正电子发射断层成像系统探测效率检测、校正方法及装置 技术领域
本发明涉及正电子发射断层成像系统，尤其涉及正电子发射断层成像系统的校正技术领域。
背景技术
正电子发射断层成像(Positron Emission Tomography，PET)已成为预临床研究和临床诊断的重要分子影像工具，其成像性能与图像重建之前数据预处理方法密切相关。数据预处理包括归一化校正，随机校正，散射校正，衰减校正等。其中，归一化校正为预处理的第一步，其准确性直接决定后续散射校正和随机校正的准确性，从而影响最终重建图像的性能，如均一性、噪声特性及伪影特性等。
受PET系统结构设计、前端晶体与光电转换器件的耦合方式、各电子学探测通道性能差异的影响，对于置中均匀分布的射源，PET晶体探测器所探测的计数却各不相同，因此需要通过该计数差异对各计数通道的探测效率进行校正，此即归一化校正。现有技术中，PET归一化校正方法分为三大类：直接归一化校正，自归一化校正及多因子归一化校正。
直接归一化校正方法采用置于PET中心的均匀分布的桶状射源(cylindersource，简称桶源，例如，对于临床PET，直径通常为20cm)，采集足够长的时间收集满足计数统计的数据量，然后将各探测晶体上计数值的倒数作为该晶体的探测效率系数用于校正。此方法所需的数据采集时间极长，而且系统状态变化后，需要重新从低活度到高活度进行数据采集，获得各活度对应的探测效率系数，例如，对于已经普及的3D PET系统而言，需要几个甚至十几个小时，这在实际应用中是不可接受的。 自归一化校正的校正系数是基于实际采集的模体或者临床数据获取的.该方法认为系统所接受的计数受射源几何分布和各探测器通道探测效率两部分的影响，其在频率分布上存在差异，由此提出通过滤波方法进行几何分布信息剔除，将剩余部分作为各通道探测效率。此方法无需事先采集置中桶源数据获取探测效率，实现简单，对活度相关的因素有较高的兼容性，只是系统计数分布包含的频率范围较广，滤波方法的低频滤波性能对探测效率的准确性有较大影响，导致成像均一性不佳或存在伪影。
多因子归一化方法将影响系统探测效率的物理因素分解为几何校正因子、随活度变化的因子和活度无关因子，通过采集少量的中心桶源数据进行统计分别计算各因素所对应的探测效率
系数，可以避免直接归一化校正方法的缺陷，也可以避免自归一化校正受滤波方法的影响。此方法为当前广泛采用的归一化校正方法。其中，活度无关的因子与系统特性有关，主要是针对晶体特性，称为固有晶体探测效率。该方法假设系统电子学性能足够稳定时，该因子(固有晶体探测效率)与活度不相关。
然而，对于实际系统考虑节省光电转换器件数量的设计或者电子学设计本身并不完美的情况下，基本模块随活度变化的性能并不是稳定不变的，这使得固有晶体探测效率并非完全与活度无关，而是随活度增大呈现无规律的变化，因而，上述多因子校正方法依然存在准确性的问题。
因此，有必要提出一种新的正电子发射断层成像系统探测效率检测、校正方法及校正装置，以方便、准确地完成系统归一化校正。
发明内容
本发明解决的是：现有的正电子发射断层成像系统多因子归一化校正方法因固有晶体探测效率随活度变化造成的准确性不理想及不易实现的问题。
为了解决所述问题，本发明提供一种正电子发射断层成像系统探测效率检测方法，包括：使用该正电子发射断层成像系统进行第一采集，获取影响探测效率的第一活度相关因子；使用该正电子发射断层成像系统进行第二采集，并根据第二采集所得数据及所述第一活度相关因子获取影响探测效率的第二活度相关因子；在所述第二采集所得数据中，去除受所述第二活度相关因子影响的信息，及去除受被采集物体的几何分布信息影响的信息，以获取探测器固有晶体探测效率。
在本发明的一种实施方式中，所述第一采集为对置于该正电子发射断层成像系统采集视野中心的活度均匀分布的桶源进行的采集。
在本发明的一种实施方式中，所述第一采集包括对不同活度的桶源进行采集。
在本发明的一种实施方式中，所述“获取影响探测效率的第一活度相关因子”包括：分别计算不同活度下的轴向活度相关因子及径向活度相关因子。
