偶發(fā)同時計數(shù)推定方法以及偶發(fā)同時計數(shù)推定裝置制造方法
【專利摘要】根據(jù)實施方式，偶發(fā)同時計數(shù)推定方法取得包含TOF信息的TOF列表模式計數(shù)數(shù)據(jù)，不使用TOF信息地將所取得的TOF列表模式計數(shù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成包含隨機計數(shù)值的4D原始正弦圖計數(shù)數(shù)據(jù)，為了生成4D插補正弦圖計數(shù)數(shù)據(jù)，對4D原始正弦圖計數(shù)數(shù)據(jù)進行插補，為了除去噪音，對4D插補正弦圖計數(shù)數(shù)據(jù)使用低通濾波器，將使用低通濾波器得到的4D插補正弦圖計數(shù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成使用濾波器得到的4D原始正弦圖計數(shù)數(shù)據(jù)，對使用濾波器得到的4D原始正弦圖計數(shù)數(shù)據(jù)有效地使用用于對湮沒點進行濾波的TOF蒙片濾波器，從而根據(jù)使用濾波器得到的4D原始正弦圖計數(shù)數(shù)據(jù)來生成5D?TOF原始正弦圖計數(shù)數(shù)據(jù)。
【專利說明】偶發(fā)同時計數(shù)推定方法以及偶發(fā)同時計數(shù)推定裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本說明書所述的實施方式一般涉及由Y射線檢測系統(tǒng)取得的飛行時間數(shù)據(jù)中的隨機事件的推定。
【背景技術(shù)】
[0002]正電子放射斷層攝影(Positron Emission Tomography:PET)是將正電子放射型的放射性醫(yī)藥品導(dǎo)入被檢體內(nèi)的核醫(yī)學(xué)的I個領(lǐng)域。當(dāng)放射性醫(yī)藥品衰變時，生成正電子。具體而言，通過多個正電子分別在作為正電子湮沒事件而熟知的現(xiàn)象中與電子進行反應(yīng)，生成沿著同時計數(shù)線大致向相反方向移動的同時發(fā)生對的Y光子。在同時計數(shù)時間內(nèi)檢測到的Y光子的對通常作為湮沒事件由PET掃描儀來記錄。
[0003]在飛行時間(time-of-flight:T0F)成像中，還測量檢測同時發(fā)生對的各Y光子的同時計數(shù)間隔內(nèi)的時間。飛行時間信息表示沿著同時計數(shù)線檢測到的事件的位置。為了重建或者生成掃描對象的被檢體或者被檢物的圖像，使用多個湮沒事件的數(shù)據(jù)。在此，該圖像的重建或者生成一般使用統(tǒng)計學(xué)(反復(fù)的)或者分析學(xué)重建算法來進行。
[0004]圖1表示在三維檢測器中放射的正電子以及測量的同時計數(shù)線(line-of-response:L0R)的經(jīng)軸坐標和軸向坐標。坐標(xe, ye, ze)或者(se, te, ze)表示放射出的正電子的圖像坐標。所測定的LOR的投影坐標能夠通過由Z= (za+zb)/2表示的(S，Φ, z, Θ )表示，或者也可以包含T0F-L0R用的附加的維度t。
[0005]在PET中，根據(jù)同時計數(shù)窗口的有限寬度而產(chǎn)生偶發(fā)同時計數(shù)(隨機)，偶發(fā)同時計數(shù)用于檢測真正的同時計數(shù)。當(dāng)在同時計數(shù)窗口內(nèi)檢測兩個不存在相關(guān)關(guān)系的單一事件時，有可能這兩個被錯誤地識別并記錄為真正的同時計數(shù)事件。隨機事件的比例與各檢測器上的單一事件的比例以及同時計數(shù)窗口的尺寸成比例，由式(I)表示。
[0006]Cu=2 τ T1Tj ( I)
[0007]在此，Cu表示連結(jié)第i個檢測器和第j個檢測器的LOR上的偶發(fā)同時計數(shù)的計數(shù)率，表示第i個檢測器和第j個檢測器各自的單一計數(shù)事件的比例，τ是同時計數(shù)窗口的尺寸。
[0008]特別地，在三維PET掃描儀以及高放射能濃度中，偶發(fā)同時計數(shù)可能形成所記錄的瞬發(fā)同時計數(shù)事件(包含真正的同時計數(shù)事件、分散同時計數(shù)事件、偶發(fā)同時計數(shù)事件)的大部分。從而，當(dāng)沒有合適地進行校正時，由于偶發(fā)同時計數(shù)事件，在重建的圖像中可能
產(chǎn)生大量的定量誤差。
