[發明專利]單光子斷層成像方法和單光子斷層成像系統

有效

• 申請號: 200810247569.2
• 申請日: 2008-12-30
• 公開（公告）號: CN101449980A
• 公開（公告）日: 2009-06-10
• 發明（設計）人: 蔡白銀;曹文田;包尚聯
• 申請（專利權）人: 北京海思威科技有限公司
• 主分類號: A61B6/03
• 分類號: A61B6/03
• 代理公司: 北京市卓華知識產權代理有限公司
• 代理人: 陳子英

技術領域

本發明涉及一種單光子斷層成像方法，還涉及一種采用這種方法的單光子斷層成像系統，主要可用于疾病的臨床診斷和核素治療過程的監視以及科學研究(含動物成像系統)等。

背景技術

單光子發射計算機斷層成像系統(SPECT)是一種重要的疾病診斷設備，并可用于對核素治療過程進行監督，其通過閃爍晶體接收γ射線，在γ光子的碰撞位置上產生熒光閃爍，位于閃爍晶體后面的光電倍增管陣列接收該熒光閃爍，產生相應的熒光信號，并通過數據采集模塊將該熒光信號轉換為熒光數字信號送入定位模塊進行定位計算，形成γ光子碰撞事件的位置坐標數據，記錄各個γ光子碰撞事件的坐標數據，形成原始數據矩陣，經過重建或者對矩陣數據的顯示形成圖像，實現成像的目的。這種設備的一個重要技術問題是如何計算γ光子撞擊位置的坐標值，目前有兩種計算方法，一種是質心定位算法，另一種是最大似然定位算法，其中質心定位法的計算過程簡單，易于實現，已被廣泛采用，然而此方法沒有考慮閃爍光子的統計漲落和光電倍增管的非線性響應，受到嚴重的空間畸變的困擾，雖然非線性校正技術被廣泛采用，但因為很難確定真正的變形映射圖，更確切地說是不存在真正的變形映射圖，所以校正后的圖像仍有剩余的定位誤差。為提高效率、獲得無偏的位置估計值，最大似然法和其它基于統計檢驗的方法逐漸發展起來，由于完全的兩維最大似然定位算法的計算量巨大，使其目前還不具有實際應用的可行性，無法在實踐中推廣。因此，有必要開發出一種新的定位算法，以便在提高定位精度的同時簡化計算過程，以滿足使用要求。

發明內容

為克服現有技術的上述缺陷，本發明提供了一種單光子斷層成像方法和一種單光子斷層成像系統，該方法和該系統采用質心引導的最大似然定位法計算γ射線擊中閃爍晶體的位置，并通過質心定位算法的非線性校正表和光電倍增管陣列的光響應函數分別對質心定位算法的非線性和光電倍增管陣列響應的不均勻性進行修正，在獲得與最大似然定位法相近的定位精度的同時，大幅度縮短了計算時間，大幅度降低了對計算機的硬件和存儲空間的要求。

本發明實現上述目的的技術方案是：一種單光子斷層成像方法，通過光電倍增管陣列采集γ光子在閃爍晶體上碰撞產生的熒光信號，通過數據采集模塊將該熒光信號轉換為熒光數字信號送入定位模塊進行定位計算，形成定位數據并將全部有效的定位數據轉換為圖像，所述定位計算中采用的算法是質心引導的最大似然定位算法，先用質心定位法計算出γ光子碰撞事件發生的位置，再在選定范圍內用局部二維最大似然法進行精確的估計，形成該γ光子碰撞事件的定位數據。

所述定位計算的計算過程可以是：

(1)確定質心定位的計算區域：在光電倍增管陣列接到一個熒光信號后，找出輸出值最大的光電倍增管，以該光電倍增管為中心選定一個區域為質心定位的計算區域，通常，該計算區域包括輸出值最大的光電倍增管和與該輸出值最大的光電倍增管相鄰的各光電倍增管；

(2)采用質心定位算法計算γ光子碰撞事件的位置，例如當質心定位法計算區域內的光電倍增管數量為7個時，其計算公式為：