偶發同時計數推定方法以及偶發同時計數推定裝置製造方法

2023-09-19 08:50:15

偶發同時計數推定方法以及偶發同時計數推定裝置製造方法
【專利摘要】根據實施方式，偶發同時計數推定方法取得包含TOF信息的TOF列表模式計數數據，不使用TOF信息地將所取得的TOF列表模式計數數據轉換成包含隨機計數值的4D原始正弦圖計數數據，為了生成4D插補正弦圖計數數據，對4D原始正弦圖計數數據進行插補，為了除去噪音，對4D插補正弦圖計數數據使用低通濾波器，將使用低通濾波器得到的4D插補正弦圖計數數據轉換成使用濾波器得到的4D原始正弦圖計數數據，對使用濾波器得到的4D原始正弦圖計數數據有效地使用用於對湮沒點進行濾波的TOF蒙片濾波器，從而根據使用濾波器得到的4D原始正弦圖計數數據來生成5D?TOF原始正弦圖計數數據。
【專利說明】偶發同時計數推定方法以及偶發同時計數推定裝置
【技術領域】
[0001]本說明書所述的實施方式一般涉及由Y射線檢測系統取得的飛行時間數據中的隨機事件的推定。
【背景技術】
[0002]正電子放射斷層攝影(Positron Emission Tomography:PET)是將正電子放射型的放射性醫藥品導入被檢體內的核醫學的I個領域。當放射性醫藥品衰變時，生成正電子。具體而言，通過多個正電子分別在作為正電子湮沒事件而熟知的現象中與電子進行反應，生成沿著同時計數線大致向相反方向移動的同時發生對的Y光子。在同時計數時間內檢測到的Y光子的對通常作為湮沒事件由PET掃描儀來記錄。
[0003]在飛行時間(time-of-flight:T0F)成像中，還測量檢測同時發生對的各Y光子的同時計數間隔內的時間。飛行時間信息表示沿著同時計數線檢測到的事件的位置。為了重建或者生成掃描對象的被檢體或者被檢物的圖像，使用多個湮沒事件的數據。在此，該圖像的重建或者生成一般使用統計學(反覆的)或者分析學重建算法來進行。
[0004]圖1表示在三維檢測器中放射的正電子以及測量的同時計數線(line-of-response:L0R)的經軸坐標和軸向坐標。坐標(xe, ye, ze)或者(se, te, ze)表示放射出的正電子的圖像坐標。所測定的LOR的投影坐標能夠通過由Z= (za+zb)/2表示的(S，Φ, z, Θ )表示，或者也可以包含T0F-L0R用的附加的維度t。
[0005]在PET中，根據同時計數窗口的有限寬度而產生偶發同時計數(隨機)，偶發同時計數用於檢測真正的同時計數。當在同時計數窗口內檢測兩個不存在相關關係的單一事件時，有可能這兩個被錯誤地識別並記錄為真正的同時計數事件。隨機事件的比例與各檢測器上的單一事件的比例以及同時計數窗口的尺寸成比例，由式(I)表示。
[0006]Cu=2 τ T1Tj ( I)
[0007]在此，Cu表示連結第i個檢測器和第j個檢測器的LOR上的偶發同時計數的計數率，表示第i個檢測器和第j個檢測器各自的單一計數事件的比例，τ是同時計數窗口的尺寸。
[0008]特別地，在三維PET掃描儀以及高放射能濃度中，偶發同時計數可能形成所記錄的瞬發同時計數事件(包含真正的同時計數事件、分散同時計數事件、偶發同時計數事件)的大部分。從而，當沒有合適地進行校正時，由於偶發同時計數事件，在重建的圖像中可能
產生大量的定量誤差。
[0009]因此，作為用於隨機推定的最準確且一般使用的方法，能夠列舉出使用延遲同時計數窗口。延遲同時計數窗口能夠從所記錄的各個對事件中，除去2個單一事件的相關關係。延遲同時計數窗口通常使同時計數窗口的尺寸從數十到數百倍地延遲，因此2個所記錄的單一事件來自I個湮滅的可能性極低。從而，在本方法中，只記錄隨機事件。
[0010]最近，為了通過由濾波器完全地除去無益於重建視野(field-of-view:F0V)的這些偶發同時計數，從而減少瞬發數據中的隨機事件，設計有飛行時間蒙片(T0F蒙片)。在該處理中，通過在開始重建之前除去具有蒙片之外的TOF差的隨機事件，從而能夠通過列表模式重建以及更短的計算時間，得到更準確的重建圖像。
