获取时间刻度值的方法及装置、PET扫描设备与流程

本发明涉及医学影像设备技术领域，特别是涉及一种获取时间刻度值的方法及装置、pet扫描设备。

背景技术：

在目前的pet(positronemissiontomography，正电子发射计算机断层显像)设备中，一般是基于电子学石英晶振所产生的周期时钟信号，利用tdc(timedigitalconverter，时间数字转换器)技术进行时间数字化(即时间间隔测量)，且数字化后的时间间隔(time-bin，简称tbin)精度能够达到ns、ps及fs级别。其中，tbin所代表的时间长度可通过将时钟周期(clock_cycle)除以该时钟周期内的时间间隔的总数(tbin_total)计算得到。

但是，目前pet设备中所使用的飞行时间(timeofflight，简称tof)定时系统存在诸如时钟偏斜(clockskew)、时钟抖动(clockjitter)及tdc器件时间单位大小(tbinsize，简称tbs)不一致等缺陷。

技术实现要素：

针对上述至少一个技术问题，本申请提供了一种获取时间刻度值的方法及装置、pet扫描设备，基于空间信息对定时信息进行刻度，从而能够有效避免时钟偏斜(clockskew)、时钟抖动(clockjitter)及tdc器件时间单位大小(tbinsize，简称tbs)不一致等缺陷，且还能有效提升时间分辨率，便于计算时间单位(tbin)的总数。

在一个可选的实施例中，本申请提供了一种获取时间刻度值的方法，可应用于pet扫描设备的探测器中，所述方法包括：

于所述探测器的扫描视野中设置参考射线源，所述参考射线源位于所述扫描视野的非中心位置处；

采集所述参考射线源产生的经所述扫描视野中心的符合事件；

基于所述参考射线源的位置信息和所述符合事件，获取所述pet扫描设备中飞行时间的时间刻度值。

在一个可选的实施例中，所述符合事件包括光子飞行时间差的时间刻度数；所述基于所述参考射线源的位置信息和所述符合事件，获取所述pet扫描设备中飞行时间的时间刻度值的步骤包括：

基于所述参考射线源的位置信息，获取所述参考射线源与所述探测器扫描视野的中心位置之间的距离；

基于光子在所述扫描视野中的传播速度，获取所述符合事件的理论光子飞行时间差；以及

根据所述理论光子飞行时间差和所述时间刻度数获取所述符合事件所在响应线上的时间刻度值。

在一个可选的实施例中，可采用以下公式计算所述时间刻度值：

其中，tbs表示所述符合事件所在响应线上的时间刻度值，s表示所述参考射线源与所述探测器扫描视野的中心位置之间的距离，tdc△表示符合事件的光子飞行时间差的时间刻度数，c表示光在所述扫描视野中的传播速度。

在一个可选的实施例中，在同一所述响应线上设置有至少两个所述参考射线源，所述方法还包括：

基于各所述参考射线源所获取的时间刻度值求取平均时间刻度值，并将所述平均时间刻度值作为该响应线的实际时间刻度值。

在一个可选的实施例中，所述参考射线源可为线性源或薄壁源等。

在一个可选的实施例中，本申请还提供了一种获取时间刻度值的装置，可应用于pet扫描设备的探测器中，所述装置包括：

第一采集单元，用于采集参考射线源的位置信息；所述参考射线源位于所述探测器的扫描视野的非中心位置处；

第二采集单元，用于采集所述参考射线源产生的经所述扫描视野中心的符合事件；以及

第一获取单元，分别与所述第一采集单元和所述第二采集单元连接；

其中，所述第一获取单元用于根据所述参考射线源的位置信息和所述符合事件，获取所述pet扫描设备中飞行时间的时间刻度值。

在一个可选的实施例中，本申请还提供了一种获取时间刻度值的方法，其特征在于，应用于pet扫描设备的探测器中，所述方法包括：

于所述探测器的扫描视野中，设置至少一个绕该扫描视野的轴线旋转的参考射线源，各所述参考射线源均位于所述扫描视野的非中心位置处；

针对任一穿过所述扫描视野的中心的响应线，采集各所述参考射线源在所述响应线上的符合事件；

基于所述参考射线源的旋转半径和所述符合事件，获取在所述响应线上的飞行时间的时间刻度值。

在一个可选的实施例中，所述符合事件包括符合事件的光子飞行时间差的时间刻度数；所述基于所述参考射线源的旋转半径和所述符合事件，获取在所述响应线上的飞行时间的时间刻度值的步骤包括：