[0009]因此，作為用于隨機推定的最準確且一般使用的方法，能夠列舉出使用延遲同時計數(shù)窗口。延遲同時計數(shù)窗口能夠從所記錄的各個對事件中，除去2個單一事件的相關(guān)關(guān)系。延遲同時計數(shù)窗口通常使同時計數(shù)窗口的尺寸從數(shù)十到數(shù)百倍地延遲，因此2個所記錄的單一事件來自I個湮滅的可能性極低。從而，在本方法中，只記錄隨機事件。
[0010]最近，為了通過由濾波器完全地除去無益于重建視野(field-of-view:F0V)的這些偶發(fā)同時計數(shù)，從而減少瞬發(fā)數(shù)據(jù)中的隨機事件，設(shè)計有飛行時間蒙片(T0F蒙片)。在該處理中，通過在開始重建之前除去具有蒙片之外的TOF差的隨機事件，從而能夠通過列表模式重建以及更短的計算時間，得到更準確的重建圖像。
[0011]在TOF列表模式重建中，隨機事件與TOF信息一起由以下的方法推定。非TOF延遲列表模式數(shù)據(jù)最初進行重組插補在四維插補正弦圖中，平滑化處理之后，反插補在四維原始正弦圖中。在最終步驟中，通過將LOR計數(shù)均等地擴散到切線方向t的組距(bin)，考慮沿著LOR的半徑方向的t的范圍的差以及傾斜角，從而生成五維TOF原始正弦圖。
[0012]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0013]專利文獻
[0014]專利文獻1:日本特開平09-184885號公報
【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明要解決的問題在于，提供一種能夠?qū)﹄S機事件的推定使用TOF蒙片的偶發(fā)同時計數(shù)推定方法以及偶發(fā)同時計數(shù)推定裝置。
[0016]根據(jù)一個實施方式，在正電子放射斷層攝影列表模式數(shù)據(jù)中推定偶發(fā)同時計數(shù)的偶發(fā)同時計數(shù)推定方法包括:取得包含飛行時間(time-of-flight:T0F)信息的TOF列表模式計數(shù)數(shù)據(jù)；不使用上述TOF信息地將上述取得的TOF列表模式計數(shù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成包含偶發(fā)同時計數(shù)值的四維原始正弦圖計數(shù)數(shù)據(jù)；為了生成四維插補正弦圖計數(shù)數(shù)據(jù)而對上述四維原始正弦圖計數(shù)數(shù)據(jù)進行插補；為了除去噪音而對上述四維插補正弦圖計數(shù)數(shù)據(jù)使用低通濾波器；將使用上述低通濾波器得到的四維插補正弦圖計數(shù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成使用濾波器得到的四維原始正弦圖計數(shù)數(shù)據(jù)；以及通過處理裝置對使用上述濾波器得到的四維原始正弦圖計數(shù)數(shù)據(jù)有效地使用用于對湮沒點進行濾波的TOF蒙片濾波器，從而根據(jù)使用上述濾波器得到的四維正弦圖計數(shù)數(shù)據(jù)來生成五維TOF原始正弦圖計數(shù)數(shù)據(jù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]如果參照以下的詳細的說明與附圖建立關(guān)聯(lián)來考慮，則能夠易于更完全地理解本發(fā)明和其附隨的大量的優(yōu)點。
[0018]圖1表示PET成像裝置的幾何學(xué)配置的例子。
[0019]圖2表示新的TOF蒙片的橫截面圖以及矢狀面圖。
[0020]圖3A表示沒有600mm的FOV、TOF蒙片，而進行隨機原始正弦圖仿真得到的GATEIEC幻象數(shù)據(jù)的(rad，t)圖。
[0021]圖3B表示具有600mm的F0V、T0F蒙片以及3 σ TOF,進行隨機原始正弦圖仿真而得到的GATE IEC幻象數(shù)據(jù)的(rad，t)圖。
[0022]圖4表示基于一個實施方式的PET中的隨機現(xiàn)象的推定方法的流程圖。
[0023]圖5表示基于一個實施方式的PET系統(tǒng)的硬件。
【具體實施方式】
