一种计算PET系统半径扩大值的方法、图像重建方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种计算PET系统半径扩大值的方法。例如，该方法可以包括：获得光子到达探测模块晶体表面后的有效作用深度，以及，各个探测模块在各个投影方向下光子的入射角度，构造出用于求解各个探测模块在各个投影方向下分别对应的定位误差的误差函数，利用误差函数，构造出系统最大误差求解函数，其中，系统最大误差求解函数为用于求解误差函数最大值的函数；通过求解出当系统最大误差求解函数为最小值时变量的值，得到使系统总体误差最小的系统半径扩大值。另外，本发明专利技术实施例还提供了一种PET系统图像重建方法及装置。由于本发明专利技术计算出了使所有探测模块的整体定位偏差最小的系统半径扩大值，因此，本发明专利技术可使系统整体定位精度达到理想状态。

【技术实现步骤摘要】
一种计算PET系统半径扩大值的方法、图像重建方法及装置
本专利技术涉及PET系统，尤其涉及一种计算PET系统半径扩大值的方法、图像重建方法及装置。
技术介绍
PET系统(Positronemissiontomography，正电子发射断层成像)是目前高层次的核医学系统。如图1所示的PET系统简单示意图，一个PET系统缓是由多个探测模块组成的。其中，每个探测模块由多个晶体组成。同一探测模块上的晶体的表面在同一平面上。在使用PET系统进行图像重建之前，可以向人体内注射带有正电子同位素标记的化合物。化合物释放出的正电子在体内运动过程中与周围环境中带有负电荷的电子发生湮灭。在人体外，PET系统通过探测模块探测正负电子湮灭产生的一对方向相反、能量相等的γ光子，可以得到光子的湮灭位置以及能量信息。根据探测到的湮灭位置以及能量信息进行图像重建，可以从重建出的图像中发现病灶的位置，从而达到早期诊断的目的。但是，探测模块所探测到的湮灭位置并不是光子真正的湮灭位置。原因是，光子在达到探测模块的晶体表面后会穿行一段距离才湮灭，而探测模块所探测到的湮灭位置，是实际湮灭位置垂直投影到晶体表面上的位置。由于探测模块所探测到的湮灭位置并不是光子真正的湮灭位置，从而造成PET系统会产生定位偏差。其中，定位误差，是指光子真实运行轨迹所在直线与我们探测模块定位到的光子运行轨迹所在直线之间的距离。例如，如图2所示，光子以θ偏角到达探测模块的晶体表面，穿过晶体表面一段距离后，在示意点201处湮灭。探测模块所探测到的湮灭位置为晶体表面上的点200所处位置。因此，探测到的光子轨迹所在直线，为经过点200且与光子真实运行轨迹平行的虚线，探测模块的定位误差为经过点200且与光子真实运行轨迹平行的虚线与光子真实运行轨迹所在直线之间的距离。为了减少定位误差，目前已经出现了一种扩大系统半径的方法。系统半径，是指与系统中心对称的两个晶体的表面的距离的一半。这种方法推算出了光子在到达晶体表面后最大概率的穿透距离EDOI(EffectiveDepthofInteraction，有效作用深度)。通过将系统半径直接扩大EDOI以减少定位误差。但是，系统半径直接扩大EDOI，只能保证光子垂直打到晶体上的湮灭位置时是较为准确的定位，而对于倾斜打入的光子，将会产生反方向的定位偏差。例如，如图2所示，光子以θ偏角到达探测模块的晶体表面上，穿过晶体表面一段距离后，在示意点201处湮灭。如果将系统半径扩大EDOI，则湮灭位置会被定位到垂直于晶体表面的EDOI深度处，也即图2所示示意点202处，同样具有较大定位误差。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种计算PET系统半径扩大值的方法及装置，以实现计算出能够减少定位误差的系统半径扩大值的目的，以及，提供一种PET系统图像重建方法及装置，以实现提高重建图像精度的目的。在本专利技术实施例的第一个方面中，提供了一种计算PET系统半径扩大值的方法。例如，该方法可以包括：获得光子到达探测模块晶体表面后的有效作用深度，以及，各个探测模块在各个投影方向下光子的入射角度；利用用于表示系统半径扩大值的变量、所述有效作用深度，以及各个探测模块分别在各个投影方向下光子的入射角度，构造出用于求解各个探测模块在各个投影方向下分别对应的定位误差的误差函数；利用所述误差函数，构造出系统最大误差求解函数，其中，所述系统最大误差求解函数为用于求解所述误差函数最大值的函数；通过求解出当所述系统最大误差求解函数为最小值时所述变量的值，得到使系统总体误差最小的系统半径扩大值。在本专利技术实施例的第二个方面中，提供了一种计算PET系统半径扩大值的装置。例如，该装置可以包括：角度获得单元，用于获得光子到达探测模块晶体表面后的有效作用深度，以及，各个探测模块在各个投影方向下光子的入射角度；误差函数构造单元，用于利用用于表示系统半径扩大值的变量、所述有效作用深度，以及各个探测模块分别在各个投影方向下光子的入射角度，构造出用于求解各个探测模块在各个投影方向下分别对应的定位误差的误差函数；最大误差函数构造单元，用于利用所述误差函数，构造出系统最大误差求解函数，其中，所述系统最大误差求解函数为用于求解所述误差函数最大值的函数；最小值求解单元，用于通过求解出当所述系统最大误差求解函数为最小值时所述变量的值，得到使系统总体误差最小的系统半径扩大值。在本专利技术实施例的第三个方面中，提供了一种PET系统图像重建方法。例如，该方法可以包括：应用上述实施例提到的计算PET系统半径扩大值的方法求解出系统半径扩大值；将PET系统的实际系统半径与求解出的系统半径扩大值求和，得到扩大后的有效系统半径；利用所述扩大后的有效系统半径进行图像重建。在本专利技术实施例的第四个方面中，提供了一种PET系统图像重建装置。