃描儀的一對(duì)探測(cè)器 模塊上；探測(cè)器模塊主要由閃爍晶體、光電倍增管以及前端邏輯電路部分組成。當(dāng)Y光子 首先進(jìn)入閃爍晶體后，閃爍晶體將高能光子信號(hào)轉(zhuǎn)化為低能光子，低能光子通過(guò)光電倍增 管轉(zhuǎn)化為電信號(hào)并進(jìn)行放大，由前端邏輯電路輸出至計(jì)算機(jī)，從而被記錄下來(lái)；兩個(gè)探測(cè)器 模塊同時(shí)輸出的電信號(hào)記錄下有關(guān)上述Y光子對(duì)就是一次淹沒(méi)事件的信息。這樣所有的 Y光子對(duì)都被記錄下來(lái)，然后經(jīng)過(guò)圖像重建，即可獲得反映放射性示蹤劑分布的圖像。上述 過(guò)程即被稱作探測(cè)符合。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)中，通常用一些簡(jiǎn)單的模型來(lái)描述上述探測(cè)符合響應(yīng)情況，可以方便地 分析PET系統(tǒng)的響應(yīng)。例如，由于湮沒(méi)事件產(chǎn)生的兩個(gè)γ光子是背對(duì)背的，可以近似為一條 直線，于是可以將上述所記錄的這兩個(gè)探測(cè)器模塊輸出的信號(hào)決定的一次湮沒(méi)事件假想為 一條連接這兩個(gè)探測(cè)器模塊的閃爍晶體的直線，這條線被稱為響應(yīng)線（Line of Response, L0R)。
[0006] 在PET系統(tǒng)采集過(guò)程中，γ光子入射到探測(cè)器模塊的閃爍晶體10上會(huì)產(chǎn)生晶體 間的穿透作用和散射作用，具體可以如圖1以及圖2中所示。這樣所造成的深度效應(yīng)嚴(yán)重 影響了 PET系統(tǒng)的圖像質(zhì)量；具體表現(xiàn)為圖像分辨率、圖像對(duì)比度以及信噪比等都會(huì)明顯 的下降。
[0007] 目前，針對(duì)上述問(wèn)題的主要解決方案是盡可能精確的得到PET系統(tǒng)探測(cè)符合響 應(yīng)，然后引入后續(xù)的重建算法來(lái)較精確的恢復(fù)圖像。獲取PET系統(tǒng)探測(cè)符合響應(yīng)的方法主 要有解析計(jì)算法、蒙特卡羅模擬法以及實(shí)驗(yàn)測(cè)量法。其中蒙特卡羅模擬和實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法可 以較為準(zhǔn)確的得到PET系統(tǒng)的響應(yīng)函數(shù)?，F(xiàn)有技術(shù)中，有些方法利用蒙特卡羅模擬法或者 實(shí)驗(yàn)測(cè)量法直接得到PET系統(tǒng)符合探測(cè)后的特殊點(diǎn)的響應(yīng)，然后根據(jù)一些數(shù)學(xué)方法和PET 系統(tǒng)的對(duì)稱性來(lái)得到整個(gè)視野內(nèi)的PET系統(tǒng)響應(yīng)情況；本公開所提供的方法中通過(guò)蒙特卡 羅模擬實(shí)驗(yàn)或?qū)嶋H實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)可重復(fù)利用率低，而且測(cè)量過(guò)程費(fèi)時(shí)費(fèi)力，對(duì)于不同形 狀的PET系統(tǒng)需要重復(fù)測(cè)量。
[0008] 另有一些方法，利用不同角度入射閃爍晶體的單個(gè)Y光子入射閃爍晶體的響應(yīng) 情況，將符合探測(cè)信號(hào)涉及的兩個(gè)Y光子的這種單光子響應(yīng)信息符合成PET系統(tǒng)所要的符 合探測(cè)響應(yīng)信息，再根據(jù)探測(cè)器的對(duì)稱性，得到整個(gè)視野中的PET系統(tǒng)響應(yīng)情況。本公開所 提供的方法的關(guān)鍵在于將兩個(gè)單光子響應(yīng)信息符合生成符合探測(cè)的響應(yīng)信息的過(guò)程是否 準(zhǔn)確合理。
