随机事件减少方法、随机事件减少装置以及非暂时性计算机可读存储介质的制作方法

随机事件减少方法、随机事件减少装置以及非暂时性计算机可读存储介质的制作方法
【专利摘要】实施方式的随机事件减少方法是减少由正电子放射断层摄影（Positron?Emission?Tomography：PET）得到的列表模式数据内的随机事件的方法，包含取得步骤（步骤400）和过滤步骤（步骤410以及步骤S420）。取得步骤（步骤400）针对具有所提供的重建用有效视野（Field-Of-View：FOV）的PET扫描仪，取得包含多个记录，且各记录中包含飞行时间（Time-Of-Flight：TOF）的信息的瞬发列表模式计数数据。过滤步骤（步骤410以及步骤S420）通过将表示存在于相对于上述重建用FOV的切线方向的TOF蒙片的外侧的放射点的记录从由上述取得步骤取得的上述瞬发列表模式计数数据中删除，从而对该瞬发列表模式计数数据进行过滤处理。
【专利说明】随机事件减少方法、随机事件减少装置以及非暂时性计算机可读存储介质
【技术领域】
[0001]本发明的实施方式涉及随机事件减少方法、随机事件减少装置以及非暂时性计算机可读存储介质。
【背景技术】
[0002]正电子放射断层摄影(Positron Emission Tomography:PET)是将放出正电子(Positron)的放射性医药品导入患者的身体的核医学成像(imaging)的I个领域。随着放射性医药品衰变，产生正电子。具体而言，多个正电子各自与电子反应，通过作为湮没事件(annihilation event)而所知的事件，同时产生Y光子(gamma photon)对(pair)。该Y光子沿着同时计数线(line of coincidence),向大致相反方向前进。在同时计数时间内所检测到的Y射线对通常通过PET扫描仪，记录为湮没事件。
[0003]在使用飞行时间(Time-Of-Flight:T0F)的TOF成像中，还测量同时计数对(coincident pair)的各Y光子被检测的同时计数间隔(coincidence interval)的时间。飞行时间信息提供表示沿着同时计数线检测到的事件的湮没位置的信息。从多个湮没事件得到的数据一般用于使用统计学(反复的)、或者解析学中的重建算法(algorithm)，来重建或生成被扫描的被检体或者物体的图像。
[0004]图1是表示PET成像装置的几何学配置的一个例子的图。图1是示出所放出的正电子的经轴坐标(transaxial coordinate)以及轴向坐标(axial coordinate)、和由3D检测器(3D detector)测量到的响应线(Line-Of-Response:L0R)白勺图。另外，响应线(LOR)与上述的同时计数线同义。经轴坐标例如是在垂直于扫描仪的轴方向或被检体的体轴方向的剖面内设定的坐标，轴向坐标例如是在沿着扫描仪的轴方向或被检体的体轴方向的剖面内设定的坐标。坐标(xe，ye，ze)或者(se，te，ze)表示所放出的正电子“e”的图像坐标。另夕卜，坐标(xa，ya，za)表示检测到作为LOR来测量的一方的Y射线的检测器晶体“a”的位置，坐标(xb，yb，zb)表示检测到作为LOR来测量的另一方的Y射线的检测器晶体“b”的位置。所测暈到的LOR的投影坐标在非TOF能够由“(s，(p，ζ、Θ )，在此由Z= (za+zb)/2」”来表示。“φ”与经轴坐标中的线段ab的倾斜角对应，“ Θ ”与轴向坐标中的线段ab的倾斜角对应。或者，所测量的LOR的投影坐标也可以包含T0F-L0R用附加的维度“t”。“t”是与时间对应的值，例如，“ta”与在同时计数时间内“a”检测到Y光子的时间对应，“tb”与在同时计数时间内“b”检测到Y光子的时间对应，“t/’对应于在同时计数时间内“a”检测到Y光子的时间与“b”检测到Y光子的时间的时间差。通过使用“t”的信息，从而能够推定所测量的LOR上的“e”的坐标，即，湮没点的位置。
