用于改进的TOF PET重建的方法和系统技术方案

飞行时间正电子发射断层摄影设备（１００）包括探测器（１０６）、数据采集系统（１２０）、符合系统（１２２）和重建器（１２９）。成像链的各种元件影响系统（１００）的时间分辨率，从而使沿着不同的响应线收集的正电子数据由不同的时间分辨率表征。不同的时间分辨率用于估计沿着其各自的响应线所探测到的事件的位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及正电子成像，更具体地，本专利技术涉及飞行时间(TOF)正电子发射断层摄影(PET)。虽然本专利技术尤其应用于医学上的正电子发射断层摄影，但是本专利技术也应用于临床前期环境和其他非医学环境中的正电子发射断层摄影以及利用TOF信息的其他情况。正电子发射断层摄影(PET)为核医学的一个分支，在其中将发射正电子的放射性药物引入患者或其他被检查对象的身体。随着放射性药物的衰变，产生正电子。所产生的正电子与电子在被称为正电子湮没事件的过程中作用，从而产生沿着响应线(LOR)向基本相反的方向行进的511keV的伽马射线符合对。PET扫描器通常将符合时间间隔内探测到的伽马射线对记录为正电子湮没事件。在典型的扫描中，探测到成百上千万这种湮没事件，并将它们用于生成指示对象中放射性核素的分布的图像和其他信息。PET系统广泛应用于疾病的诊断和治疗中，例如肿瘤学、心脏病学、功能研究以及其他应用。由于闪烁体响应时间及其他因素的限制，常规的PET系统并不收集飞行时间信息。因此，并不对重建器提供任何关于事件沿着LOR的位置的信息。虽然非TOF系统已广泛应用于医学及其他应用中，但是所得到的图像数据的质量相对受到限制。近来，TOF PET系统已可用。在TOF PET中，对两条符合伽马射线的探测之间的时间差进行测量，并将时间差用于提供指示沿着不同LOR探测到的事件的位置的信息。然而，影响实际的TOF PET系统的性能的一个因素为飞行时间测量的时间分辨率。由于实际的系统具有有限的时间分辨率，无法确定地测量事件位置。因此，将不同事件的位置估计为沿其各自的LOR在位置范围内发生。更具体地说，在全局或系统范围基础上将时间分辨率值应用于对沿着不同LOR探测到的事件的位置进行估计。将这些全局估计用于重建过程中，以改进所得到的图像的质量。对于给定的活性水平和成像时间，TOF系统通常比可比的非TOF系统-->生成具有相对更高质量的图像。从另一角度来看，利用相对更低的活性水平和/或更短的成像时间可获得具有可比质量的图像。虽然已证实TOF系统对提供比常规非TOF系统相对更高的图像质量是有效的，但是仍有改进的空间。更具体地，仍然期望更有效地利用来自给定系统的飞行时间信息，并由此进一步改进所得到的图像数据的质量。本专利技术的各方面解决这些问题及其他问题。根据本专利技术的一个方面，一种用于飞行时间正电子发射断层摄影的方法包括：基于第一时间分辨率估计第一正电子湮没事件的位置；基于第二时间分辨率估计第二正电子湮没事件的位置；以及利用所估计的位置来重建指示正电子湮没事件的图像数据。第二时间分辨率不同于第一时间分辨率。根据另一方面，一种飞行时间正电子发射断层摄影设备包括：用于利用第一时间分辨率值来估计第一正电子湮没事件的位置的装置；用于利用第二时间分辨率值来估计第二正电子湮没事件的位置的装置；以及利用所估计的位置来重建指示正电子湮没事件的图像数据的重建器129。第二时间分辨率不同于第一时间分辨率。根据另一方面，一种计算机可读存储介质包含当被计算机执行时，使得所述计算机实现一方法的指令。该方法包括获取多个正电子湮没事件的二阶时间数据的步骤，其中该二阶时间数据至少包括第一和第二不同值。该方法还包括利用二阶时间数据来重建指示正电子湮没事件的图像数据。根据本专利技术的另一方面，一种设备包括伽马辐射敏感探测器、可操作地连接至辐射敏感探测器的符合探测器、包含指示辐射敏感探测器的辐射敏感面上的多个位置处的辐射敏感探测器的时间分辨率的数据的存储器以及可操作地连接至符合探测器和存储器的重建器。重建器利用表模式重建技术和来自存储器的时间分辨率数据，以生成指示由符合探测器识别的正电子湮没事件的图像数据。根据本专利技术的另一方面，一种方法包括更换飞行时间正电子发射断层摄影系统的组件以及更新包含在系统的存储器中的时间分辨率值。该组件影响系统的时间分辨率，而且存储器包含多个时间分辨率值。-->在阅读和理解下列详细描述的基础上，本领域普通技术人员将会意识到本专利技术的其他更多方面。本专利技术可以由各种组件和组件布置，以及各种步骤和步骤布置而变得明显。附图仅用于图示说明优选实施例的目的，而不应被解释为限制本发明。图1描述TOF PET成像系统；图1A为PET探测器的横断面视图；图2为二阶时间分辨率数据的表示；图3描述成像方法；图4描述更换飞行时间正电子发射断层摄影系统的组件的方法。参考图1，PET系统100包括机架102和辐射敏感探测器106。如以下将更详细地讨论的，探测器106在定时准确度方面可以表现出显著变化，例如从探测器的一个区域到另一区域，从一个组件到另一组件，以及甚至从一个闪烁晶体(或晶体区域)到另一闪烁晶体(或晶体区域)。虽然系统范围基础上的时间分辨率的解释提供了对平均性态的适当描述，但是探测器元件的局部属性和个体属性却丢失了。