一种偏置平板PET系统及投影数据预处理方法技术方案

本发明专利技术公开了一种偏置平板PET系统及投影数据预处理方法，属于医疗技术领域。包括：位于中间的搭载被检测物体的光学实验平台和置于光学实验平台的两侧的两个平板PET探测器；两个平板PET探测器相对于光学实验平台的轴线偏置。采用所述的偏置平板PET系统进行扫描得到的投影数据的预处理方法为：将平板PET探测器采集的投影数据X(u,v,λ)乘以预处理函数ω(u)得到新投影数据采用本发明专利技术的偏置平板PET系统进行扫描最多可以获得4倍于现有平板PET系统的扫描视野，且平板PET探测器由1°旋转至360°的所得到每一个角度的投影数据都是唯一且有效的。投影数据预处理方法可以有效的去除伪影，得到的用于三维断层图像重建的新投影数据更加准确，重建后的图像更加清晰。

【技术实现步骤摘要】
所属
本专利技术属于医疗
，具体涉及一种偏置平板PET系统及投影数据预处理方法。
技术介绍
PET(PositronEmissionTomography,正电子发射断层成像)在肿瘤、心脏病以及神经性疾病的诊断中有广泛的应用。PET成像原理的核心是，放射性化合物参与人体内的生理活动，放射性化合物发射出射线，利用分布在人体周围的探测装置检测这些射线，于是就可以追踪生物体内重要的基本物质的分布和流动。以PET中常见的18F显像为例。18F-FDG是葡萄糖的类似物，其被摄取进入细胞的方式与葡萄糖一样，注射进入人体内的18F所产生的影像就反映了人体内葡萄糖代谢的分布水平。由于恶性肿瘤细胞的葡萄糖代谢会远高于正常组织细胞，因此18F在临床上被广泛应用于恶性肿瘤的诊断。放射性示踪剂中的18F会发生衰变，释放出一个正电子和一个中微子。正电子在人体内最终会和一个电子结合，之后会发生湮灭。绝大多数情况下，湮灭之后会同时产生一对能量相同、飞行方向相反(夹角为180°)的γ光子。由于湮灭产生的光子能量非常高，因此可以非常容易地穿透人体，被围绕在人体周围的检测装置进行空间定位，而后利用图像重建算法复原出三维图像。目前，平板PET系统开放性与可调节性高、灵活紧凑、价格更低、便于实现，在一些新的PET应用领域中平板PET系统有独特的应用价值。如在重离子治疗中，需要PET系统中的探测器实时监测重离子束射程和剂量分布，同时为了避免重离子束和PET设备的相互干扰，需要开放式的探测器(即探测器可以旋转或平移，而非固定不动)；对于重症监护病房中有严重心衰竭的患者，PET影像在心脏搭桥和移植手术等治疗决策中有关键性的作用，而这一类病人往往不适合移动，平板PET系统的灵活性与可调节性能够满足以上要求，因此许多情况下采用平板PET系统。平板PET系统的结构主要分为三个部分，如图1所示，两侧的平板PET探测器1(以下简称探测器)相对于中间搭载被检测物体5的光学实验平台2(如图1所示的扁平的圆柱形光学实验平台)的轴线3呈对称放置。每个探测器上都布满可以检测到γ光子的正方形探测器模块4，相对的一对探测器模块4可以检测到湮灭之后产生的一对γ光子，如图2所示。通过γ光子的位置可以推断放射性同位素的位置，即恶性肿瘤细胞的位置。这样就可以得到一个角度的投影数据，而两侧的平板探测器1绕着光学实验平台2的轴线3旋转一周之后，即可得到1°～360°的投影数据，最后利用图像重建算法复原出被检测物体5的三维断层图像，这种方式称为圆轨道扫描方式。圆轨道扫描方式的扫描视野是一个圆柱形，该圆柱形的轴线与光学实验平台的轴线重合，底面直径等于探测器的宽度，扫描视野的俯视图如图3所示。目前，常用的PET图像重建算法需要满足投影数据沿探测器方向上必须是非截断的，这就要求探测器的扫描视野必须能够覆盖完整的被检测物体横断面，如图4(a)所示。因此，如图4(b)所示，当被检测物体横断面尺寸较大时，超出了探测器的扫描视野时，检测过程就会受到探测器宽度条件所限，需要更换更大尺寸的探测器。而且，基于PET扫描原理和重建理论，在圆轨道扫描方式下，数学上精确重建出完整的物体断层图像并不需要获得在360°范围内覆盖整个物体的完整投影数据。理论上讲，这些投影数据有一半的冗余，即有一半投影数据是重复的，因此精确重建出完整的物体断层图像，只需要获得该投影数据的一半即可。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术提出一种偏置平板PET系统及投影数据预处理方法。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种偏置平板PET系统，该系统包括：两个平板PET探测器、搭载被检测物体的光学实验平台；所述两个平板PET探测器置于光学实验平台的两侧；所述光学实验平台置于两个平板PET探测器的中间；所述两个平板PET探测器的具体位置为：由其相对于光学实验平台的轴线呈对称放置的位置沿着同一水平方向平移距离m后的位置，即两个平板PET探测器相对于光学实验平台的轴线偏置；所述m的取值范围为(0,w/2]，其中w为平板PET探测器的宽度。所述的偏置平板PET系统放置在一个圆柱形铅制屏蔽外壳内。所述屏蔽外壳厚度大于等于29mm；所述屏蔽外壳的内高度大于等于平板PET探测器的高度；所述屏蔽外壳的内半径大于等于R，其中w为平板PET探测器的宽度，m为两个平板PET探测器相对于光学实验平台的轴线呈对称放置的位置沿着同一水平方向平移的距离，d为两个平板PET探测器的距离，t为每个平板PET探测器的厚度。采用所述的偏置平板PET系统进行扫描得到的投影数据的预处理方法为：设平板PET探测器采集的投影数据为X(u,v,λ)，则将X(u,v,λ)乘以预处理函数ω(u)，即得到可用于被检测物体三维断层图像重建的新投影数据X~(u,v,λ)=ω(u)·X(u,v,λ)]]>其中预处理函数ω(u)为：ω(u)=0,u<u-sin2(π2·u-u-u+-u-),u-<u<u+1,u>u+;[u-,u+]]]>代表扫描时平板PET探测器上的扫描重叠区域，其左右边界分别标记为u-、u+；1°≤λ≤360°，为探测器的旋转角度；u-≤u≤u-+w，u为平板PET探测器宽度方向上的坐标；0≤v≤h，v为平板PET探测器高度方向上的坐标；h为平板PET探测器的高度；w为平板PET探测器的宽度。本专利技术的有益效果是：在使用相同尺寸的探测器的情况下，采用本专利技术的偏置平板PET系统进行扫描所得到的扫描视野更大，最多可以获得4倍于现有平板PET系统的扫描视野。采用本专利技术的偏置平板PET系统进行扫描可以节省扫描时间。现有平板PET系统的扫描过程中，平板PET探测器从1°旋转至180°，所得到的投影数据足以重建被检测物体三维断层图像，而平板PET探测器从181°旋转至360°所得到的投影数据是重复且无效的；采用本专利技术的偏置平板PET系统进行扫描，平板PET探测器由1°旋转至360°的所得到每一个角度的投影数据都是唯一且有效的。采用本专利技术的偏置平板PET系统进行扫描可以节省成本。由于PET探测器的成本非常高，采用本专利技术的偏置平板PET系统进行扫描可有效扩大扫描范围，进而能够有效降低PET探测器的更换购买成本。采用本专利技术的预处理函数ω(u)对投影数据X(u,v,λ)进行处理，可以有效的去除伪影，得到的用于三维断层图像重建的新投影数据更加准确，重建后的图像更加清晰本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种偏置平板PET系统，该系统包括：两个平板PET探测器、搭载被检测物体的光学实验平台；所述两个平板PET探测器置于光学实验平台的两侧；所述光学实验平台置于两个平板PET探测器的中间；其特征在于：所述两个平板PET探测器的具体位置为：由其相对于光学实验平台的轴线呈对称放置的位置沿着同一水平方向平移距离m后的位置，即两个平板PET探测器相对于光学实验平台的轴线偏置；所述m的取值范围为(0,w/2]，其中w为平板PET探测器的宽度。