[0009] 上述現(xiàn)有方案的方法，對(duì)于連續(xù)的閃爍晶體而言，將兩個(gè)Y光子在每個(gè)微分點(diǎn)的 響應(yīng)進(jìn)行乘積的積分。而對(duì)于常見的像素閃爍晶體而言，則是將上述積分離散化運(yùn)算，即兩 個(gè)Y光子入射處產(chǎn)生響應(yīng)的閃爍晶體的響應(yīng)進(jìn)行兩兩相乘；但是本公開所提供的方法的 解析性太強(qiáng)，而PET系統(tǒng)合探測(cè)的過(guò)程又非常復(fù)雜，受到物理因素的影響較多，所以這種方 法的準(zhǔn)確性欠佳。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的部分或者全部問(wèn)題，本公開提供一種PET系統(tǒng)符合探測(cè)響應(yīng)的 生成方法，從而使得符合過(guò)程更加細(xì)致、精確，符合結(jié)果更加準(zhǔn)確、可信，進(jìn)而提高最終PET 系統(tǒng)成像的圖像質(zhì)量。
[0011] 本公開的其他特性和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)下面的詳細(xì)描述變得顯然，或部分地通過(guò)本公開 的實(shí)踐而習(xí)得。
[0012] 根據(jù)本公開的一個(gè)方面，一種PET系統(tǒng)符合探測(cè)響應(yīng)的生成方法，包括：
[0013] 一種PET系統(tǒng)符合探測(cè)響應(yīng)的生成方法，其特征在于，包括：
[0014] S1.利用一曲線方程擬合得到不同入射角度下單光子響應(yīng)的擬合曲線；
[0015] S2.根據(jù)各所述擬合曲線對(duì)所述曲線方程的各系數(shù)進(jìn)行擬合得到各系數(shù)關(guān)于入射 角度的方程，從而獲取不同入射角度下單光子入射的方程；
[0016] S3.獲取多個(gè)沿多個(gè)指定響應(yīng)線入射的兩個(gè)γ光子的符合響應(yīng)；
[0017] S4.利用模擬得到的符合響應(yīng)以及不同入射角度下單光子入射的方程二維曲面擬 合得到所述多個(gè)指定響應(yīng)線的曲面方程；
[0018] S5.對(duì)各所述曲面方程的各系數(shù)進(jìn)行二維曲面擬合得到各系數(shù)關(guān)于所述沿指定響 應(yīng)線入射的兩個(gè)Y光子入射角度的二維曲面方程，從而獲取單光子響應(yīng)與符合探測(cè)響應(yīng) 的關(guān)系方程。
[0019] 在本公開的一種示例實(shí)施方式中，所述步驟S1包括：
[0020] 對(duì)所述PET系統(tǒng)中探測(cè)器模塊的閃爍晶體進(jìn)行編號(hào)；
[0021] 設(shè)所述曲線方程為Ch, a2, a3, a4......an ;x);其中a2, a3, a4…an為所述曲線方 程的系數(shù)，X為單光子入射的閃爍晶體編號(hào)；
[0022] 根據(jù)所述曲線方程，對(duì)不同入射角度下單光子響應(yīng)擬合得到擬合曲線C(an，a 21， a3i，a41......anl ;x)......C(alm, a2m, a3m, a4m......;x);其中，m 為擬合曲線的個(gè)數(shù)。
[0023] 在本公開的一種示例實(shí)施方式中，所述擬合曲線的個(gè)數(shù)多于所述曲線方程系數(shù)的 個(gè)數(shù)。
[0024] 在本公開的一種示例實(shí)施方式中，所述步驟S2包括：
[0025] 根據(jù)各所述擬合曲線對(duì)所述曲線方程的各系數(shù)進(jìn)行擬合得到各系數(shù)關(guān)于入射角 度 Θ 的方程 4(0),4( Θ)，Α3(Θ)，Α4(Θ)，……Αη(θ);
[0026] 得到不同入射角度下單光子入射的方程…… Αη( Θ ) ;x]，記作 C[ θ ;χ]。
[0027] 在本公開的一種示例實(shí)施方式中，所述步驟S3包括：