[0005]在PET中，随机同时计数(random coincidence)因真同时计数(truecoincidence)的检测所使用的同时计数窗口(coincidence window)的宽度有限而产生。当随机地在同时计数窗口内检测到两个不相关的单一事件(single event)时,它们可能被错误地识别为是真同时计数事件并进行记录。随机事件率如以下的式(I)所示，与各检测器的单一事件率和同时计数窗口的尺寸成正比。其中，在式(I)中，“Ci/’表示连结第i个检测器和第j个检测器的LOR中的随机同时计数率(random coincidences count rate),“r/’表示第i个检测器中的单一事件的计数率，“r/’表示第j个检测器中的单一事件的计数率，“ τ ”表示同时计数窗口的尺寸(coincidence window size)。
[0006]【数学公式I】
[0007]Clj = ItTlFj* * *
[0008]特别地，在使用三维PET (3D PET)扫描仪的摄影、或强放射性浓度的摄影中，随机同时计数可能包含所记录的瞬发同时计数事件(prompt coincidence event)的大部分。瞬发同时计数事件包含真同时计数事件、分散(scatter )同时计数事件以及随机同时计数事件。当没有适当地进行校正时，随机同时计数事件可能会对重建图像导入大量的误差。
[0009]瞬发同时计数事件内的随机事件的量由同时计数时间窗口(coincidence timingwindow)和对同时计数进行检测的2个对置的晶体中的单一事件的计数率来决定。同时计数时间窗口根据所收集的(重建的)有效视野(Field-Of-View:F0V)的尺寸(size)和扫描仪的时间分辨率(timin g resolution)来设定。PET扫描仪的一般的FOV是三维圆筒形。该三维圆筒形以将中心置于扫描仪的横截面方向的圆形区域作为底面，轴方向的长度与扫描仪的轴方向的长度相同。从而，在默认(default)中，所收集的FOV引用横截面方向的圆形区域中的直径。当PET全身成像时，FOV通常是576_~700_。时间分辨率依存于数据收集系统的晶体的类型、光学光子检测器以及前端(front-end)的电子设备(electronics)。LYSO晶体时，典型的时间分辨率是500ps~650ps。相关联的同时计数时间窗口此时在全身成像时为4ns~6ns。使用FDG (Fluorodeoxyglucose:氟代脱氧葡萄糖)的全身摄影中的随机划分(随机/瞬发)根据被检体的轴方向部分的放射能浓度，变为大约30%~50%。
[0010]但是，在固定的同时计数窗口方法中，在瞬发同时计数数据中必然导入大量的随机事件。例如，当是单一事件的计数率在所有的晶体中都变为相同的固定的模型/被检体的情况下，随机的总量与所收集的FOV的圆形区域和同时计数窗口 FOV的尺寸成正比例。另外，同时计数窗口 FOV计算为“2X 150 (mm/ns) Xcoinffin (ns)”。其中，“coinWin”是单位为“ns (纳秒(nanosecond))”的同时计数窗口的长度。
[0011]为了减少随机事件数提出了各种方法。
[0012]在I种方法(approach)中，使用比PET扫描仪的最大的同时计数时间窗口小的短时间窗口，将投影数据的收集只限制于比可利用的所有的TOF集合(bin)少的TOF集合的中央子集(subset)。短时间窗口 FOV表示被图像化的对象物的关心区域变得比实际的对象物小。换言之，该方法是只采用根据TOF信息来推定的湮没点的位置变为重建用FOV的中央部的同时计数信息的方法。另外，例如，当短时间窗口 FOV适用于基于高计数率的Rb-82(Rubidium:铷-82)的PET心脏成像时,可能降低列表模式数据(list mode data)的转送速度。当使短时间窗口设定的非常小时，使用该短时间窗口的方法除了减少随机事件数之外，还会减少真事件的数量。