[0011]在TOF列表模式重建中，隨機事件與TOF信息一起由以下的方法推定。非TOF延遲列表模式數據最初進行重組插補在四維插補正弦圖中，平滑化處理之後，反插補在四維原始正弦圖中。在最終步驟中，通過將LOR計數均等地擴散到切線方向t的組距(bin)，考慮沿著LOR的半徑方向的t的範圍的差以及傾斜角，從而生成五維TOF原始正弦圖。
[0012]現有技術文獻
[0013]專利文獻
[0014]專利文獻1:日本特開平09-184885號公報
【發明內容】

[0015]本發明要解決的問題在於，提供一種能夠對隨機事件的推定使用TOF蒙片的偶發同時計數推定方法以及偶發同時計數推定裝置。
[0016]根據一個實施方式，在正電子放射斷層攝影列表模式數據中推定偶發同時計數的偶發同時計數推定方法包括:取得包含飛行時間(time-of-flight:T0F)信息的TOF列表模式計數數據；不使用上述TOF信息地將上述取得的TOF列表模式計數數據轉換成包含偶發同時計數值的四維原始正弦圖計數數據；為了生成四維插補正弦圖計數數據而對上述四維原始正弦圖計數數據進行插補；為了除去噪音而對上述四維插補正弦圖計數數據使用低通濾波器；將使用上述低通濾波器得到的四維插補正弦圖計數數據轉換成使用濾波器得到的四維原始正弦圖計數數據；以及通過處理裝置對使用上述濾波器得到的四維原始正弦圖計數數據有效地使用用於對湮沒點進行濾波的TOF蒙片濾波器，從而根據使用上述濾波器得到的四維正弦圖計數數據來生成五維TOF原始正弦圖計數數據。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]如果參照以下的詳細的說明與附圖建立關聯來考慮，則能夠易於更完全地理解本發明和其附隨的大量的優點。
[0018]圖1表示PET成像裝置的幾何學配置的例子。
[0019]圖2表示新的TOF蒙片的橫截面圖以及矢狀面圖。
[0020]圖3A表示沒有600mm的FOV、TOF蒙片，而進行隨機原始正弦圖仿真得到的GATEIEC幻象數據的(rad，t)圖。
[0021]圖3B表示具有600mm的F0V、T0F蒙片以及3 σ TOF,進行隨機原始正弦圖仿真而得到的GATE IEC幻象數據的(rad，t)圖。
[0022]圖4表示基於一個實施方式的PET中的隨機現象的推定方法的流程圖。
[0023]圖5表示基於一個實施方式的PET系統的硬體。
【具體實施方式】
[0024]以下，針對本發明所涉及的實施方式的細節進行說明。在本發明中，如上所示，提供一種能夠在偶發同時計數的推定中使用TOF蒙片的偶發同時計數推定方法以及偶發同時計數推定裝置。即，如果對上述的以往技術的偶發同時計數推定(隨機推定)使用TOF蒙片，則隨機的分布伴隨著導入橢圓形的TOF蒙片會發生變化，由此在視野(field-of-view:F0V)的中心區域收集的隨機事件增加，在FOV的周邊部收集的隨機事件減少。此時，不能使用沒有使用TOF蒙片的上述步驟。其理由是因為:(1)通過隨機的平滑化步驟，s維度中的隨機的分布發生變化，由此在反插補步驟中會產生推定誤差。另外，(2)當使LOR計數均等地向各切線方向t的組距(bin)擴散時，以隨機事件數沿著t維度均勻地分布為前提，因此當使用TOF蒙片時，其不適合。這樣，隨機事件在FOV的中心更多地收集，但是在TOF蒙片的圓形的周邊部更少地收集。
[0025]因此，根據本發明所涉及的一個實施方式，提供一種在正電子放射斷層攝影列表模式數據中推定隨機事件的方法，該方法包含:(1)取得包含飛行時間(time-of-flight:TOF)信息的TOF列表模式計數數據的步驟；(2)不使用TOF信息地將所取得的TOF列表模式計數數據轉換成包含隨機計數值的四維(4D)原始正弦圖計數數據的步驟；(3)為了生成4D插補正弦圖計數數據，對4D原始正弦圖計數數據進行插補的步驟；(4)為了除去噪音，對4D插補正弦圖計數數據使用低通濾波器的步驟；(5)將使用低通濾波器得到的4D插補正弦圖計數數據轉換成使用濾波器得到的4D原始正弦圖計數數據的步驟；以及(6)通過由處理裝置，對使用濾波器得到的4D原始正弦圖計數數據有效地使用用於對湮沒點進行濾波的TOF蒙片濾波器，從而根據使用濾波器得到的4D原始正弦圖計數數據來生成五維(5D) TOF原始正弦圖計數數據的步驟。