[0028] 所述步驟S3中，利用蒙特卡羅仿真模擬獲取所述多個(gè)沿多個(gè)指定響應(yīng)線入射的 兩個(gè)Υ光子的符合響應(yīng)。
[0029] 在本公開的一種示例實(shí)施方式中，所述多個(gè)指定響應(yīng)線為處于不同位置的響應(yīng) 線。
[0030] 在本公開的一種示例實(shí)施方式中，所述步驟S4包括：
[0031] 對(duì)于任一所述指定響應(yīng)線，設(shè)所述曲面方程為：
[0032] SIX, b2，b3, b4......bn ;& ( Θ i ;xa)，C2 ( Θ 2 ;xb)];其中 b2，b3, b4-bn 為所述曲面方 程的系數(shù)；所述xa，xb為所述指定響應(yīng)線對(duì)應(yīng)的兩個(gè)閃爍晶體的編號(hào)；
[0033] 將所述步驟S2中得到的方程C[ θ ;x]代入所述曲面方程得到所述指定響應(yīng)線的 曲面方程為S(xa，xb);
[0034] 對(duì)于每一所述指定響應(yīng)線，用所述曲面方程S(xa，xb)以^，x b變量進(jìn)行二維曲面擬 合，得到各指定響應(yīng)線的曲面方程SlXi, b2i，b3i, bybni ;& ( Θ i ;xai), c2( Θ 2 ;xbi)];其中i 為各所述指定響應(yīng)線的編號(hào)。
[0035] 在本公開的一種示例實(shí)施方式中，所述步驟S5包括：
[0036] 對(duì)各所述曲面方程的各系數(shù)進(jìn)行二維曲面擬合得到各系數(shù)關(guān)于所述沿指定響應(yīng) 線入射的兩個(gè)Y光子入射角度0 a，的曲面方程也（93, 0b)，B2(0a，0b)，B3(0 a，0b)， B4(ea，0b)，……B n(0a，0b);
[0037] 得到單光子響應(yīng)與符合探測(cè)響應(yīng)的關(guān)系方程為：
[0038] Θ^,Β^Θ^ 0^,63(0^ θ2)……θ2) 4(0。 X)，C2( θ 2 ;χ2)]
[0039] 在本公開的一種示例實(shí)施方式中，所述曲線擬合以及曲面擬合通過(guò)Matlab軟件 中的擬合數(shù)據(jù)包實(shí)現(xiàn)。
[0040] 在本公開的實(shí)施例所提供PET系統(tǒng)符合探測(cè)響應(yīng)的生成方法中，通過(guò)精準(zhǔn)的蒙卡 模擬實(shí)驗(yàn)，引入PET系統(tǒng)符合探測(cè)的多個(gè)的先驗(yàn)數(shù)據(jù)，使得符合過(guò)程更加細(xì)致、精確，符合 結(jié)果更加準(zhǔn)確、可信，從而提高了最終PET系統(tǒng)成像的圖像質(zhì)量。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0041] 通過(guò)參照附圖詳細(xì)描述其示例實(shí)施方式，本公開的上述和其它特征及優(yōu)點(diǎn)將變得 更加明顯。
[0042] 圖1是入射Y光子在閃爍晶體間的穿透作用示意圖；
[0043] 圖2是入射Υ光子在閃爍晶體間的散射作用示意圖；
[0044] 圖3是本公開一種實(shí)施方式中PET系統(tǒng)符合探測(cè)響應(yīng)的生成方法的流程示意圖；
[0045] 圖4A是不同角度下Y光子的入射響應(yīng)示意圖；
[0046] 圖4B是不同角度下的單光子響應(yīng)示意圖；
[0047] 圖5是Y光子沿不同響應(yīng)線入射的示意圖；
[0048] 圖6是Y光子沿圖5中某一響應(yīng)線入射的放大示意圖；
[0049] 圖7是單光子入射響應(yīng)在各閃爍晶體中的不對(duì)稱分布示意圖；
[0050] 圖8是高斯分段分布函數(shù)曲線示意圖；
[0051] 圖9是響應(yīng)線組織方式示意圖；
[0052] 圖10是Y光子沿所述指定響應(yīng)線兩端的閃爍晶體入射角度示意圖。
[0053] 附圖標(biāo)記說(shuō)明：
[0054] 10:閃爍晶體
[0055] 20:響應(yīng)線
[0056] S1-S5 :步驟

【具體實(shí)施方式】
