隨機事件減少方法、隨機事件減少裝置以及非暫時性計算機可讀存儲介質的製作方法
2023-07-29 00:02:56 4
隨機事件減少方法、隨機事件減少裝置以及非暫時性計算機可讀存儲介質的製作方法
【專利摘要】實施方式的隨機事件減少方法是減少由正電子放射斷層攝影（Positron?Emission?Tomography：PET）得到的列表模式數據內的隨機事件的方法，包含取得步驟（步驟400）和過濾步驟（步驟410以及步驟S420）。取得步驟（步驟400）針對具有所提供的重建用有效視野（Field-Of-View：FOV）的PET掃描儀，取得包含多個記錄，且各記錄中包含飛行時間（Time-Of-Flight：TOF）的信息的瞬發列表模式計數數據。過濾步驟（步驟410以及步驟S420）通過將表示存在於相對於上述重建用FOV的切線方向的TOF蒙片的外側的放射點的記錄從由上述取得步驟取得的上述瞬發列表模式計數數據中刪除，從而對該瞬發列表模式計數數據進行過濾處理。
【專利說明】隨機事件減少方法、隨機事件減少裝置以及非暫時性計算機可讀存儲介質
【技術領域】
[0001]本發明的實施方式涉及隨機事件減少方法、隨機事件減少裝置以及非暫時性計算機可讀存儲介質。
【背景技術】
[0002]正電子放射斷層攝影(Positron Emission Tomography:PET)是將放出正電子(Positron)的放射性醫藥品導入患者的身體的核醫學成像(imaging)的I個領域。隨著放射性醫藥品衰變，產生正電子。具體而言，多個正電子各自與電子反應，通過作為湮沒事件(annihilation event)而所知的事件，同時產生Y光子(gamma photon)對(pair)。該Y光子沿著同時計數線(line of coincidence),向大致相反方向前進。在同時計數時間內所檢測到的Y射線對通常通過PET掃描儀，記錄為湮沒事件。
[0003]在使用飛行時間(Time-Of-Flight:T0F)的TOF成像中，還測量同時計數對(coincident pair)的各Y光子被檢測的同時計數間隔(coincidence interval)的時間。飛行時間信息提供表示沿著同時計數線檢測到的事件的湮沒位置的信息。從多個湮沒事件得到的數據一般用於使用統計學(反覆的)、或者解析學中的重建算法(algorithm)，來重建或生成被掃描的被檢體或者物體的圖像。
[0004]圖1是表示PET成像裝置的幾何學配置的一個例子的圖。圖1是示出所放出的正電子的經軸坐標(transaxial coordinate)以及軸向坐標(axial coordinate)、和由3D檢測器(3D detector)測量到的響應線(Line-Of-Response:L0R)白勺圖。另外，響應線(LOR)與上述的同時計數線同義。經軸坐標例如是在垂直於掃描儀的軸方向或被檢體的體軸方向的剖面內設定的坐標，軸向坐標例如是在沿著掃描儀的軸方向或被檢體的體軸方向的剖面內設定的坐標。坐標(xe，ye，ze)或者(se，te，ze)表示所放出的正電子「e」的圖像坐標。另夕卜，坐標(xa，ya，za)表示檢測到作為LOR來測量的一方的Y射線的檢測器晶體「a」的位置，坐標(xb，yb，zb)表示檢測到作為LOR來測量的另一方的Y射線的檢測器晶體「b」的位置。所測暈到的LOR的投影坐標在非TOF能夠由「(s，(p，ζ、Θ )，在此由Z= (za+zb)/2」」來表示。「φ」與經軸坐標中的線段ab的傾斜角對應，「 Θ 」與軸向坐標中的線段ab的傾斜角對應。或者，所測量的LOR的投影坐標也可以包含T0F-L0R用附加的維度「t」。「t」是與時間對應的值，例如，「ta」與在同時計數時間內「a」檢測到Y光子的時間對應，「tb」與在同時計數時間內「b」檢測到Y光子的時間對應，「t/』對應於在同時計數時間內「a」檢測到Y光子的時間與「b」檢測到Y光子的時間的時間差。通過使用「t」的信息，從而能夠推定所測量的LOR上的「e」的坐標，即，湮沒點的位置。