以所述旋转半径作为第一坐标轴，以所述时间刻度数为第二坐标轴，来建立二维坐标系；

针对任一响应线，基于所述响应线上各所述参考射线源的旋转半径和该参考射线源所产生符合事件的光子飞行时间差的时间刻度数，于所述二维坐标系中绘制多个离散点；

基于多个离散点获取过所述二维坐标系原点的直线，并求取该直线的斜率；以及

基于所述直线的斜率获取在所述响应线上的飞行时间的时间刻度值。

在一个可选的实施例中，可采用以下公式计算所述时间刻度值：

其中，tbs表示所述符合事件所在响应线上的时间刻度值，k表示所述直线的斜率，c表示光在所述扫描视野中的传播速度。

在一个可选的实施例中，所述参考射线源可为线性源或薄壁源等。

在一个可选的实施例中，本申请还提供了一种获取时间刻度值的装置，可应用于pet扫描设备的探测器中，所述装置包括：

第三采集单元，用于采集参考射线源的旋转半径；所述参考射线源位于所述探测器的扫描视野的非中心位置处，且该参考射线源绕所述扫描视野的轴线旋转；

第四采集单元，用于采集各所述参考射线源在响应线上的符合事件；所述响应线一穿过所述扫描视野的中心位置；以及

第二获取单元，分别与所述第三采集单元和所述第四采集单元；

其中，所述第二获取单元用于根据所述参考射线源的旋转半径和所述符合事件，获取在所述响应线上的飞行时间的时间刻度值。

在一个可选的实施例中，本申请还提供了一种pet扫描设备，其特征在于，包括：

pet扫描设备本体；以及

如任意一项所述的获取时间刻度值的装置；

其中，所述pet扫描设备本体可用于根据获取时间刻度值的装置所获取的所述飞行时间的时间刻度值生成医学图像。

附图说明

图1为一个可选的实施例中获取时间刻度值的方法的流程示意图；

图2为一个可选的实施例中获取时间刻度值的装置的模块结构示意图；

图3为另一个可选的实施例中获取时间刻度值的方法的流程示意图；

图4为另一个可选的实施例中获取时间刻度值的装置的模块结构示意图；

图5为一个可选的实施例中pet扫描设备的模块结构示意图；

图6为一个可选的实施例中基于参考射线源的旋转半径获取时间刻度值的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在目前tof-pet系统中，一般是基于诸如电子学石英晶振等所产生的周期时钟信号，通过利用tdc技术对时间进行数字化，以实现时间的细分处理，进而实现时间测量。虽然数字化后的时间间隔(tbin)能够达到纳秒(ns)、皮秒，甚至是飞秒(fs)级，但是其仍然会存在诸如时钟偏斜、时钟抖动等问题，且不同的时间间隔之间还可能存在不一致的问题，同时有些时间分辨率甚至无法达到tof-pet系统的需求，使得有限的时间分辨率会影响tbin总数的计算。

针对上述技术问题，发明人创造性的提出，通过在探测器扫描视野的非中心位置处设置参考射线源，并基于该参考射线源的空间信息(如位置信息、旋转半径、相对距离等)获取飞行时间的时间刻度值，即利用空间信息对系统的定时信息进行刻度，以有效规避出现诸如时钟偏斜、时钟抖动等问题，降低因不同的时间间隔之间不一致而造成的不利影响，同时避免因时间分辨率甚至无法达到tof-pet系统的需求，而导致有限的时间分辨率影响tbin总数的计算的难题。

下面结合附图对本发明的技术思路进行详细阐述：

图1为一个可选的实施例中获取时间刻度值的方法的流程示意图。如图1所示，一种获取时间刻度值的方法，可应用于pet扫描设备的探测器中，该方法可包括以下步骤：

步骤s11，在探测器的扫描视野的非中心位置处设置参考射线源。

具体的，可基于pet扫描设备的各种参数，选择与该pet扫描设备中射线源相同或者性能近似的射线源作为上述的参考射线源，并且将所选择的参考射线源设置在探测器的扫描视野中，同时将该参考射线源固定在探测器扫描视野中除中心位置以外的位置处(即非中心位置处)，因为若是将该参考射线源设置在探测器扫描视野的中心位置处，则后续无法获取飞行时间差，进而无法确定符合事件。其中，上述的参考射线源可为线性源或薄壁源等射线源。