[0057] 現(xiàn)在將參考附圖更全面地描述示例實(shí)施方式。然而，示例實(shí)施方式能夠以多種形 式實(shí)施，且不應(yīng)被理解為限于在此闡述的實(shí)施方式；相反，提供這些實(shí)施方式使得本公開將 全面和完整，并將示例實(shí)施方式的構(gòu)思全面地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。在圖中相同的附 圖標(biāo)記表示相同或類似的結(jié)構(gòu)，因而將省略它們的詳細(xì)描述。
[0058] 此外，所描述的特征、結(jié)構(gòu)或特性可以以任何合適的方式結(jié)合在一個(gè)或更多實(shí)施 例中。在下面的描述中，提供許多具體細(xì)節(jié)從而給出對(duì)本公開的實(shí)施例的充分理解。然而， 本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到，可以實(shí)踐本公開的技術(shù)方案而沒(méi)有所述特定細(xì)節(jié)中的一個(gè)或更 多，或者可以采用其它的方法、組元、材料等。在其它情況下，不詳細(xì)示出或描述公知結(jié)構(gòu)、 材料或者操作以避免模糊本公開的各方面。
[0059] 本示例實(shí)施方式中提供了一種由單光子入射響應(yīng)符合生成PET系統(tǒng)符合探測(cè)響 應(yīng)的方法。如圖3中所示，該方法可以包括以下步驟：
[0060] S1.利用一曲線方程擬合得到不同入射角度下單光子響應(yīng)的擬合曲線；
[0061] S2.根據(jù)各所述擬合曲線對(duì)所述曲線方程的各系數(shù)進(jìn)行擬合得到各系數(shù)關(guān)于入射 角度的方程，從而獲取不同入射角度下單光子入射的方程；
[0062] S3.獲取多個(gè)沿多個(gè)指定響應(yīng)線入射的兩個(gè)Y光子的符合響應(yīng)；
[0063] S4.利用模擬得到的符合響應(yīng)以及不同入射角度下單光子入射的方程二維曲面擬 合得到所述多個(gè)指定響應(yīng)線的曲面方程；
[0064] S5.對(duì)各所述曲面方程的各系數(shù)進(jìn)行二維曲面擬合得到各系數(shù)關(guān)于所述沿指定響 應(yīng)線入射的兩個(gè)Y光子入射角度的二維曲面方程，從而獲取單光子響應(yīng)與符合探測(cè)響應(yīng) 的關(guān)系方程。
[0065] 在該P(yáng)ET系統(tǒng)符合探測(cè)響應(yīng)的生成方法中，通過(guò)引入PET系統(tǒng)符合探測(cè)的多個(gè)的 先驗(yàn)數(shù)據(jù)，使得符合過(guò)程更加細(xì)致、精確，符合結(jié)果更加準(zhǔn)確、可信，從而提高了最終PET系 統(tǒng)成像的圖像質(zhì)量。
[0066] 下面對(duì)上述步驟S1-S5分別加以詳細(xì)的說(shuō)明。
[0067] S1.利用一維曲線方程擬合得到不同入射角度下單光子響應(yīng)的擬合曲線；本示例 實(shí)施方式中，該步驟可以如下：
[0068] 該步驟中主要輸入為已經(jīng)得到的單光子在不同角度下入射到閃爍晶體陣列的響 應(yīng)。在PET系統(tǒng)探測(cè)器模塊的閃爍晶體大小和材料一定的情況下，γ光子在閃爍晶體上穿 透的數(shù)目和響應(yīng)情況主要由入射角度決定，例如圖4A中所示，入射角度不同，得到的響應(yīng) 也不同。一般而言，入射角度越大，其穿透的閃爍晶體10數(shù)目越多，響應(yīng)情況越復(fù)雜。圖4B 為三個(gè)入射角度下的響應(yīng)曲線20 ;為方便計(jì)算，本示例實(shí)施方式中對(duì)所述PET系統(tǒng)中探測(cè) 器模塊的閃爍晶體10進(jìn)行了編號(hào)；在圖4B中，編號(hào)為7的閃爍晶體即為入射閃爍晶體。 [0069] 用相同的一維曲線方程對(duì)不同入射角度的這種單光子響應(yīng)進(jìn)行擬合，可以得出不 同入射角度下的多個(gè)擬合曲線。設(shè)曲線方程為：