[0024]以下，針對本發(fā)明所涉及的實施方式的細節(jié)進行說明。在本發(fā)明中，如上所示，提供一種能夠在偶發(fā)同時計數(shù)的推定中使用TOF蒙片的偶發(fā)同時計數(shù)推定方法以及偶發(fā)同時計數(shù)推定裝置。即，如果對上述的以往技術(shù)的偶發(fā)同時計數(shù)推定(隨機推定)使用TOF蒙片，則隨機的分布伴隨著導(dǎo)入橢圓形的TOF蒙片會發(fā)生變化，由此在視野(field-of-view:F0V)的中心區(qū)域收集的隨機事件增加，在FOV的周邊部收集的隨機事件減少。此時，不能使用沒有使用TOF蒙片的上述步驟。其理由是因為:(1)通過隨機的平滑化步驟，s維度中的隨機的分布發(fā)生變化，由此在反插補步驟中會產(chǎn)生推定誤差。另外，(2)當(dāng)使LOR計數(shù)均等地向各切線方向t的組距(bin)擴散時，以隨機事件數(shù)沿著t維度均勻地分布為前提，因此當(dāng)使用TOF蒙片時，其不適合。這樣，隨機事件在FOV的中心更多地收集，但是在TOF蒙片的圓形的周邊部更少地收集。
[0025]因此，根據(jù)本發(fā)明所涉及的一個實施方式，提供一種在正電子放射斷層攝影列表模式數(shù)據(jù)中推定隨機事件的方法，該方法包含:(1)取得包含飛行時間(time-of-flight:TOF)信息的TOF列表模式計數(shù)數(shù)據(jù)的步驟；(2)不使用TOF信息地將所取得的TOF列表模式計數(shù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成包含隨機計數(shù)值的四維(4D)原始正弦圖計數(shù)數(shù)據(jù)的步驟；(3)為了生成4D插補正弦圖計數(shù)數(shù)據(jù)，對4D原始正弦圖計數(shù)數(shù)據(jù)進行插補的步驟；(4)為了除去噪音，對4D插補正弦圖計數(shù)數(shù)據(jù)使用低通濾波器的步驟；(5)將使用低通濾波器得到的4D插補正弦圖計數(shù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成使用濾波器得到的4D原始正弦圖計數(shù)數(shù)據(jù)的步驟；以及(6)通過由處理裝置，對使用濾波器得到的4D原始正弦圖計數(shù)數(shù)據(jù)有效地使用用于對湮沒點進行濾波的TOF蒙片濾波器，從而根據(jù)使用濾波器得到的4D原始正弦圖計數(shù)數(shù)據(jù)來生成五維(5D) TOF原始正弦圖計數(shù)數(shù)據(jù)的步驟。
[0026]在另一個實施方式中，TOF蒙片濾波器沿著同時計數(shù)線(I ine-of-response:L0R)，在重建視野外具有規(guī)定范圍的濾波器區(qū)域。
[0027]在另一個實施方式中，生成步驟包含根據(jù)以下的公式對每個TOF組距(bin)t生成
5D tof原始正弦圖計數(shù)數(shù)據(jù)
【權(quán)利要求】
1.一種偶發(fā)同時計數(shù)推定方法，在正電子放射斷層攝影列表模式數(shù)據(jù)中推定偶發(fā)同時計數(shù)，其中，包含: 取得包含飛行時間即TOF信息的TOF列表模式計數(shù)數(shù)據(jù)； 不使用上述TOF信息地將上述取得的TOF列表模式計數(shù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成包含偶發(fā)同時計數(shù)值的四維原始正弦圖計數(shù)數(shù)據(jù)； 為了生成四維插補正弦圖計數(shù)數(shù)據(jù)，對上述四維原始正弦圖計數(shù)數(shù)據(jù)進行插補； 為了除去噪音，對上述四維插補正弦圖計數(shù)數(shù)據(jù)使用低通濾波器； 將使用上述低通濾波器得到的四維插補正弦圖計數(shù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成使用濾波器得到的四維原始正弦圖計數(shù)數(shù)據(jù)；以及 通過處理裝置，對使用上述濾波器得到的四維原始正弦圖計數(shù)數(shù)據(jù)有效地使用用于對湮沒點進行濾波的TOF蒙片濾波器，從而根據(jù)使用上述濾波器得到的四維正弦圖計數(shù)數(shù)據(jù)來生成五維TOF原始正弦圖計數(shù)數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偶發(fā)同時計數(shù)推定方法，其中， 上述TOF蒙片濾波器沿著同時計數(shù)線即L0R，在重建視野外具有規(guī)定范圍的濾波器區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的偶發(fā)同時計數(shù)推定方法，其中， 當(dāng)生成上述五維TOF原始正弦圖計數(shù)數(shù)據(jù)時，根據(jù)以下的公式在每個TOF組距t生成五維TOF原始正弦圖計數(shù)數(shù)據(jù)