[0013]在另一方法中，使用各个被检体的CT (Computed Tomography:计算机断层摄影)的形态学信息对同时计数时间窗口进行调整。换而言之，该方法是只采用使用TOF信息和CT信息，使推定湮没点位于被检体的轮廓内的同时计数信息的方法。针对某一响应线(Line-Of-Response:L0R), TOF集合的下限以及上限通过探索与被检体的身体交叉的LOR的入口点以及出口点来确定。TOF遮蔽(masking)的效果主要在于排除随机发生的被检体外侧的事件的、沿着被检体的边界线的正弦图的切边。但是，由于没有考虑定时的统计学上的不确实性(即，不完美的时间分辨率)，因此，通过该TOF遮蔽(masking)方法会除去真同时计数的约10?15%。
[0014]在第3方法中，使用作为不同的环(ring)差的函数的可变同时计数窗口来减少随机事件。该方法更能够适用于在轴方向长的FOV的PET扫描仪，例如，更能够适用于具有超过20cm的轴方向FOV的PET扫描仪。
[0015]其他的随机减少方法包含:使用能够在变为不同对的检测器模块(module)之间进行调整的同时计数窗口的方法、和使用正弦图(sinogram)径方向的集合位置的方法中的双方或者一方，除去位于FOV的外侧的L0R。这些方法没有考虑时间分辨率，因此，还不能避免减少真同时计数事件。
[0016]现有技术文献
[0017]专利文献
[0018]专利文献1:美国专利申请公开第7737405号说明书
【发明内容】

[0019]本发明要解决的问题在于提供一种能够消除随机事件的随机事件减少方法、随机事件减少装置以及非暂时性计算机可读存储介质。
[0020]实施方式的随机事件减少方法是减少通过正电子放射断层摄影(PositronEmission Tomography:PET)而得到的列表模式数据内的随机事件的方法,包含取得步骤(step)和过滤步骤(filter step)。取得步骤针对具有所提供的重建用有效视野(Field-Of-View:F0V)的PET扫描仪，取得包含多个记录(entry)且各记录中包含飞行时间(Time-Of-Flight:T0F)的信息的瞬发列表模式(prompt list mode)计数数据(data)。过滤步骤通过将表示存在于相对于上述重建用FOV的切线方向的TOF蒙片的外侧的放射点的记录从由上述取得步骤取得的上述瞬发列表模式计数数据中删除，从而对该瞬发列表模式计数数据进行过滤处理。
【专利附图】

【附图说明】
[0021]图1是表示PET成像装置的几何学配置的一个例子的图。
[0022]图2是用横截面以及矢状面来表示圆筒的切线方向的TOF蒙片的图。
[0023]图3是用横截面以及矢状面来表示椭圆筒的切线方向的TOF蒙片的图。
[0024]图4是在一实施方式所涉及的PET中，对随机事件进行过滤处理的方法的流程图。
[0025]图5是表示一实施方式所涉及的PET系统的硬件构成的图。
【具体实施方式】
[0026]以下，参照附图，详细地说明随机事件减少方法、随机事件减少装置以及非暂时性计算机可读存储介质的实施方式。如果将本说明书所述的实施方式和与此附随的大量的优点参照以下的详细的说明与附图建立关联来考虑，则能够更完全地理解。
[0027]在本说明书中公开的实施方式将仅通过利用TOF分辨率以及所收集的FOV的信息，来通用地减少随机事件的技术作为对象。在本实施方式中，对所收集的FOV(重建用FOV)没有贡献的随机同时计数事件将全部删除，但所删除的随机同时计数事件不会对真同时计数事件产生影响。