[0005]在PET中，隨機同時計數(random coincidence)因真同時計數(truecoincidence)的檢測所使用的同時計數窗口(coincidence window)的寬度有限而產生。當隨機地在同時計數窗口內檢測到兩個不相關的單一事件(single event)時,它們可能被錯誤地識別為是真同時計數事件並進行記錄。隨機事件率如以下的式(I)所示，與各檢測器的單一事件率和同時計數窗口的尺寸成正比。其中，在式(I)中，「Ci/』表示連結第i個檢測器和第j個檢測器的LOR中的隨機同時計數率(random coincidences count rate),「r/』表示第i個檢測器中的單一事件的計數率，「r/』表示第j個檢測器中的單一事件的計數率，「 τ 」表示同時計數窗口的尺寸(coincidence window size)。
[0006]【數學公式I】
[0007]Clj = ItTlFj* * *
[0008]特別地，在使用三維PET (3D PET)掃描儀的攝影、或強放射性濃度的攝影中，隨機同時計數可能包含所記錄的瞬發同時計數事件(prompt coincidence event)的大部分。瞬發同時計數事件包含真同時計數事件、分散(scatter )同時計數事件以及隨機同時計數事件。當沒有適當地進行校正時，隨機同時計數事件可能會對重建圖像導入大量的誤差。
[0009]瞬發同時計數事件內的隨機事件的量由同時計數時間窗口(coincidence timingwindow)和對同時計數進行檢測的2個對置的晶體中的單一事件的計數率來決定。同時計數時間窗口根據所收集的(重建的)有效視野(Field-Of-View:F0V)的尺寸(size)和掃描儀的時間解析度(timin g resolution)來設定。PET掃描儀的一般的FOV是三維圓筒形。該三維圓筒形以將中心置於掃描儀的橫截面方向的圓形區域作為底面，軸方向的長度與掃描儀的軸方向的長度相同。從而，在默認(default)中，所收集的FOV引用橫截面方向的圓形區域中的直徑。當PET全身成像時，FOV通常是576_~700_。時間解析度依存於數據收集系統的晶體的類型、光學光子檢測器以及前端(front-end)的電子設備(electronics)。LYSO晶體時，典型的時間解析度是500ps~650ps。相關聯的同時計數時間窗口此時在全身成像時為4ns~6ns。使用FDG (Fluorodeoxyglucose:氟代脫氧葡萄糖)的全身攝影中的隨機劃分(隨機/瞬發)根據被檢體的軸方向部分的放射能濃度，變為大約30%~50%。
[0010]但是，在固定的同時計數窗口方法中，在瞬發同時計數數據中必然導入大量的隨機事件。例如，當是單一事件的計數率在所有的晶體中都變為相同的固定的模型/被檢體的情況下，隨機的總量與所收集的FOV的圓形區域和同時計數窗口 FOV的尺寸成正比例。另外，同時計數窗口 FOV計算為「2X 150 (mm/ns) Xcoinffin (ns)」。其中，「coinWin」是單位為「ns (納秒(nanosecond))」的同時計數窗口的長度。
[0011]為了減少隨機事件數提出了各種方法。
[0012]在I種方法(approach)中，使用比PET掃描儀的最大的同時計數時間窗口小的短時間窗口，將投影數據的收集只限制於比可利用的所有的TOF集合(bin)少的TOF集合的中央子集(subset)。短時間窗口 FOV表示被圖像化的對象物的關心區域變得比實際的對象物小。換言之，該方法是只採用根據TOF信息來推定的湮沒點的位置變為重建用FOV的中央部的同時計數信息的方法。另外，例如，當短時間窗口 FOV適用於基於高計數率的Rb-82(Rubidium:銣-82)的PET心臟成像時,可能降低列表模式數據(list mode data)的轉送速度。當使短時間窗口設定的非常小時，使用該短時間窗口的方法除了減少隨機事件數之外，還會減少真事件的數量。