[0026]在另一個實施方式中，TOF蒙片濾波器沿著同時計數線(I ine-of-response:L0R)，在重建視野外具有規定範圍的濾波器區域。
[0027]在另一個實施方式中，生成步驟包含根據以下的公式對每個TOF組距(bin)t生成
5D tof原始正弦圖計數數據
【權利要求】
1.一種偶發同時計數推定方法，在正電子放射斷層攝影列表模式數據中推定偶發同時計數，其中，包含: 取得包含飛行時間即TOF信息的TOF列表模式計數數據； 不使用上述TOF信息地將上述取得的TOF列表模式計數數據轉換成包含偶發同時計數值的四維原始正弦圖計數數據； 為了生成四維插補正弦圖計數數據，對上述四維原始正弦圖計數數據進行插補； 為了除去噪音，對上述四維插補正弦圖計數數據使用低通濾波器； 將使用上述低通濾波器得到的四維插補正弦圖計數數據轉換成使用濾波器得到的四維原始正弦圖計數數據；以及 通過處理裝置，對使用上述濾波器得到的四維原始正弦圖計數數據有效地使用用於對湮沒點進行濾波的TOF蒙片濾波器，從而根據使用上述濾波器得到的四維正弦圖計數數據來生成五維TOF原始正弦圖計數數據。
2.根據權利要求1所述的偶發同時計數推定方法，其中， 上述TOF蒙片濾波器沿著同時計數線即L0R，在重建視野外具有規定範圍的濾波器區域。
3.根據權利要求1或2所述的偶發同時計數推定方法，其中， 當生成上述五維TOF原始正弦圖計數數據時，根據以下的公式在每個TOF組距t生成五維TOF原始正弦圖計數數據
4.根據權利要求1或2所述的偶發同時計數推定方法，其中， 在上述TOF列表模式計數數據的取得中，對每個同時測量事件取得具有數據排列{xa，za, xb, zb, ea, eb, tof }的TOF列表模式數據，xa、Xb是事件a和事件b各自的橫截方向的入射閃爍體的編號，za、zb是事件a和事件b各自的軸方向的入射閃爍體的編號，ea、eb是事件a和事件b各自的能級，tof是事件a和事件b的到達時間的差。
5.根據權利要求1或2所述的偶發同時計數推定方法，其中， 使用延遲同時計數窗口法在上述四維原始正弦圖計數數據內推定偶發同時計數值。
6.一種偶發同時計數推定裝置，在正電子放射斷層攝影列表模式數據中推定偶發同時計數，其中，具備存儲器和處理裝置， 上述存儲器存儲包含飛行時間即TOF信息的TOF列表模式計數數據； 上述處理裝置被構成為: 不使用TOF信息地將上述取得的TOF列表模式計數數據轉換成包含偶發同時計數值的四維原始正弦圖計數數據； 為了生成四維插補正弦圖計數數據，對上述四維原始正弦圖計數數據進行插補； 為了除去噪音，對上述四維插補正弦圖計數數據使用低通濾波器，將使用上述低通濾波器得到的四維插補正弦圖計數數據轉換成使用濾波器得到的四維原始正弦圖計數數據；以及 對使用上述濾波器得到的四維原始正弦圖計數數據，有效地使用用於對湮沒點進行濾波的TOF蒙片濾波器，從而根據使用上述濾波器得到的四維正弦圖計數數據來生成五維TOF原始正弦圖計數數據。
7.根據權利要求6所述的偶發同時計數推定裝置，其中， 上述TOF蒙片濾波器沿著同時計數線即L0R，在重建視野外具有規定範圍的濾波器區域。
8.根據權利要求6或7所述的偶發同時計數推定裝置，其中， 上述處理裝置還構成為根據以下的公式在每個TOF組距t生成五維TOF原始正弦圖計數數據
9.根據權利要求6或7所述的偶發同時計數推定裝置，其中， 上述存儲器對每個同時測量事件存儲具有數據排列{xa，za, xb, zb, ea, eb, tof}的TOF列表模式數據，xa> xb是事件a和事件b各自的橫截方向的入射閃爍體的編號，za、zb是事件a和事件b各自的軸方向的入射閃爍體的編號，ea、eb是事件a和事件b各自的能級，tof是事件a和事件b的到達時間的差。
10.根據權利要求6或7所述的偶發同時計數推定裝置，其中， 上述處理裝置還構成為使用延遲同時計數窗口法在上述四維原始正弦圖計數數據內推定偶發同時計數值。
【文檔編號】G01T1/161GK103890609SQ201380003466
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年5月9日 優先權日:2012年5月9日
【發明者】牛曉鋒, 王文莉 申請人:株式會社東芝, 東芝醫療系統株式會社