[發明專利]用于處理正電子發射斷層攝影數據的方法和裝置

有效

• 申請號: 201580076011.0
• 申請日: 2015-12-10
• 公開（公告）號: CN107250844B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 格雷·道格拉斯·史密斯;丹尼爾·瓦茨
• 申請（專利權）人: 愛丁堡大學董事會
• 主分類號: G01T1/29
• 分類號: G01T1/29
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 倪斌

一種正電子發射斷層攝影(PET)數據處理方法包括：從PET檢測器獲得PET數據，其中PET檢測器包括閃爍體元件陣列，并且其中PET數據表示受試者的至少一部分的PET測量。該方法包括：在PET數據中識別多個配對事件，其中每個配對事件包括PET檢測器的第一區域中的第一光子事件和PET檢測器的第二區域中的第二光子事件。第一光子事件包括由于在第一散射方位角處第一光子的散射導致的在陣列的第一閃爍體元件中的能量沉積以及由所散射的第一光子導致的在陣列的第二閃爍體元件中的相關聯的能量沉積。第二光子事件包括由于在第二散射方位角處第二光子的散射導致的在陣列的第三閃爍體元件中的能量沉積以及由所散射的第二光子導致的在陣列的第四閃爍體元件中的相關聯的能量沉積。該方法還包括：根據配對事件的第一和第二散射方位角來處理PET數據。

技術領域

本發明涉及一種用于處理正電子發射斷層攝影(PET)數據的方 法和裝置，例如用于處理PET數據以校正受試者內散射效應和/或隨機 效應。

背景技術

正電子發射斷層攝影(PET)是廣泛使用的醫學成像模式。可以 使用PET掃描方法來獲得受試者的圖像，例如患者的圖像。在醫學 PET掃描中，將放射性核素引入患者體內并集中在患者的感興趣區域 (例如，腫瘤)中。放射性核素發射正電子，其與電子湮滅以產生配對 的背對背光子，每個光子具有511keV的能量。

患者或其他受試者被置于PET檢測器中，其使用多個檢測器元件 來檢測發射的光子。檢測器元件可以布置為圍繞患者的環形陣列，并且 可以包括例如具有相關聯的光電倍增管的閃爍體晶體。

當光子在檢測器元件之一中沉積能量時，PET系統記錄發生能量 沉積的時間和地點，并且可以記錄沉積了多少能量。如果光子將其所有 能量沉積在單個檢測器元件中，則將記錄約511keV的能量。已知的 PET系統使用在給定時間窗口(例如，10ns)內在位于PET檢測器的 相對側的一對檢測器元件中記錄約511keV的能量沉積的事件。可以 假設這樣的事件與來自正電子湮滅的一對背對背光子相對應。系統確定 該對檢測器之間的響應線，并假設在該響應線上發生湮滅事件。

然而，一些所發射的光子在到達檢測器元件之前經歷散射。例如， 所發射的光子可能在患者或其他受試者的身體中經歷散射。所散射的光 子可能在散射時改變方向。因此，如果背對背對中的一個或兩個光子在 被檢測器元件接收之前被散射，并且在接收到該對光子的檢測器元件之 間繪制的線可能不再通過湮滅事件的位置。這種事件可以被稱為散射事 件，并且用于在數據處理中校正這種事件的處理可以被稱為散射校正。

此外，在一些情況下，兩個湮滅在時間上非常接近地發生，并且 來自一個背對背對的第一光子可能與來自另一背對背對的第二光子不正 確地匹配。這種事件可以被稱為隨機重合。如果閃爍體晶體自發光，則 也可能發生隨機事件。

在某些事件中，每個入射光子的所有能量都沉積在單個檢測器元 件(例如單個閃爍體晶體)中。在其他事件中，光子在第一檢測器元件 內經歷康普頓(Compton)散射，將其能量的一部分沉積在該第一檢 測器元件中，然后將其能量的其余部分沉積在一個或多個另外的檢測器 元件中。兩個光子在檢測器中經歷散射(并且因此每個光子將其能量沉 積在兩個或更多個檢測器元件中)的事件可以被稱為配對的康普頓或 PC PET事件。

散射事件和隨機重合二者都對成像數據增加了噪聲。已經使用許 多方法來嘗試校正PET成像數據中的散射事件和隨機重合。例如，通 過設置接近511keV的閾值，可以從數據中去除許多散射事件(因為 當光子被散射時丟失能量)。然而，如果閾值設置得太接近511keV， 那么也可能去除一些真實事件。在PET機器中采用的光子閃爍體檢測 器的典型能量分辨率可能限制真實事件和散射事件的可實現的分離。