[0013]在另一方法中，使用各個被檢體的CT (Computed Tomography:計算機斷層攝影)的形態學信息對同時計數時間窗口進行調整。換而言之，該方法是只採用使用TOF信息和CT信息，使推定湮沒點位於被檢體的輪廓內的同時計數信息的方法。針對某一響應線(Line-Of-Response:L0R), TOF集合的下限以及上限通過探索與被檢體的身體交叉的LOR的入口點以及出口點來確定。TOF遮蔽(masking)的效果主要在於排除隨機發生的被檢體外側的事件的、沿著被檢體的邊界線的正弦圖的切邊。但是，由於沒有考慮定時的統計學上的不確實性(即，不完美的時間解析度)，因此，通過該TOF遮蔽(masking)方法會除去真同時計數的約10?15%。
[0014]在第3方法中，使用作為不同的環(ring)差的函數的可變同時計數窗口來減少隨機事件。該方法更能夠適用於在軸方向長的FOV的PET掃描儀，例如，更能夠適用於具有超過20cm的軸方向FOV的PET掃描儀。
[0015]其他的隨機減少方法包含:使用能夠在變為不同對的檢測器模塊(module)之間進行調整的同時計數窗口的方法、和使用正弦圖(sinogram)徑方向的集合位置的方法中的雙方或者一方，除去位於FOV的外側的L0R。這些方法沒有考慮時間解析度，因此，還不能避免減少真同時計數事件。
[0016]現有技術文獻
[0017]專利文獻
[0018]專利文獻1:美國專利申請公開第7737405號說明書
【發明內容】
[0019]本發明要解決的問題在於提供一種能夠消除隨機事件的隨機事件減少方法、隨機事件減少裝置以及非暫時性計算機可讀存儲介質。
[0020]實施方式的隨機事件減少方法是減少通過正電子放射斷層攝影(PositronEmission Tomography:PET)而得到的列表模式數據內的隨機事件的方法,包含取得步驟(step)和過濾步驟(filter step)。取得步驟針對具有所提供的重建用有效視野(Field-Of-View:F0V)的PET掃描儀，取得包含多個記錄(entry)且各記錄中包含飛行時間(Time-Of-Flight:T0F)的信息的瞬發列表模式(prompt list mode)計數數據(data)。過濾步驟通過將表示存在於相對於上述重建用FOV的切線方向的TOF蒙片的外側的放射點的記錄從由上述取得步驟取得的上述瞬發列表模式計數數據中刪除，從而對該瞬發列表模式計數數據進行過濾處理。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1是表示PET成像裝置的幾何學配置的一個例子的圖。
[0022]圖2是用橫截面以及矢狀面來表示圓筒的切線方向的TOF蒙片的圖。
[0023]圖3是用橫截面以及矢狀面來表示橢圓筒的切線方向的TOF蒙片的圖。
[0024]圖4是在一實施方式所涉及的PET中，對隨機事件進行過濾處理的方法的流程圖。
[0025]圖5是表示一實施方式所涉及的PET系統的硬體構成的圖。
【具體實施方式】
[0026]以下，參照附圖，詳細地說明隨機事件減少方法、隨機事件減少裝置以及非暫時性計算機可讀存儲介質的實施方式。如果將本說明書所述的實施方式和與此附隨的大量的優點參照以下的詳細的說明與附圖建立關聯來考慮，則能夠更完全地理解。
[0027]在本說明書中公開的實施方式將僅通過利用TOF解析度以及所收集的FOV的信息，來通用地減少隨機事件的技術作為對象。在本實施方式中，對所收集的FOV(重建用FOV)沒有貢獻的隨機同時計數事件將全部刪除，但所刪除的隨機同時計數事件不會對真同時計數事件產生影響。