[0028]在ー实施方式中，提供一种减少由正电子放射断层摄影（Positron EmissionTomography ：PET)得到的列表模式数据内的随机事件的随机事件减少方法。该方法包含：(I)取得步骤，针对具有所提供的重建用有效视野（Field-Of-View ：F0V)的PET扫描仪，包含多个记录，取得各记录包含飞行时间（Time-Of-Flight ：T0F)的信息的瞬发列表模式计数数据(或者延迟列表模式计数数据）；（2)过滤步骤，通过将表示存在于对于重建用FOV的切线方向的TOF蒙片的外侧的放射点的记录从由取得步骤取得的瞬发列表模式计数数据(或者，延迟列表模式计数数据）中删除，从而对该瞬发列表模式计数数据(或者，延迟列表模式计数数据)进行过滤处理。另外其中，瞬发列表模式计数数据是将使用同时计数用时间窗ロ而同时计数的2个计数信息（晶体位置、时间、能量等)作为I个记录的列表。在瞬发列表模式计数数据中，与真的真同时计数信息一起，还并包含由于因分散而造成所致的同时计数信息以及随机同时计数信息。另外，延迟列表模式计数数据是对ー个事件的计数信息所包含的时间加上比同时计数用时间窗ロ大的时间，并将使用同时计数用时间窗ロ来同时计数的2个计数信息作为I个记录的列表。延迟列表模式计数数据用于推定瞬发列表模式计数数据所包含的随机事件。
[0029]在ー实施方式中，切线方向的TOF蒙片根据由PET扫描仪的时间分辨率来规定的“推定放射点所存在的位置的概率分布”来设定。在ー实施方式中，过滤步骤删除不满足表示切线方向的TOF蒙片的以下的式（2)的不等式的记录。
[0030]【数学公式2】
[0031]
【权利要求】
1.一种随机事件减少方法，其为减少由正电子放射断层摄影(Positron EmissionTomography:PET)而得到的列表模式数据内的随机事件的方法，其中，包含: 取得步骤，针对具有所提供的重建用有效视野(Field-Of-View:F0V)的PET扫描仪，取得包含多个记录且各记录中包含飞行时间(Time-Of-Flight:T0F)的信息的瞬发列表模式计数数据；和 过滤步骤，通过将表示存在于相对于上述重建用FOV的切线方向的TOF蒙片的外侧的放射点的记录从由上述取得步骤取得的上述瞬发列表模式计数数据中删除，从而对该瞬发列表模式计数数据进行过滤处理。
2.根据权利要求1所述的随机事件减少方法，其中， 上述切线方向的TOF蒙片根据由上述记录所表示的响应线上的放射点存在位置的概率分布亦即由上述PET扫描仪的时间分辨率所确定的概率分布来进行设定。
3.根据权利要求1所述的随机事件减少方法，其中， 当设“ta”以及“tb”分别为上述记录所包含的“事件a”以及“事件b”各自的到达时间，设“c/2”为用于使时间转换成距离的转换系数，设“ Θ ”为对于由上述记录所表示的响应线的横截面的轴方向的倾斜角，设“d”为上述重建用FOV的直径，设“s”为由上述记录所表示的上述响应线的径方向的值，设“ σ TOF”为转换成空间区域的上述PET扫描仪的时间分辨率的标准偏差，设“η”为预先设定的值时，上述过滤步骤删除不满足表示上述切线方向的TOF蒙片的以下的式(I)的不等式的记录 【数学公式I】
4.根据权利要求1所述的随机事件减少方法，其中， 上述随机事件减少方法还包含重建步骤，该重建步骤利用上述过滤处理后的列表模式计数数据来执行重建。
5.根据权利要求1所述的随机事件减少方法，其中， 上述取得步骤还取得包含多个记录且各记录中包含飞行时间的信息的延迟列表模式计数数据， 上述过滤步骤还通过将表示存在于上述切线方向的TOF蒙片的外侧的放射点的记录从由上述取得步骤取得的上述延迟列表模式计数数据中删除，从而对该延迟列表模式计数数据进行过滤处理。
6.一种随机事件减少方法，其为减少由正电子放射断层摄影(Positron EmissionTomography:PET)而得到的列表模式数据的随机事件的方法,包含: 取得步骤，针对具有所提供的重建用有效视野(Field-Of-View:F0V)的PET扫描仪，取得包含多个记录且各记录中包含飞行时间(Time-Of-Flight:T0F)的信息的延迟列表模式计数数据；和 过滤步骤，通过将表示存在于相对于上述重建用FOV的切线方向的TOF蒙片的外侧的放射点的记录从由上述取得步骤取得的上述延迟列表模式计数数据中删除，从而对该延迟列表模式计数数据进行过滤处理。
