一种晶体像素查找表生成的方法
【专利说明】一种晶体像素查找表生成的方法 【技术领域】
[0001] 本发明涉及辐射探测领域，尤其涉及正电子发射断层成像系统探测器的晶体像素 查找表生成的方法。 【【背景技术】】
[0002] 正电子发射断层成像技术（Positron Emission Tomography，简称为PET)是一种 在核医学领域用放射性核素示踪的方法显示人体内部结构的新技术，目前已在肿瘤学、神 经系统疾病研宄和心血管疾病等研宄领域显示出很好的应用前景。其工作原理主要是正电 子同位素衰变产生出的正电子与人体内负电子发生湮灭效应。目前常用的PET探测器主 要采用晶体条组成的晶体阵列耦合光电转换器件的设计方式。当伽马光子入射到闪烁晶 体时，伽马光子与晶体相互作用发生能量沉积并产生可见光信号，光电倍增管接收产生的 光信号并将其转换成相应的电信号输出，根据获得的电信号可以计算出伽马光子的入射位 置，定位光子事件发生能量沉积所在晶体条单元的位置直方图信息，从而得到湮灭事件响 应线的位置。该信息由计算机进行重建组合运算，从而得到人体内标记化合物的三维断层 图像。然而PET探测器在实际工作过程中的编码和解码是非线性的，并且晶体的制作工艺 或物理特性会存在一定差异，这些因素都会导致光子事件位置直方图信息发生桶形、蝶形、 旋转、压缩和扩张等不规则的形变，若不做任何处理，数据获取过程中，在线处理无法判断 晶体像素的行列坐标，直接导致图像分辨率下降，更为严重的会导致图像信息错误。
[0003] 为解决上述问题，目前广泛采用的方法是使用晶体像素查找表（Crystal Lookup Table，全文均简称为CLT)对获得的图像进行校正和纠偏。然而随着时间的推移，CLT会产 生漂移，且时间越长，产生的漂移越严重。因此，每隔一定时间，CLT都要被重新绘制。PET 设备上有几万个晶体，如果手工绘制CLT，即使有经验的工程师也需要工作一天以上。最 常用的方法是半自动绘制CLT，这种方法不仅校正效果好，而且缩短仪器的维护时间，其具 体步骤包括：对事件位置分布的二维直方图进行晶体检测得到晶体中心位置图（Crystal Central Position Map，全文均简称为CCPM);接着对CCPM做自动修正得到修正的CCPM;然 后技师检查修正的CCPM，最后对晶体边缘进行分割。其中，自动修正的CCPM质量越好，技 师检查和修正所花费的时间越少。CLT生成过程中对CCPM做自动修正的方法主要有排序 和配准两类。排序法是按照一定的方向对探测到的晶体排定顺序，通常采用从左到右，从上 到下排序或者如文献[1，2]将晶体投影到行列分别排序，判断晶体实际排序与预期是否相 同，以此推测可能的漏检或错检，并进行自动修正。该方法对单个伪影点或粘连点有很强的 矫正效果，但对晶体阵列的整齐程度依赖性强，一旦阵列排列不符合初始假设，一步出错后 往往容易导致累积错误，稳定性差。配准法包括文献[3]记载的基于训练样本方法，其首先 对样本做基于主成分分析的降维，然后利用训练样本晶体中心组成网络模板，以该模板作 为预期，对CCPM进行校正；另外配准法还包括文献[4]报道的基于原图的方法，其将原始图 像在傅里叶频域滤波反变换后建立CCPM，并选择原始图像为模板。配准法对阵列形变的适 应性强，然而这种方法易落入局部最优解，易受伪影、粘连点等因素的影响，正确率低。生成 高质量的CLT有利于PET系统获得精确图像信息。因此，有必要提出新的晶体像素查找表 生成的方法。
[0004] [1] Zhihao Hu，Chien-Min Kao，Wei Liu, Yun Dong，Zhi Zhang，Qingguo Xie， Chin-Tu Chen， Semi-automatic position calibration for a dual-head small animal PET scanner，Nuclear Science Symposium Conference Record， IEEE，Vol.2,2007.
[0005] [2]Xinzeng Wang， Hui Zhang， Guangshu Hu， A simple and robust method for fast crystal identification， Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference(NSS/MIC)，IEEE，2012.
[0006] [3]Abhijit J Chaudhari，Anand A Joshi，Spencer L Bowen，Richard M Leahy， Simon R Cherry， Ramsey D Badawi， Crystal identification in positron emission tomography using nonrigid registration to a Fourier-based template? Physics in medicine and biology，53(18)， （2008).
[0007] [4]Breuer Johannes， Klaus Wienhard， PCA-Based Algorithm for Generation of Crystal Lookup Tables for PET Block Detectors， Nuclear Science， IEEE Transactiohs on 56 (3)?2009. 【
【发明内容】
】
[0008] 本发明所要解决的技术问题是提供一种稳定性好、正确率高的晶体像素查找表生 成的方法。
[0009] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种晶体像素查找表生成的方 法，其特征在于包括如下步骤：
[0010] ①对入射光子事件位置信息进行二维统计，获取光子事件位置直方图；
[0011] ②对光子事件位置直方图进行晶体位置检测，得到晶体中心位置图；
[0012] ③根据所述光子事件位置直方图，获取所述晶体中心位置图的初始化位置，根据 所述初始化位置递推所述光子事件位置直方图中其他晶体中心位置的行列，得到行列化晶 体中心位置图；
[0013] ④根据所述行列化晶体中心位置图建立网格模板，利用所述网格模板校正所述晶 体中心位置图，得到校正的晶体中心位置图；
[0014] ⑤根据所述校正的晶体中心位置图划分各相邻晶体的分界线，生成晶体像素查找 表。
[0015] 优选的，所述步骤③中根据所述光子事件位置直方图，获取所述晶体中心位置图 的初始化位置的具体步骤为：
[0016] ③-1、令所述晶体中心位置图中位置居中的任一点在所述光子事件位置直方图中 的对应位置为坐标原点，对所述光子事件位置直方图进行极坐标变换得到光子事件位置变 换域图像；
[0017] ③-2、对所述光子事件位置变换域图像在水平方向上作投影得到光子事件位置 变换域图像投影图，其中，横坐标为光子事件位置变换域图像在极坐标内的弧度值Θ， Θ < JT，纵坐标为光子事件位置变换域图像在对应弧度上的投影强度；
[0018] ③-3、根据所述光子事件位置变换域图像投影图定位所述光子事件位置直方图的 中心行列；
[0019] ③-4、根据所述光子事件位置直方图的中心行列获取所述晶体中心位置图的初始 化位置。
[0020] 优选的，所述步骤③-3的具体过程为：确定所述光子事件位置变换域图像投影图 上纵坐标最小的两个点的弧度值在所述光子事件位置变换域图像上所对应的晶体行为所 述光子事件位置变换域图像的中心位置，将所述对应的晶体行的晶体中心位置映射到所述 光子事件位置直方图，得到所述光子事件位置直方图的中心行列。
[0021] 优选的，所述步骤③中根据所述光子事件位置直方图，获取所述晶体中心位置图 的初始化位置的具体步骤为：
[0022] ③-1、选择中心相交的行列或其他任一几何形态作为目标模板，对所述光子事件 位置直方图作霍夫变换得到霍夫空间图，其中霍夫空间图中每个点