在一个可选的实施例中，可预先根据需求设置参考射线源的位置信息，并在探测器的扫描视野中根据该位置信息设置参考射线源的位置信息；当然，也可在设置参考射线源后，通过位置信息采集或者计算参考射线源的位置信息。其中，上述的参考射线源的位置信息可为参考射线源与探测器扫描视野中心之间的相对位置信息，也可为基于参考坐标系所获取的位置参数等。

步骤s12，采集参考射线源所产生的并经扫描视野中心位置处的符合事件。

具体的，上述的符合事件可包括光子飞行时间差的时间刻度数等信息。

步骤s13，基于参考射线源的位置信息和符合事件，获取pet扫描设备中飞行时间的时间刻度值。

具体的，可先基于参考射线源的位置信息，获取该参考射线源与探测器扫描视野的中心位置之间的距离；然后，再基于光子在扫描视野中的传播速度(即光速)，获取符合事件的理论光子飞行时间差；最后，根据理论光子飞行时间差和时间刻度数获取符合事件所在响应线上的时间刻度值。

在一个可选的实施例中，可采用公式计算光子飞行时间差的时间刻度数；其中，tbs表示符合事件所在响应线上的时间刻度值，s表示所述参考射线源与探测器扫描视野的中心位置之间的距离，tdc△表示符合事件的光子飞行时间差的时间刻度数，c表示光在扫描视野中的传播速度。

在一个可选的实施例中，可在同一响应线上设置有至少两个参考射线源，然后再基于各参考射线源所获取的时间刻度值求取平均时间刻度值，并将平均时间刻度值作为该响应线的实际时间刻度值，以进一步提升所获取的时间刻度值的精准性。

图2为一个可选的实施例中获取时间刻度值的装置的模块结构示意图。如图2所示，一种获取时间刻度值的装置，可应用于pet扫描设备的探测器中实施图1中所示的方法步骤，具体的：

上述的获取时间刻度值的装置可包括第一采集单元11、第二采集单元12和第一获取单元13，且该第一获取单元13可分别与上述的第一采集单元11和第二采集单元12连接。其中，上述的第一采集单元11可用于采集参考射线源的位置信息，且该参考射线源位于探测器的扫描视野的非中心位置处；第二采集单元12可用于采集上述参考射线源所产生的经探测器扫描视野中心的符合事件；第一获取单元13可用于从第一采集单元11获取参考射线源的位置信息，从第二采集单元12获取符合事件，同时该第一获取单元13还可用于根据上述参考射线源的位置信息和符合事件等信息，以通过诸如计算处理等操作来获取pet扫描设备中飞行时间的时间刻度值。

图3为另一个可选的实施例中获取时间刻度值的方法的流程示意图。如图3所示，一种获取时间刻度值的方法，可应用于pet扫描设备的探测器中，该方法可包括以下步骤：

步骤s21，在探测器的扫描视野中，设置至少一个绕该扫描视野的轴线旋转的参考射线源(如线性源或薄壁源等射线源)，且各参考射线源均位于扫描视野的非中心位置处，即除探测器的扫描视野中心以外的位置处；其中，参考射线源的数量可以为一个、两个或三个等，且随着参考射线源数量的越多，后续所获取的时间刻度值的精准性越高。

步骤s22，针对任一穿过扫描视野的中心的响应线，采集各参考射线源在响应线上的符合事件。

例如，针对一预设的响应线，采集各个参考射线源在预设的响应线上的符合时间；其中，上述的预设的响应线穿过探测器的扫描视野的中心位置处。

步骤s23，基于符合事件和参考射线源的旋转半径，获取在该响应线上的飞行时间的时间刻度值。其中，上述的符合事件可包括光子飞行时间差的时间刻度数

在一个可选的实施例中，可先以旋转半径作为第一坐标轴、以时间刻度数为第二坐标轴，来建立二维坐标系。然后，基于任一响应线(如上述预设的响应线)上各参考射线源的旋转半径和该参考射线源所产生符合事件的光子飞行时间差的时间刻度数，在上述的二维坐标系中绘制多个离散点。之后，再基于上述的多个离散点获取过二维坐标系原点的直线，并求取该直线的斜率。最后，基于上述的直线的斜率来获取在该响应线上(如上述预设的响应线)的飞行时间的时间刻度值。同时，后续可基于上述所获取的时间刻度值进行医学影像的采集操作。

在一个可选的实施例中，为了进一步提升所获取的时间刻度值的精准性，可通过求取多条响应线上时间刻度值，并进行平均计算，并将计算获取的平均时间刻度值作为该探测器的实际时间刻度值。