【技术特征摘要】
1.一种偏置平板PET系统，该系统包括：两个平板PET探测器、搭载被检测物体的光学实
验平台；所述两个平板PET探测器置于光学实验平台的两侧；所述光学实验平台置于两个平
板PET探测器的中间；其特征在于：
所述两个平板PET探测器的具体位置为：由其相对于光学实验平台的轴线呈对称放置
的位置沿着同一水平方向平移距离m后的位置，即两个平板PET探测器相对于光学实验平台
的轴线偏置；所述m的取值范围为(0,w/2]，其中w为平板PET探测器的宽度。
2.根据权利要求1所述的偏置平板PET系统，其特征在于：该系统放置在一个圆柱形铅
制屏蔽外壳内。
3.根据权利要求2所述的偏置平板PET系统，其特征在于：所述屏蔽外壳厚度大于等于
29mm；所述屏蔽外壳的内高度大于等于平板PET探测器的高度；所述屏蔽外壳的内半径大于
等于R，其中w为平板PET探测器的宽度，m为两个平板PET
探测器相对于光学实验平台的轴线呈对称放置的位置沿着同一水平方向平移的距离，d为
两个平板PET...

【专利技术属性】
技术研发人员：滕月阳，魏子翔，苑薿木，杨超然，孝大宇，康雁，杨金亮，赵伟，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21