因此，期望更准确地对这些变化的探测器属性进行解释。探测器106被设置为以大体圆柱形布置围绕检查区域108，并沿着纵轴或z轴延伸。探测器106包括闪烁体107，闪烁体107将正电子湮没事件的511KeV伽马射线特性转换为闪光。设置为与闪烁体107光学接触的光电探测器109探测闪烁并生成相应的电信号。由于系统100的时间分辨率与闪烁体107、光电探测器109以及探测器106的其他组件的时间响应直接相关，探测器106有利地由具有相对快速的时间响应的闪烁体材料107和光电探测器109制作成。一种适当的闪烁体材料为正硅酸钇镥(LYSO)；适当的光电探测器包括光电倍增管(PMT)和硅光电倍增器(SiPM)。也可以根据应用特异性要求来实现其他闪烁体材料107、光电探测器109和探测器106配置。对象支架116支撑检查区域108中要被成像的人类患者或其他对象-->118。对象支架116有利地协同PET系统100的操作相对于检查区域108可移动，从而方便对象118的定位并且允许按照期望在多个离散的或连续移动的轴向位置处对对象118进行扫描。数据采集系统120生成指示探测器106所探测到的不同伽马光子的信息。这种数据可以包括关于探测器106上探测到伽马光子的位置、光子能量、探测时间戳、光子相互作用深度(DOI)、计数率等的信息中的一个或多个。再者，数据采集系统120的各种组件的特性会影响定时测量，并因此影响系统100的定时分辨率。符合系统122接收来自数据采集系统120的信息，并识别由正电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于飞行时间正电子发射断层摄影的方法，包括以下步骤：　基于第一时间分辨率估计第一正电子湮没事件的位置；　基于第二时间分辨率估计第二正电子湮没事件的位置，其中，所述第二时间分辨率不同于所述第一时间分辨率；　利用所估计的位 置来重建指示所述正电子湮没事件的图像数据。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2006-7-21 60/807,9381、一种用于飞行时间正电子发射断层摄影的方法，包括以下步骤：
基于第一时间分辨率估计第一正电子湮没事件的位置；
基于第二时间分辨率估计第二正电子湮没事件的位置，其中，所述第
二时间分辨率不同于所述第一时间分辨率；
利用所估计的位置来重建指示所述正电子湮没事件的图像数据。
2、如权利要求1所述的方法，包括生成指示所述第一正电子湮没事件
和所述第二正电子湮没事件的表模式数据，并且其中，所述利用的步骤包
括利用表模式重建技术来重建所述图像数据。
3、如权利要求1所述的方法，其中，估计第一正电子湮没事件的所述
位置包括估计所述第一正电子湮没事件沿着第一响应线的位置，并且估计
第二正电子湮没事件的所述位置包括估计所述第二正电子湮没事件沿着第
二响应线的位置。
4、如权利要求1所述的方法，其中，利用飞行时间正电子发射断层摄
影扫描器(100)来测量所述第一正电子湮没事件，并且所述第一时间分辨
率是所述扫描器的测量出的时间分辨率的函数。
5、如权利要求1所述的方法，其中，利用辐射敏感探测器来测量所述
第一正电子湮没事件，并且基于所述探测器的几何特性来建立所述第一时
间分辨率。
6、如权利要求1所述的方法，包括从存储器获取所述第一时间分辨率
和所述第二时间分辨率。
7、如权利要求6所述的方法，其中，所述存储器包括针对像素化的闪
烁体上的多个位置中的每个位置的时间分辨率值以及针对多条响应线中的
每条响应线的时间分辨率值二者中的一个。
8、如权利要求1所述的方法，其中，所述第一时间分辨率和所述第二
时间分辨率是测量出的时间分辨率、辐射敏感探测器的几何特性和事件数
据率三者中的至少两个的函数。
9、如权利要求1所述的方法，其中，沿着共同的响应线在不同的时间
探测所述第一湮没事件和所述第二湮没事件。
10、如权利要求1所述的方法，包括：
测量第一光子相互作用深度；
利用所测量出的相互作用深度来建立所述第一时间分辨率。
11、一种飞行时间正电子发射断层摄影设备，包括：
用于利用第一时间分辨率值来估计第一正电子湮没事件的位置的装
置；
用于利用第二时间分辨率值来估计第二正电子湮没事件的位置的装
置，其中，所述第二时间分辨率值不同于所述第一时间分辨率值；
利用所估计的位置来重建指示所述正电子湮没事件的图像数据的重建
器129。
12、如权利要求11所述的设备，其中，所述设备包括：
辐射敏感探测器(106)；
用于存储指示所述辐射敏感探测器上的多个位置处的时间分辨率的时
间分辨率数据的装置。
13、如权利要求11所述的设备，包括像素化的闪烁体。
14、如权利要求11所述的设备，包括闪烁体以及与所述闪烁体进行光
通信的硅光电倍增器。
15、一种计算机可读存储介质，包含当被计算机执行时，使得所述计
算机实现包括以下步骤的方法的指令：
获取多个正电子湮没事件的二阶时间数据，所述二阶时间数据至少包
括第一和第二不同值；
利用所述二...

【专利技术属性】
技术研发人员：T劳伦斯，JJ格里斯默，JA科尔特姆尔，A托恩，R布林克斯，C德根哈特，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]