例如，该方法可以包括：半径扩大值计算单元，用于应用上述实施例提到的计算PET系统半径扩大值的方法求解出系统半径扩大值；半径扩大单元，用于将PET系统的实际系统半径与求解出的系统半径扩大值求和，得到扩大后的有效系统半径；图像重建单元，用于利用所述扩大后的有效系统半径进行图像重建。可见，本专利技术具有如下有益效果：在本专利技术实施例的一个方面中，利用有效作用深度，以及，各个探测模块在各个投影方向下光子的入射角度，构造出了用于求解各个探测模块在各个投影方向下分别对应的定位误差的误差函数，又利用误差函数，构造出了用于求解所述误差函数最大值的系统最大误差求解函数，从而，能够求解出当所述系统最大误差求解函数为最小值时，所述用于表示系统半径扩大值的变量的值，得到使系统总体误差最小的系统半径扩大值。可见，与现有技术直接以有效作用深度为半径扩大值相比，使用本专利技术方法计算出的系统半径扩大值对系统半径进行扩大，能够使所有探测模块的整体定位偏差最小。在本专利技术实施例的另一个方面中，使用利用本专利技术实施例提供的方法计算出的系统半径扩大值对PET系统半径进行了扩大，利用扩大后的有效系统半径进行图像重建，从而保证重建图像的像素偏差最小，实现了提高重建图像精度的目的。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为PET系统结构示意图；图2为光子以θ偏角到达探测模块的晶体表面，现有技术定位湮灭位置的示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种计算PET系统半径扩大值的方法流程示意图；图4为光子以θij偏角到达编号为i的探测模块的晶体表面，本专利技术定位湮灭位置的示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种计算PET系统半径扩大值的装置的结构示意图；图6为本专利技术实施例提供的一种PET系统图像重建方法流程示意图；图7为本专利技术实施例用于验证定位效果的定位误差比对表；图8为本专利技术实施例提供的一种PET系统图像重建装置结构示意图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计算PET系统半径扩大值的方法，其特征在于，包括：获得光子到达探测模块晶体表面后的有效作用深度，以及，各个探测模块在各个投影方向下光子的入射角度；利用用于表示系统半径扩大值的变量、所述有效作用深度，以及各个探测模块分别在各个投影方向下光子的入射角度，构造出用于求解各个探测模块在各个投影方向下分别对应的定位误差的误差函数；利用所述误差函数，构造出系统最大误差求解函数，其中，所述系统最大误差求解函数为用于求解所述误差函数最大值的函数；通过求解出当所述系统最大误差求解函数为最小值时所述变量的值，得到使系统总体误差最小的系统半径扩大值。

【技术特征摘要】
1.一种计算PET系统半径扩大值的方法，其特征在于，包括：获得光子到达探测模块晶体表面后的有效作用深度，以及，各个探测模块在各个投影方向下光子的入射角度；利用用于表示系统半径扩大值的变量、所述有效作用深度，以及各个探测模块分别在各个投影方向下光子的入射角度，构造出用于求解各个探测模块在各个投影方向下分别对应的定位误差的误差函数；利用所述误差函数，构造出系统最大误差求解函数，其中，所述系统最大误差求解函数为用于求解所述误差函数最大值的函数；通过求解出当所述系统最大误差求解函数为最小值时所述变量的值，得到使系统总体误差最小的系统半径扩大值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：以探测模块位于重建区域以及光子入射角度不重复为筛选条件，从所述PET系统的所有探测模块以及所有投影方向中，筛选出所述各个探测模块，以及所述各个探测模块在各个投影方向下光子的入射角度。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用用于表示系统半径扩大值的变量、所述有效作用深度，以及各个探测模块分别在各个投影方向下光子的入射角度，构造出用于求解各个探测模块在各个投影方向下分别对应的定位误差的误差函数的具体实现为：假设编号为i的探测模块在第j个投影方向下的入射角为θij，根据光子在以入射角θij到达探测模块i的晶体表面后，继续行进的轨迹、所述轨迹在晶体表面的投影、以及所述轨迹的结束点与晶体表面之间的垂线形成直角三角形，得到该编号为i的探测模块在第j个投影方向下误差为零时系统半径需要扩大的值dij的计算表达式，其中，所述dij＝有效作用深度×sinθij，i与j为自然数；利用所述系统半径需要扩大的值dij构造出用于求解各个探测模块在各个投影方向下分别对应的定位误差的误差函数gij(x)＝|dij-x|*cosθij，x为系统半径扩大值。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用所述误差函数，构造出的系统最大误差求解函数为其中，所述通过求解出当所述系统最大误差求解函数为最小值时所述变量的值，得到使系统总体误差最小的系统半径扩大值的具体实现为，求解出f(x)在最小值处的x的值，所述f(x)在最小值处的x的值为使系统总体误差最小的系统半径扩大值。5.一种计算PET系统半径扩大值的装置，其特征在于，包括：角度获得单元，用于获得光子到达探测模块晶体表面后的有效作用深度，以及，各个探测模块在各个投影方向下光子的入射角度；误差函数构造单元，用于利用用于表示系统半径...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘勺连，李明，刘月，
申请(专利权)人：沈阳东软医疗系统有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21