本公開涉及核醫學成像技術，特別涉及一種時間校準方法和裝置。

背景技術：

pet(positronemissioncomputedtomography，正電子發射型計算機斷層顯像)是當今最先進的大型醫療診斷成像技術之一，pet除顯示形態結構外，還能夠利用活體代謝在分子水平上提供有關臟器及其病變的功能信息，在診斷腫瘤、心血管和神經系統等疾病中具有卓越性能。pet的工作原理是在受檢對象中注射含有放射性核素的藥物，放射性核素發生衰變產生正電子，正電子與周圍的負電子湮滅產生一對背靠背的伽馬光子，稱為符合事件，pet系統通過晶體探測光子對重建出發射正電子的核素分布圖。但是由于pet探測裝置的性能不一致性等因素，導致各個晶體上對接收到伽馬光子的時間判定精度不同，影響pet圖像的重建，因此需要對晶體接收符合事件的時間進行校準。

現有的時間校準方案中，例如，可以在pet系統中心放置注源的模體，獲取響應線(1ine-of-response，lor)上的單峰時間-符合事件曲線，通過迭代算法來校準晶體上的時間偏差，這種方法通常都要求掃描的模體中心與pet系統的中心完全重合，但是實際中這種要求很難做到，模體中心與pet系統中心的偏移通常會導致時間偏差校準的精度大大降低，導致校正不準確。