在本发明的一种实施方式中，所述第二采集为模体数据采集或临床数据采集。
在本发明的一种实施方式中，所述“根据第二采集所得数据及所述第一活度相关因子获取影响
探测效率的第二活度相关因子”包括：根据第一活度相关因子进行函数拟合，将第二采集数据代入该函数以计算获得第二活度相关因子。
在本发明的一种实施方式中，所述“去除受被采集物体的几何分布信息影响的信息”包括：对去除了第二活度相关因子的第二采集数据进行低频滤波处理。
进一步地，本发明还提供一种正电子发射断层成像系统探测效率校正方法，包括：获取影响该成像系统探测效率的几何结构因子；获取影响探测效率的活度相关因子；根据上述述检测方法获取探测器固有晶体探测效率；利用所述几何结构因子、活度相关因子及探测器固有晶体探测效率，对采集数据进行归一化校正。
在本发明的一种实施方式中，所述“获取影响该成像系统探测效率的几何结构因子”包括：对围绕系统采集视野中心轴旋转的均匀棒源进行数据采集，并分别计算其径向几何因子及晶体干涉因子，根据该径向几何因子及晶体干涉因子确定所述几何结构因子。
进一步地，本发明还提供一种正电子发射断层成像系统探测效率校正装置，包括：几何结构因子获取单元，用于获取影响该探测系统探测效率的几何结构因子；活度相关因子获取单元，
用于获取影响探测效率的活度相关因子；探测器固有晶体探测效率获取单元，用于根据权利要求1至7任一项所述检测方法，获取探测器固有晶体探测效率；校正单元，用于利用所述几何结构因子、活度相关因子及探测器固有晶体探测效率，对采集数据进行归一化校正。
与现有技术相比，本发明提供的探测效率检测方法因为事先去除了采集数据中的活度相关因子，将射源(被采集物体)几何分布相关的信息剔除，可以更准确地得到正确的与当前活度条件相匹配的固有晶体探测效率。进一步地，本发明提供的探测效率校正方法及装置，既改善了归一化校正的成像均一性，又能解决固有晶体探测效率随活度不规律变化的难题，且易于实现。
附图说明
图1是本发明一实施例中正电子发射成像系统结构示意图；
图2是本发明一实施例中探测器环的示意性横断面图；
图3是本发明一实施例中探测效率检测方法流程示意图；
图4是本发明一实施例中探测效率校正方法流程示意图；
图5是本发明一实施例中活度相关因子拟合函数示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
在本发明的一个实施例中，如图1所示，PET装置1以控制部10为中枢，具有机架20、信号处理部30、同时计数部40、存储部50、重建部60、显示部70以及操作部80。
图2为配置在机架20上的探测器环100的示意性横断面图。机架20具有沿圆周的中心轴Z排列的多个探测器环100组成的探测器阵列。探测器环100具有排列在中心轴Z周围的圆周上的多个探测器200。探测器环100的开口部上形成有采集视野(Field Of View，FOV)。将载有被检体P的床板500插入探测器环100的开口部，以使得被检体P的摄像部位进入FOV。被检体P以使体轴与中心轴Z一致的方式被载置在床板500上。在被检体P内，为了PET摄影而注入利用放射性同位素标识的药剂。探测器200检测从被检体P内部放出的成对湮没γ射线，生成与检测出的成对湮没γ射线的光量相应的脉冲状电信号。
具体情况可以是，探测器200具有多个闪烁体器件300与多个光电转换器件400。闪烁体器件300接收来自被检体P内的放射性同位素的成对湮没γ射线，产生闪烁光。各闪烁体器件被配置为各闪烁体器件的长轴方向与探测器环100的径向大致一致。光电转换器件400被设置在与正交于中心轴Z的径向有关的、闪烁体器件300的一端部上。典型情况可以是，探测器环100中所包含的多个闪烁体器件300与多个光电转换器件400被排列成同心圆筒状。在闪烁体器件300中所产生的闪烁光在闪烁体器件300内传播，并朝向光电转换器件400。光电转换器件400产生与闪烁光的光量相应的脉冲状电信号。所产生的电信号，如图1所示，被供给信号处理部30。
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