[0070] C(a1； a2, a3, a4......an ；x)；
[0071] 其中ai，a2, a3，a4?an為所述曲線方程所涉及至I撤系數(shù)，x為單光子入射的閃爍晶 體10編號(hào)，其為該曲線方程的變量。
[0072] 根據(jù)所述曲線方程，對(duì)于不同入射角度下單光子響應(yīng)可以擬合得到多個(gè)擬合曲 線·
[0073] C (Sin，&21，&31，&41 ······ &nl ;X)，
[0074] C (a12, a22，已32，已42......an2 ;x)，
[0075] C (a13, a23，a33, a43......an3 ;x)，
[0076] C (&14，&24，&34，&44^ · " · · &n4 ;X)，
[0077] ......
[0078] C (alm, a2m，a3m, a4m......a· ;x);
[0079] 其中，m為擬合曲線的個(gè)數(shù)；為了方便計(jì)算，一般要求所述擬合曲線的個(gè)數(shù)多于所 述曲線方程系數(shù)的個(gè)數(shù)。
[0080] S2.根據(jù)各所述擬合曲線對(duì)所述曲線方程的各系數(shù)進(jìn)行擬合得到各系數(shù)關(guān)于入射 角度的方程，從而獲取不同入射角度下單光子入射的方程；本示例實(shí)施方式中，該步驟可以 如下：
[0081] 對(duì)于步驟1中得到的一系列曲線方程C(an, a21，a31, a41......anl ;x), C(a12, a22, a32> a42......an2 ；x)?C (a13, a23? a33, a43......an3 ；x)?C (a14, a24j a34, a44......an4 ；x),......C (alm, a2m? a3m, a4m......;x)，其中的系數(shù)ap a2，a3, a4......an可以看作是入射角Θ的離散分布，即ai? Θ , a2 ?Θ , a3 ?Θ , a4 ?Θ ,......, an ?Θ。
[0082] 對(duì)所述曲線方程的各系數(shù)進(jìn)行擬合得到各系數(shù)關(guān)于入射角度Θ的方程：
[0083] Ai( θ ),Α2( θ ),Α3( θ ),Α4( θ ),……Αη(θ);
[0084] 這樣，則可以得到不同入射角度下單光子入射的方程：
[0085] 0^(0),4(0)^3(0)^4( Θ ),……Αη(θ) ;x];
[0086] 所以C還可以記作：
[0087] C[ θ ；χ] 0
[0088] S3.獲取多個(gè)沿多個(gè)指定響應(yīng)線20入射的兩個(gè)Υ光子的符合響應(yīng)；本示例實(shí)施 方式中，該步驟可以如下：
[0089] 本方法的關(guān)鍵技術(shù)之一在于能夠引入符合探測(cè)先驗(yàn)性信息，使得符合過(guò)程更加可 靠。因此本示例實(shí)施方式中可以利用蒙特卡羅仿真模擬得到沿不同響應(yīng)線20入射的兩個(gè) Y光子在PET系統(tǒng)中的符合響應(yīng)的情況，如圖5中所示。本示例實(shí)施方式中，仿真得到的符 合響應(yīng)是以兩端閃爍晶體編號(hào)進(jìn)行記錄。圖6顯示了沿其中一條響應(yīng)線20入射的放大圖。 所以Y光子沿每一條響應(yīng)線20方向入射的響應(yīng)均可看作為關(guān)于兩端閃爍晶體編號(hào)x a，xb 的散點(diǎn)分布。在選擇所述指定響應(yīng)線時(shí)，引入的先驗(yàn)數(shù)據(jù)越多越好，但是考慮到實(shí)驗(yàn)條件， 可以盡量能選取差別較大的具有代表性的響應(yīng)線20,即可以取處于不同位置的響應(yīng)線20 來(lái)進(jìn)行仿真模擬。
[0090] S4.利用模擬得到的符合響應(yīng)以及不同入射角度下單光子入射的方程二維曲面擬 合得到所述多個(gè)指定響應(yīng)線的曲面方程；本示例實(shí)施方式中，該步驟可以如下：