[0028]在ー實施方式中，提供一種減少由正電子放射斷層攝影（Positron EmissionTomography ：PET)得到的列表模式數據內的隨機事件的隨機事件減少方法。該方法包含：(I)取得步驟，針對具有所提供的重建用有效視野（Field-Of-View ：F0V)的PET掃描儀，包含多個記錄，取得各記錄包含飛行時間（Time-Of-Flight ：T0F)的信息的瞬發列表模式計數數據(或者延遲列表模式計數數據）；（2)過濾步驟，通過將表示存在於對於重建用FOV的切線方向的TOF蒙片的外側的放射點的記錄從由取得步驟取得的瞬發列表模式計數數據(或者，延遲列表模式計數數據）中刪除，從而對該瞬發列表模式計數數據(或者，延遲列表模式計數數據)進行過濾處理。另外其中，瞬發列表模式計數數據是將使用同時計數用時間窗ロ而同時計數的2個計數信息（晶體位置、時間、能量等)作為I個記錄的列表。在瞬發列表模式計數數據中，與真的真同時計數信息一起，還並包含由於因分散而造成所致的同時計數信息以及隨機同時計數信息。另外，延遲列表模式計數數據是對ー個事件的計數信息所包含的時間加上比同時計數用時間窗ロ大的時間，並將使用同時計數用時間窗ロ來同時計數的2個計數信息作為I個記錄的列表。延遲列表模式計數數據用於推定瞬發列表模式計數數據所包含的隨機事件。
[0029]在ー實施方式中，切線方向的TOF蒙片根據由PET掃描儀的時間解析度來規定的「推定放射點所存在的位置的概率分布」來設定。在ー實施方式中，過濾步驟刪除不滿足表示切線方向的TOF蒙片的以下的式（2)的不等式的記錄。
[0030]【數學公式2】
[0031]
【權利要求】
1.一種隨機事件減少方法，其為減少由正電子放射斷層攝影(Positron EmissionTomography:PET)而得到的列表模式數據內的隨機事件的方法，其中，包含: 取得步驟，針對具有所提供的重建用有效視野(Field-Of-View:F0V)的PET掃描儀，取得包含多個記錄且各記錄中包含飛行時間(Time-Of-Flight:T0F)的信息的瞬發列表模式計數數據；和 過濾步驟，通過將表示存在於相對於上述重建用FOV的切線方向的TOF蒙片的外側的放射點的記錄從由上述取得步驟取得的上述瞬發列表模式計數數據中刪除，從而對該瞬發列表模式計數數據進行過濾處理。
2.根據權利要求1所述的隨機事件減少方法，其中， 上述切線方向的TOF蒙片根據由上述記錄所表示的響應線上的放射點存在位置的概率分布亦即由上述PET掃描儀的時間解析度所確定的概率分布來進行設定。
3.根據權利要求1所述的隨機事件減少方法，其中， 當設「ta」以及「tb」分別為上述記錄所包含的「事件a」以及「事件b」各自的到達時間，設「c/2」為用於使時間轉換成距離的轉換係數，設「 Θ 」為對於由上述記錄所表示的響應線的橫截面的軸方向的傾斜角，設「d」為上述重建用FOV的直徑，設「s」為由上述記錄所表示的上述響應線的徑方向的值，設「 σ TOF」為轉換成空間區域的上述PET掃描儀的時間解析度的標準偏差，設「η」為預先設定的值時，上述過濾步驟刪除不滿足表示上述切線方向的TOF蒙片的以下的式(I)的不等式的記錄 【數學公式I】
4.根據權利要求1所述的隨機事件減少方法，其中， 上述隨機事件減少方法還包含重建步驟，該重建步驟利用上述過濾處理後的列表模式計數數據來執行重建。
5.根據權利要求1所述的隨機事件減少方法，其中， 上述取得步驟還取得包含多個記錄且各記錄中包含飛行時間的信息的延遲列表模式計數數據， 上述過濾步驟還通過將表示存在於上述切線方向的TOF蒙片的外側的放射點的記錄從由上述取得步驟取得的上述延遲列表模式計數數據中刪除，從而對該延遲列表模式計數數據進行過濾處理。
6.一種隨機事件減少方法，其為減少由正電子放射斷層攝影(Positron EmissionTomography:PET)而得到的列表模式數據的隨機事件的方法,包含: 取得步驟，針對具有所提供的重建用有效視野(Field-Of-View:F0V)的PET掃描儀，取得包含多個記錄且各記錄中包含飛行時間(Time-Of-Flight:T0F)的信息的延遲列表模式計數數據；和 過濾步驟，通過將表示存在於相對於上述重建用FOV的切線方向的TOF蒙片的外側的放射點的記錄從由上述取得步驟取得的上述延遲列表模式計數數據中刪除，從而對該延遲列表模式計數數據進行過濾處理。