在一个可选的实施例中，采用以下公式计算上述的时间刻度值。其中，tbs表示符合事件所在响应线上的时间刻度值，k表示直线的斜率，c表示光在扫描视野中的传播速度。

图4为另一个可选的实施例中获取时间刻度值的装置的模块结构示意图。如图4所示，一种获取时间刻度值的装置，可应用于pet扫描设备的探测器中实施图3中所示的方法步骤，具体的：

上述的获取时间刻度值的装置可包括第三采集单元21、第四采集单元22和第二获取单元23，且该第二获取单元23可分别与上述的第三采集单元21和第四采集单元22连接。其中，上述的第三采集单元21可用于采集参考射线源的旋转半径，即各参考射线源均可绕探测器的扫描视野的轴线旋转，且各参考射线源位于探测器的扫描视野的非中心位置处；第四采集单元22可用于采集上述参考射线源所产生的经探测器扫描视野中心的符合事件；第二获取单元23可用于从第三采集单元21获取参考射线源的旋转半径，从第四采集单元22获取符合事件，同时该第二获取单元23还可用于根据上述参考射线源的旋转半径和符合事件等信息，以通过诸如计算处理等操作来获取pet扫描设备中飞行时间的时间刻度值。

需要注意的是，本申请实施例中的获取时间刻度值的装置均可用于实施对应的获取时间刻度值的方法，故而方法实施例与装置实施例之间的技术特征，在不产生冲突的前提下可以相互替换及补充，以使得本领域技术人员能够获悉本发明的技术内容。

另外，在其他可选的实施例中，针对未经扫描视野中心位置处的符合事件，还可通过基于参考射线源的位置信息，获取该参考射线源与此时符合事件所对应响应线的中心位置之间的距离，并基于上述实施例所记载技术内容来获取该响应线上时间刻度值；其中，此时参考射线源与上述所选取响应线的中心之间的距离大于零。

图5为一个可选的实施例中pet扫描设备的模块结构示意图。如图5所示，、一种pet扫描设备，可包括相互连接的pet扫描设备本体31和获取时间刻度值的装置32，且该获取时间刻度值的装置32可为图2或图4所示的结构；其中，pet扫描设备本体31可用于根据上述获取时间刻度值的装置32所获取的飞行时间的时间刻度值来生成医学图像(即tof-pet图像)。

下面就结合实际的应用，基于图示对本申请实施例中的一个技术思路进行详细说明：

图6为一个可选的实施例中基于参考射线源的旋转半径获取时间刻度值的示意图。如图6所示，在tof-pet设备中，可在探测器的扫描视野31中设置n(n为大于等于1的正整数)个参考射线源s1、s2……sn，该参考射线源可为线源或同心的薄壁源等。其中，上述n个参考射线源s1、s2……sn均位于探测器的扫描视野31的中心o1以外的位置处，且各个参考射线源上述扫描视野31的中心o1之间的距离可以预先定义，也可后续利用传感器进行测量获取等，进而获取各个参考射线源s1、s2……sn对应上述的扫描视野31的中心o1的旋转半径r1、r2……rn。

进一步地，可先基于上述所设置的各个参考射线源，获取符合事件。其次，针对任一过扫描视野31的中心o1的响应线(也可称为符合线，即lor)，可获取得到与旋转半径r1、r2……rn一一对应的时间刻度数tdc1、tdc2……tdcn。然后，以旋转半径r作为第一坐标轴(即图6中所示的横轴)、以时间刻度数tdc为第二坐标轴(即图6中所示的纵轴)建立图6中所示的二维直角坐标系，并将上述的旋转半径r1、r2……rn和时间刻度数tdc1、tdc2……tdcn一一对应的绘制在上述的二维直角坐标系中，进而得到图中所示的若干离散点p1、p2……pn。之后，基于上述的若干离散点p1、p2……pn得到过二维直角坐标系的原点o2的直线l，并求取该直线l的斜率k。最后，利用公式tbs＝(k×c)/2计算该响应线上时间刻度值。其中，tbs表示符合事件所在响应线上的时间刻度值，k表示直线的斜率，c表示光在扫描视野中的传播速度。

进一步的，后续可对所有的响应线均进行上述的操作，进而可获取各响应线上的时间刻度值tbs，也可通过求取平均数的方法，将平均计算后所获取的平均时间刻度值作为其他响应线(或者所有响应线)上的实际时间刻度值，以降低生成图像的难度及复杂度。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。