[0091] 對(duì)于任一所述指定響應(yīng)線，將擬合的二維曲面方程設(shè)為以兩個(gè)單光子入射角度響 應(yīng)為變量的方程：
[0092] S [b" b2, b3, b4......bn ;& ( Θ i ;xa)，C2 ( Θ 2 ;xb)];
[0093] 其中汕1，132，133，13 4?比是相應(yīng)的參數(shù)列，即為所述曲面方程的系數(shù)；(：1(01; xa)，C2( Θ 2 ;Xb)即步驟S3中得到的方程，是兩個(gè)對(duì)應(yīng)的變量。對(duì)于每個(gè)所述指定響應(yīng)線，Θ i 和Θ 2都是確定值，Xa，Xb分別為Q C2的變量。在步驟S3中提到，蒙特卡羅仿真模擬得出的 符合響應(yīng)是以兩端閃爍晶體即閃爍晶體對(duì)的編號(hào)記錄的，所以Y光子沿每一條響應(yīng)線20 方向入射的響應(yīng)均可看作關(guān)于兩端閃爍晶體編號(hào)x a，xb的散點(diǎn)分布。
[0094] 將步驟S3中得到的方程代入所述曲面方程，可以得到xa，xb為變量的方程，即
[0095] S (xa, xb)
[0096] 此時(shí)由于對(duì)于每個(gè)指定響應(yīng)線，Θ i和Θ 2都是給定的值，所以 〇[^(0)，4(0)^3(0),^(0),……Α η(θ) ;χ]中的 4(0),4( Θ)，Α3(Θ)，Α4(Θ),…… Αη( Θ )都是確定的值，因此，此時(shí)擬合的方程中只有t^，b2, b3, b4*"bn是未知量。
[0097] 對(duì)于每一所述指定響應(yīng)線，通過(guò)上述的曲面方程SIX, b2, b3, b4......bn ；〇! ( Θ j ； xa)，C2(02;Xb)]以Xa，Xb為變量進(jìn)行二維曲面擬合，可以得到一列各指定響應(yīng)線的曲 面方矛王：S [bn, b21，b31, b41 …bnl S[b12, b22，b32, b42 …;C^ ( Θ 丄； xi)，C2 ( Θ 2 ;x2) ]，S [b13, b23，b33, b43…bn3 ;C^ ( Θ i ，C2 ( Θ 2 ;x2)]......。
[0098] S5.對(duì)各所述曲面方程的各系數(shù)進(jìn)行二維曲面擬合得到各系數(shù)關(guān)于所述沿指定響 應(yīng)線入射的兩個(gè)Y光子入射角度的二維曲面方程，從而獲取單光子響應(yīng)與符合探測(cè)響應(yīng) 的關(guān)系方程；本示例實(shí)施方式中，該步驟可以如下：
[0099] 在步驟 S4 得到的一列曲面方程 S[bn, b21，b31, b41 …bnl ;& ( Θ i ;Xl), C2( θ 2 ;χ2)]， S [b12, b22，b32, b42…bn2 ;C^ ( Θ i :叉），C2 ( θ 2 ;χ2) ]，S [b13, b23，b33, b43…bn3 ;C^ ( Θ i :叉），C2 ( θ 2 ; x2) 1......中系數(shù)bp b2，b3, b4......bn都各不相同，但是對(duì)于每個(gè)具體的指定響應(yīng)線，兩個(gè)γ光 子的入射角度Θ^Ρ θ2都是給定的，于是bi，b2，b3，b4……b n可以看作為Θ^Ρ 02的散點(diǎn)分 布；即 h ?（θ Θ 2)，b2 ?（θ Θ 2)，b3 ?（θ Θ 2)，b4 ?（θ Θ 2)，......bn?（θ Θ 2)。 對(duì)各系數(shù)進(jìn)行二維曲面擬合得到各系數(shù)關(guān)于所述沿指定響應(yīng)線入射的兩個(gè)Y光子入射 角度 ea，二維曲面方程：Bl(ea，0b)，B 2(0a，0b)，B3(0a，0 b)，B4(0a，0b)，…… Bn(9a，0b)。這樣就找到了單光子響應(yīng)與符合探測(cè)響應(yīng)的關(guān)系方程為：
[0100] 0,),62(0^ Θ2), 63(0^ 0,),64(0^ Θ2)……θ2) 4(0。 X)，C2( θ 2 ;χ2)]
