[發明專利]一種PET時間標定方法

有效

• 申請號: 202010469508.1
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111736207B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 吳國城;葉宏偉;錢華;黃振強
• 申請（專利權）人: 廣東明峰醫療科技有限公司
• 主分類號: G01T7/00
• 分類號: G01T7/00;G01T1/29
• 代理公司: 北京精金石知識產權代理有限公司 11470
• 代理人: 張黎

本發明公開了一種PET時間標定方法，涉及醫學影像設備技術領域，基于動態閾值的雙閾值比較器實現時間信號的甄別，包括一個高閾值比較器和一個動態低閾值比較器，高閾值比較器對每個探測通道標定能量參考電壓，低閾值比較器對每個探測通道標定時間參考電壓。采用高閾值標定各探測通道的能量參考電壓，并獲取各通道增益比例關系，基于外部源統計各通道的時間柱狀圖，采用步進迭代的方式獲取各通道的時間分辨率，并將各通道時間分辨率最優的閾值作為該通道的最佳低閾值，最終實現對各探測通道時間的精準標定，從而達到了提升TOF?PET系統時間分辨率及圖像質量的目的。

技術領域

本發明涉及醫學影像設備技術領域，尤其是一種PET時間標定方法。

背景技術

正電子發射計算機斷層顯像(Positron Emission Computed Tomography，簡稱PET)是目前最先進的醫療診斷設備之一。其工作原理是將同位素標記藥物注入體內，該放射性核素會釋放出正電子，并與體內的負電子快速發生湮滅輻射，并產生兩個能量相同，方向相反的γ光子。

PET系統通過采用環繞人體的核探測器裝置，可以獲取光子被探測器探測到的時間、位置和能量信息，并根據該信息重建圖像。常用的核探測器包括由多個閃爍晶體組成的晶體陣列(Crystal array)和光電探測器。其中，晶體陣列用于接收病患體內釋放出的光子(例如γ光子)并將其轉換成可見光，光電探測器用于將可見光轉換成脈沖信號，脈沖信號可以為電壓信號或電流信號，其對應的脈沖波形在時間軸上呈現線性上升和指數衰減的特性，因此，通過設置閾值比較器，將脈沖波形上超過閾值的時刻確定為脈沖信號的時間信息，即：脈沖信號的過閾時刻。

PET成像的關鍵在于γ射線的脈沖信號采集，如何精確獲取光子的能量和時間信息，是決定PET成像質量好壞的關鍵。尤其對于飛行時間(TOF，TimeofFlight)PET的信號采集，精確的時間信息識別是至關重要，可以大幅度降低噪聲信號的干擾，為圖像重建提供更加精確的信息。

但是現有技術中，通過單一固定閾值鑒別出脈沖信號的時間信息(時刻)與γ光子擊中閃爍體的實際時刻有較大差異，這就會導致最終圖像信噪比降低。因此，需要一種更為精準的時間標定方法，實現對TOF-PET系統各通道的時間標定，降低原始信號的噪聲干擾，最終實現TOF-PET系統時間分辨率的提升。

例如，公布號為CN107843914A的發明專利申請，公布了一種PET時間標定方法和PET系統，通過根據各個探測通道的通道基線值，確定時間標定參考電壓和能量標定參考電壓，進而確定單位電壓延時，可以根據不同通道之間的基線偏差，結合單位電壓延時來校正單事件時間，從而使得單事件時間的測定更加準確。

又如，公布號為CN109893154A的發明專利申請，公布了一種基于低秩約束的PET時間校正方法，通過在PET時間校正線性模型的基礎上加入低秩約束，提高了對大噪聲的魯棒性，同時再解決問題時采用稀疏最小二乘的方式，可以解決因為大量數據所帶來的計算時間問題。同時，本發明使PET系統能夠獲得更好的時間分辨率，從而利用TOF信息獲取更好的空間分辨率，使PET系統能夠在醫學成像中提供更為準確的信息，為臨床診斷提供更好的幫助。

本發明旨在提供一種新的PET時間標定方法，基于動態閾值的雙閾值比較器實現時間信號的甄別，采用高閾值標定各探測通道的能量參考電壓，并獲取各通道增益比例關系，基于外部源統計各通道的時間柱狀圖，采用步進迭代的方式獲取各通道的時間分辨率，并將各通道時間分辨率最優的閾值作為該通道的最佳低閾值，最終實現對各探測通道時間的精準標定，從而達到了提升TOF-PET系統時間分辨率及圖像質量的目的。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：解決通過單一固定閾值鑒別出脈沖信號的時間信息與γ光子擊中閃爍體的實際時刻有較大差異的問題。

本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案是：提供一種PET時間標定方法，采用動態閾值的雙閾值比較器實現時間信息的甄別，包括以下步驟：