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的偶發(fā)同時計數(shù)推定方法，其中， 在上述TOF列表模式計數(shù)數(shù)據(jù)的取得中，對每個同時測量事件取得具有數(shù)據(jù)排列{xa，za, xb, zb, ea, eb, tof }的TOF列表模式數(shù)據(jù)，xa、Xb是事件a和事件b各自的橫截方向的入射閃爍體的編號，za、zb是事件a和事件b各自的軸方向的入射閃爍體的編號，ea、eb是事件a和事件b各自的能級，tof是事件a和事件b的到達時間的差。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的偶發(fā)同時計數(shù)推定方法，其中， 使用延遲同時計數(shù)窗口法在上述四維原始正弦圖計數(shù)數(shù)據(jù)內(nèi)推定偶發(fā)同時計數(shù)值。
6.一種偶發(fā)同時計數(shù)推定裝置，在正電子放射斷層攝影列表模式數(shù)據(jù)中推定偶發(fā)同時計數(shù)，其中，具備存儲器和處理裝置， 上述存儲器存儲包含飛行時間即TOF信息的TOF列表模式計數(shù)數(shù)據(jù)； 上述處理裝置被構(gòu)成為: 不使用TOF信息地將上述取得的TOF列表模式計數(shù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成包含偶發(fā)同時計數(shù)值的四維原始正弦圖計數(shù)數(shù)據(jù)； 為了生成四維插補正弦圖計數(shù)數(shù)據(jù)，對上述四維原始正弦圖計數(shù)數(shù)據(jù)進行插補； 為了除去噪音，對上述四維插補正弦圖計數(shù)數(shù)據(jù)使用低通濾波器，將使用上述低通濾波器得到的四維插補正弦圖計數(shù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成使用濾波器得到的四維原始正弦圖計數(shù)數(shù)據(jù)；以及 對使用上述濾波器得到的四維原始正弦圖計數(shù)數(shù)據(jù)，有效地使用用于對湮沒點進行濾波的TOF蒙片濾波器，從而根據(jù)使用上述濾波器得到的四維正弦圖計數(shù)數(shù)據(jù)來生成五維TOF原始正弦圖計數(shù)數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的偶發(fā)同時計數(shù)推定裝置，其中， 上述TOF蒙片濾波器沿著同時計數(shù)線即L0R，在重建視野外具有規(guī)定范圍的濾波器區(qū)域。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的偶發(fā)同時計數(shù)推定裝置，其中， 上述處理裝置還構(gòu)成為根據(jù)以下的公式在每個TOF組距t生成五維TOF原始正弦圖計數(shù)數(shù)據(jù)
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的偶發(fā)同時計數(shù)推定裝置，其中， 上述存儲器對每個同時測量事件存儲具有數(shù)據(jù)排列{xa，za, xb, zb, ea, eb, tof}的TOF列表模式數(shù)據(jù)，xa> xb是事件a和事件b各自的橫截方向的入射閃爍體的編號，za、zb是事件a和事件b各自的軸方向的入射閃爍體的編號，ea、eb是事件a和事件b各自的能級，tof是事件a和事件b的到達時間的差。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的偶發(fā)同時計數(shù)推定裝置，其中， 上述處理裝置還構(gòu)成為使用延遲同時計數(shù)窗口法在上述四維原始正弦圖計數(shù)數(shù)據(jù)內(nèi)推定偶發(fā)同時計數(shù)值。
【文檔編號】G01T1/161GK103890609SQ201380003466
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月9日
【發(fā)明者】牛曉鋒, 王文莉 申請人:株式會社東芝, 東芝醫(yī)療系統(tǒng)株式會社