[0101] 這個(gè)關(guān)系方程可以直接作為每次符合過(guò)程的計(jì)算關(guān)系式，繼而代入后續(xù)的圖像重 建過(guò)程。
[0102] 值得注意的是，本公開所提供的方法中多次用到了擬合的過(guò)程，擬合方程的選取 是關(guān)鍵點(diǎn)之一。擬合方程選取的越精確，符合過(guò)程也就越精確。本示例實(shí)施方式中，曲線擬 合以及曲面擬合可以通過(guò)Matlab軟件中的擬合數(shù)據(jù)包進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。
[0103] 上述方法過(guò)程在具有相同規(guī)格閃爍晶體的各種PET系統(tǒng)中只需進(jìn)行一次即可，得 到的關(guān)系方程與PET系統(tǒng)狀無(wú)關(guān)。另外，本公開所提供的方法在引入符合先驗(yàn)性條件的時(shí) 候，只需用特定的一個(gè)PET系統(tǒng)進(jìn)行即可，因?yàn)榇朔椒ㄖ辉谟诘贸龇线^(guò)程相對(duì)于兩端入 射角的關(guān)系，而不針對(duì)PET系統(tǒng)的形狀。
[0104] 進(jìn)一步的，本示例實(shí)施方式中還提供了一種上述方法的具體實(shí)施例；其具體可以 如下所述：
[0105] 結(jié)合單光子入射在各閃爍晶體的分布特點(diǎn)，如圖7中所示，當(dāng)入射角度越大時(shí)，其 兩邊呈不對(duì)稱分布。所以本示例實(shí)施方式中可以采用分段擬合的方法，當(dāng)然其也可以采用 其他的曲線公式進(jìn)行擬合。以采用分段一維高斯曲線進(jìn)行擬合為例，其中以峰值為分界線 的分段擬合曲線示意圖如圖8所示，其公式如下，：
[0106]

【權(quán)利要求】
1. 一種PET系統(tǒng)符合探測(cè)響應(yīng)的生成方法，其特征在于，包括：
51. 利用一曲線方程擬合得到不同入射角度下單光子響應(yīng)的擬合曲線；
52. 根據(jù)各所述擬合曲線對(duì)所述曲線方程的各系數(shù)進(jìn)行擬合得到各系數(shù)關(guān)于入射角度 的方程，從而獲取不同入射角度下單光子入射的方程；
53. 獲取多個(gè)沿多個(gè)指定響應(yīng)線入射的兩個(gè)γ光子的符合響應(yīng)；
54. 利用模擬得到的符合響應(yīng)以及不同入射角度下單光子入射的方程二維曲面擬合得 到所述多個(gè)指定響應(yīng)線的曲面方程；
55. 對(duì)各所述曲面方程的各系數(shù)進(jìn)行二維曲面擬合得到各系數(shù)關(guān)于所述沿指定響應(yīng)線 入射的兩個(gè)Y光子入射角度的二維曲面方程，從而獲取單光子響應(yīng)與符合探測(cè)響應(yīng)的關(guān) 系方程。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的PET系統(tǒng)符合探測(cè)響應(yīng)的生成方法，其特征在于，所述步驟 S1包括： 對(duì)所述PET系統(tǒng)中探測(cè)器模塊的閃爍晶體進(jìn)行編號(hào)； 設(shè)所述曲線方程為C(ai，a2, a3，a4……an ;x);其中&1，a2, a3, a^·· an為所述曲線方程的 系數(shù)，x為單光子入射的閃爍晶體編號(hào)； 根據(jù)所述曲線方程，對(duì)不同入射角度下單光子響應(yīng)擬合得到擬合曲線C(an，a21， a3i，a41......anl ;x)......C(alm, a2m, a3m, a4m......;x);其中，m 為擬合曲線的個(gè)數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的PET系統(tǒng)符合探測(cè)響應(yīng)的生成方法，其特征在于，所述擬合曲 線的個(gè)數(shù)多于所述曲線方程系數(shù)的個(gè)數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的PET系統(tǒng)符合探測(cè)響應(yīng)的生成方法，其特征在于，所述步驟 S2包括： 根據(jù)各所述擬合曲線對(duì)所述曲線方程的各系數(shù)進(jìn)行擬合得到各系數(shù)關(guān)于入射角度Θ 的方程 AJ θ )，Α2( θ )，Α3( θ )，Α4( Θ )，......