[發明專利]一種提高PET信噪比的方法

有效

• 申請號: 202010517845.3
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN111685788B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 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: A61B6/03
• 分類號: A61B6/03
• 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

本發明公開了一種提高PET信噪比的方法，涉及醫學影像設備技術領域，采用帶有高、低雙閾值比較器的脈沖信號甄別電路，包括數據采集；數據分析；閾值表生成；閾值表加載；脈沖過濾。采用自動改變高閾值，通過獲取當前狀態下各block的能量拐點位置及起始點位置信息，通過獲取所有次采集的能量拐點位置及與閾值間的關系L1和起始點位置與閾值間的關系L2，獲取對應block的L1和L2的交點P，并獲取該交點所對應的閾值，將該閾值作為該block的最終閾值，實現對該block的閾值的精準校準，最終實現PET信噪比的提高，達到提升圖像質量的目的。

技術領域

本發明涉及醫學影像設備技術領域，尤其是一種提高PET信噪比的方法。

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，脈沖信號源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。而噪聲信號有著與實際脈沖信號源相同的特性，只是在幅值上略有差異。因此，需要通過設置一個高閾值比較器，將脈沖波形上低于該高閾值的脈沖信號過濾。

PET成像的關鍵在于γ射線的脈沖信號采集，如何精確、有效捕獲實際γ光子的脈沖信號，降低噪聲信號的干擾，是決定PET成像質量好壞的關鍵。

現有技術中，實現過濾噪聲信號的方法主要是基于電子學，通過設置一個閾值比較器，將超過閾值的脈沖波形記錄下來。然而，對于閾值的選取，均采用的是對一些模塊做示波器的波形測試，通過觀察示波器的波形，來獲取有效信號與噪聲信號的相對幅值，并將該比較器的閾值設置在有效信號和噪聲信號之間，最終將該閾值用于整個系統中。該方法的缺點是：采用試驗的方式獲取閾值，比較浪費時間，且精度也不高；同時，由于整機系統的像素有好幾萬個，而每個像素的增益均不一致，信號幅值也不完全相同，因此，將試驗所獲得的經驗閾值運用到整機系統中，并不能完全代表整機的閾值狀態，也不能有效的過濾噪聲信號，并且還會影響系統的性能。

例如，授權公告號為CN105105781B的發明專利，公開了一種平板PET系統及用途，包括數據采集模塊、數據處理模塊、圖像重建模塊，其中圖像重建模塊包括預處理子模塊、圖像重建子模塊和后處理子模塊，這種PET系統能夠適用于體外的細胞實驗，可以獲得更多數目的符合事件，獲得更高的圖像信噪比，從而使得系統有更好的定量準確性。

又如，公布號為CN109829869A的發明專利申請，公開了一種降低PET圖像噪聲的數值域插值方法，只對軸向相鄰的LOR(響應線)進行插值處理，并且引入了反向插值的操作，使得系統建模和三維重建仍然在原始的LOR數據域內完成，因而可以保持橫斷面內的圖像空間分辨率，同時也可以大幅地減少計數為零的響應線數量，在最后的重建圖像域內也大幅的減少了由于大量零值計數帶來的圖像噪聲和圖像偽影。

因此，迫切需要一種精準的校準方法，能有效實現對噪聲信號的過濾，達到提高PET信噪比，最終圖像質量的大幅度提升。本發明是基于雙閾值比較器，采用自動改變高閾值，通過獲取當前狀態下各block的能量拐點位置及起始點位置信息，通過獲取所有次采集的能量拐點位置及與閾值間的關系L1和起始點位置與閾值間的關系L2，獲取對應block的L1和L2的交點P，并獲取該交點所對應的閾值，實現對該block閾值的精準校準，最終實現PET信噪比的提高，達到提升圖像質量的目的。

發明內容