7.一种随机事件减少装置，其为减少由正电子放射断层摄影(Positron EmissionTomography:PET)而得到的列表模式数据内的随机事件的装置,其中，具备: 存储器，其针对具有所提供的重建用有效视野(Field-Of-View:F0V)的PET扫描仪，存储包含多个记录且各记录中包含飞行时间(Time-Of-Flight:T0F)的信息的瞬发列表模式计数数据；和 处理器，其通过将表不存在于相对于上述重建用FOV的切线方向的TOF蒙片的外侧的放射点的记录从上述瞬发列表模式计数数据中删除，从而对该瞬发列表模式计数数据进行过滤处理。
8.根据权利要求7所述的随机事件减少装置，其中， 上述切线方向的TOF蒙片根据由上述记录所表示的响应线上的放射点存在位置的概率分布亦即由上述PET扫描仪的时间分辨率所确定的概率分布来进行设定。
9.根据权利要求7所述的随机事件减少装置，其中， 在设“ta”以及“tb”分别为上述记录所包含的“事件a”以及“事件b”各自的到达时间，设“c/2”为用于使时间转换成距离的转换系数，设“ Θ ”为对于由上述记录所表示的响应线的横截面的轴方向的倾斜角，设“d”为上述重建用FOV的直径，设“s”为由上述记录所表示的上述响应线的径方向的值，设“ σ TOF”为转换成空间区域的上述PET扫描仪的时间分辨率的标准偏差，设“η”为预先设定的值时，上述处理器删除不满足表示上述切线方向的TOF蒙片的以下的式(2)的不等式的记录 【数学公式2】c,
10.根据权利要求7所述的随机事件减少装置，其中， 上述处理器利用上述过滤处理后的列表模式计数数据来执行重建。
11.根据权利要求7所述的随机事件减少装置，其中， 上述存储器还存储包含多个记录且各记录中包含飞行时间的信息的延迟列表模式计数数据， 上述处理器还通过将表示存在于上述切线方向的TOF蒙片的外侧的放射点的记录从所取得的上述延迟列表模式计数数据中删除，从而对该延迟列表模式计数数据进行过滤处理。
12.—种随机事件减少装置，其为减少由正电子放射断层摄影(Positron EmissionTomography:PET)而得到的列表模式数据内的随机事件的装置,具备: 存储器，其针对具有所提供的重建用有效视野(Field-Of-View:F0V)的PET扫描仪，存储包含多个记录且各记录中包含飞行时间(Time-Of-Flight:T0F)的信息的延迟列表模式计数数据；和 处理器，其通过将表不存在于相对于上述重建用FOV的切线方向的TOF蒙片的外侧的放射点的记录从上述延迟列表模式计数数据中删除，从而对该延迟列表模式计数数据进行过滤处理。
13.一种存储程序的非暂时性计算机可读存储介质，其中， 当通过处理器执行上述程序时，上述处理器执行包含以下步骤的方法，即，包含: 取得步骤，针对具有所提供的重建用有效视野(Field-Of-View:F0V)的PET扫描仪，取得包含多个记录且各记录中包含飞行时间(Time-Of-Flight:T0F)的信息的瞬发列表模式计数数据；和 过滤步骤，通过将表示存在于相对于上述重建用FOV的切线方向的TOF蒙片的外侧的放射点的记录从由上述取得步骤取得的上述瞬发列表模式计数数据中删除，从而对该瞬发列表模式计数数据进行过滤处理。
【文档编号】G01T1/161GK103547942SQ201380000774
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年5月16日 优先权日:2012年5月16日
【发明者】王文莉, 牛晓锋 申请人:株式会社东芝, 东芝医疗系统株式会社