Αη( θ ); 得到不同入射角度下單光子入射的方程： 〇[^(0)，4(0)^3(0),^(0),……Αη(θ) ;x],記作 C[0 ;x]。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的PET系統(tǒng)符合探測(cè)響應(yīng)的生成方法，其特征在于，所述步驟 S3包括： 所述步驟S3中，利用蒙特卡羅仿真模擬獲取所述多個(gè)沿多個(gè)指定響應(yīng)線入射的兩個(gè) Y光子的符合響應(yīng)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的PET系統(tǒng)符合探測(cè)響應(yīng)的生成方法，其特征在于，所述多個(gè)指 定響應(yīng)線為處于不同位置的響應(yīng)線。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的PET系統(tǒng)符合探測(cè)響應(yīng)的生成方法，其特征在于，所述步驟 S4包括： 對(duì)于任一所述指定響應(yīng)線，設(shè)所述曲面方程為： SIX, b2，b3, b4......bn A ( Θ i ;xa), c2( Θ 2 ;xb)];其中 bi, b2，b3, V"bn為所述曲面方程的 系數(shù)；所述xa，xb為所述指定響應(yīng)線對(duì)應(yīng)的兩個(gè)閃爍晶體的編號(hào)； 將所述步驟S2中得到的方程C[ θ ;x]代入所述曲面方程得到所述指定響應(yīng)線的曲面 方程為S (xa，xb); 對(duì)于每一所述指定響應(yīng)線，利用所述曲面方程S(xa，xb)以所述xa，x b變量進(jìn)行二維曲面 擬合，得到各指定響應(yīng)線的曲面方程S[bn, b2i，b3i, bybni ;&( Θ i ;Xai)，C2( θ 2 ;Xbi)];其中 i為各所述指定響應(yīng)線的編號(hào)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的PET系統(tǒng)符合探測(cè)響應(yīng)的生成方法，其特征在于，所述步驟 S5包括： 對(duì)各所述曲面方程的各系數(shù)進(jìn)行二維曲面擬合得到各系數(shù)關(guān)于所述沿指定響應(yīng)線入 射的兩個(gè)Y光子入射角度9a，0b的曲面方程：0b)，B2(0 a，0b)，B3(0a，0b)， B 4(ea，0b)，……Bn(0a，0 b); 得到單光子響應(yīng)與符合探測(cè)響應(yīng)的關(guān)系方程為： Θ^,Β^Θ^ 0^,3(9^ θ2)……Βη( Θ Θ 2) ;Ci( Θ i ; Χ1)，。2 ( 9 2 ;X2)]。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1-8任意一項(xiàng)所述的PET系統(tǒng)符合探測(cè)響應(yīng)的生成方法，其特征在于， 所述曲線擬合以及曲面擬合通過(guò)Matlab軟件中的擬合數(shù)據(jù)包實(shí)現(xiàn)。
【文檔編號(hào)】A61B6/03GK104146726SQ201410409253
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月19日
【發(fā)明者】樊馨, 曹學(xué)香, 劉雙全, 孫校麗, 贠明凱, 孫翠麗, 周小林, 王海鵬, 魏存峰, 劉寶東, 李道武, 魏龍 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所