7.一種隨機事件減少裝置，其為減少由正電子放射斷層攝影(Positron EmissionTomography:PET)而得到的列表模式數據內的隨機事件的裝置,其中，具備: 存儲器，其針對具有所提供的重建用有效視野(Field-Of-View:F0V)的PET掃描儀，存儲包含多個記錄且各記錄中包含飛行時間(Time-Of-Flight:T0F)的信息的瞬發列表模式計數數據；和 處理器，其通過將表不存在於相對於上述重建用FOV的切線方向的TOF蒙片的外側的放射點的記錄從上述瞬發列表模式計數數據中刪除，從而對該瞬發列表模式計數數據進行過濾處理。
8.根據權利要求7所述的隨機事件減少裝置，其中， 上述切線方向的TOF蒙片根據由上述記錄所表示的響應線上的放射點存在位置的概率分布亦即由上述PET掃描儀的時間解析度所確定的概率分布來進行設定。
9.根據權利要求7所述的隨機事件減少裝置，其中， 在設「ta」以及「tb」分別為上述記錄所包含的「事件a」以及「事件b」各自的到達時間，設「c/2」為用於使時間轉換成距離的轉換係數，設「 Θ 」為對於由上述記錄所表示的響應線的橫截面的軸方向的傾斜角，設「d」為上述重建用FOV的直徑，設「s」為由上述記錄所表示的上述響應線的徑方向的值，設「 σ TOF」為轉換成空間區域的上述PET掃描儀的時間解析度的標準偏差，設「η」為預先設定的值時，上述處理器刪除不滿足表示上述切線方向的TOF蒙片的以下的式(2)的不等式的記錄 【數學公式2】c,
10.根據權利要求7所述的隨機事件減少裝置，其中， 上述處理器利用上述過濾處理後的列表模式計數數據來執行重建。
11.根據權利要求7所述的隨機事件減少裝置，其中， 上述存儲器還存儲包含多個記錄且各記錄中包含飛行時間的信息的延遲列表模式計數數據， 上述處理器還通過將表示存在於上述切線方向的TOF蒙片的外側的放射點的記錄從所取得的上述延遲列表模式計數數據中刪除，從而對該延遲列表模式計數數據進行過濾處理。
12.—種隨機事件減少裝置，其為減少由正電子放射斷層攝影(Positron EmissionTomography:PET)而得到的列表模式數據內的隨機事件的裝置,具備: 存儲器，其針對具有所提供的重建用有效視野(Field-Of-View:F0V)的PET掃描儀，存儲包含多個記錄且各記錄中包含飛行時間(Time-Of-Flight:T0F)的信息的延遲列表模式計數數據；和 處理器，其通過將表不存在於相對於上述重建用FOV的切線方向的TOF蒙片的外側的放射點的記錄從上述延遲列表模式計數數據中刪除，從而對該延遲列表模式計數數據進行過濾處理。
13.一種存儲程序的非暫時性計算機可讀存儲介質，其中， 當通過處理器執行上述程序時，上述處理器執行包含以下步驟的方法，即，包含: 取得步驟，針對具有所提供的重建用有效視野(Field-Of-View:F0V)的PET掃描儀，取得包含多個記錄且各記錄中包含飛行時間(Time-Of-Flight:T0F)的信息的瞬發列表模式計數數據；和 過濾步驟，通過將表示存在於相對於上述重建用FOV的切線方向的TOF蒙片的外側的放射點的記錄從由上述取得步驟取得的上述瞬發列表模式計數數據中刪除，從而對該瞬發列表模式計數數據進行過濾處理。
【文檔編號】G01T1/161GK103547942SQ201380000774
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年5月16日 優先權日:2012年5月16日
【發明者】王文莉, 牛曉鋒 申請人:株式會社東芝, 東芝醫療系統株式會社