技術實現要素：

有鑒于此，本公開提供一種時間校準方法和裝置，以提高時間校正的準確性。

具體地，本公開是通過如下技術方案實現的：

第一方面，提供一種時間校準方法，所述方法用于對正電子發射型計算機斷層顯像pet系統的晶體采集事件時間進行校正，所述方法包括：

獲取每個晶體對探測到的符合事件，得到所述晶體對接收符合事件的時間差，所述符合事件產生于掃描pet系統中放置的模體；

根據所述符合事件重建模體圖像；

根據所述模體圖像，確定在所述晶體對的響應線上相對于晶體對其中一個晶體的源位置偏差，并根據源位置偏差得到對應所述晶體的時間偏差；

根據所述時間偏差，對所述晶體對的時間差進行預校正；

根據預校正后的時間差，迭代獲得所述晶體的實際時間偏差校正量；

根據所述實際時間偏差校正量，校正所述晶體的符合事件采集時間。

第二方面，提供一種時間校準裝置，所述裝置用于對正電子發射型計算機斷層顯像pet系統的晶體采集事件時間進行校正，所述裝置包括：

信息處理模塊，用于獲取每個晶體對探測到的符合事件，得到所述晶體對接收符合事件的時間差，所述符合事件產生于掃描pet系統中放置的模體；

圖像重建模塊，用于根據所述符合事件重建模體圖像；

偏差確定模塊，用于根據所述模體圖像，確定在所述晶體對的響應線上相對于晶體對其中一個晶體的源位置偏差，并根據源位置偏差得到對應所述晶體的時間偏差；

預校正模塊，用于根據所述時間偏差，對所述晶體對的時間差進行預校正；

迭代計算模塊，用于根據預校正后的時間差，迭代獲得所述晶體的實際時間偏差校正量；

校正處理模塊，用于根據所述實際時間偏差校正量，校正所述晶體的符合事件采集時間。

第三方面，提供一種pet設備，所述設備包括：pet探測器、處理器和存儲器；所述探測器中包括多個晶體，所述晶體用于探測源自被檢體的符合事件；

所述處理器用于讀取存儲器上的時間校準控制邏輯對應的機器可讀指令，并執行所述指令以實現如下操作：

獲取每個晶體對探測到的符合事件，得到所述晶體對接收符合事件的時間差，所述符合事件產生于掃描pet系統中放置的模體；

根據所述符合事件重建模體圖像；

根據所述模體圖像，確定在所述晶體對的響應線上相對于晶體對其中一個晶體的源位置偏差，并根據源位置偏差得到對應所述晶體的時間偏差；

根據所述時間偏差，對所述晶體對的時間差進行預校正；

根據預校正后的時間差，迭代獲得所述晶體的實際時間偏差校正量；

根據所述實際時間偏差校正量，校正所述晶體的符合事件采集時間。

第四方面，提供一種pet時間校準系統，所述系統包括：

處理設備；

計算機可讀存儲介質，所述介質上存儲有時間校準控制邏輯對應的機器可讀指令，所述指令能夠被所述處理設備執行，所述指令用于實現如下操作：

獲取每個晶體對探測到的符合事件，得到所述晶體對接收符合事件的時間差，所述符合事件產生于掃描pet系統中放置的模體；

根據所述符合事件重建模體圖像；

根據所述模體圖像，確定在所述晶體對的響應線上相對于晶體對其中一個晶體的源位置偏差，并根據源位置偏差得到對應所述晶體的時間偏差；

根據所述時間偏差，對所述晶體對的時間差進行預校正；

根據預校正后的時間差，迭代獲得所述晶體的實際時間偏差校正量；

根據所述實際時間偏差校正量，校正所述晶體的符合事件采集時間。

本公開提供的時間校準方法和裝置，通過根據放射源中心位置與響應線上的晶體對中心位置之間的源位置偏差，得到晶體對的時間差的校正量，進而據此迭代計算得到每個晶體的實際時間偏差校正量，使得晶體的采集時間更為準確。

附圖說明

圖1是本公開一示例性實施例示出的一種pet系統的結構示意圖；

圖2是本公開一示例性實施例示出的一種時間校準方法的流程圖；

圖3是本公開一示例性實施例示出的一種位置偏差示意圖；

圖4是本公開一示例性實施例示出的晶體關聯扇面的示意圖；

圖5是本公開一示例性實施例示出的單峰直方圖；

圖6是本公開一示例性實施例示出的一種pet設備的結構示意圖；

圖7是本公開一示例性實施例示出的一種時間校準裝置的結構示意圖。

具體實施方式

這里將詳細地對示例性實施例進行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時，除非另有表示，不同附圖中的相同數字表示相同或相似的要素。以下示例性實施例中所描述的實施方式并不代表與本公開相一致的所有實施方式。相反，它們僅是與如所附權利要求書中所詳述的、本公開的一些方面相一致的裝置和方法的例子。

圖1是一個例子中的pet系統100的結構示意圖，如圖1所示，該pet系統100可以包括探測器101(petdetector)，該探測器101可以是一個環形探測器，其中包括很多的閃爍晶體和光電倍增管。當掃描被檢體時，被檢體可以被放置在掃描床102上，由掃描床102帶動至環形的探測器101中進行掃描。

被檢體在被掃描前可以注射了含有放射性核素的藥物，放射性核素發生衰變產生正電子，正電子與被檢體內周圍的負電子湮滅產生一對背靠背的伽馬光子，光子可以被探測器101中的閃爍晶體接收到。光電倍增管可以將晶體探測到的事件信息傳輸至處理單元103，處理單元103可以判定各個晶體探測到的事件中哪些是來源于同一個湮滅事件，并將源自同一湮滅事件的兩個光子稱為符合事件。符合事件的信息可以被送往圖像重建單元104，用于重建pet圖像。

其中，探測到符合事件的晶體對，每個晶體都可以記錄探測到事件的時間即晶體采集事件時間，實際實施中，由于pet探測裝置的性能不一致性等因素，導致各個晶體上對接收到伽馬光子的時間判定精度不同，晶體采集事件的時間不太準確。然而，該時間在pet的信息處理中非常重要，例如，以tof-pet(timeofflight-pet)為例，pet系統可以根據上述晶體對接收到光子對的時間偏差估算出正電子發生湮滅的大體位置，然后用于圖像重建，因而時間準確性關系到湮滅位置確定的準確性以及圖像重建的質量。有鑒于此，本公開提供的時間校準方法要對pet探測器中的各個晶體采集事件的時間進行校準。

pet晶體的時間校準，通常可以在pet正式使用前進行，并且，可以是在pet系統中心附近放置一個作為放射源的對稱性模體，該模體可以是實心的棒源、注源的實心圓柱模體或者圓筒狀模體。當掃描該模體時，pet系統的探測器101就可以獲得到伽馬光子，并通過信息處理得到各個符合事件。通過掃描模體得到的符合事件的信息就可以對晶體的采集時間偏差進行校正。

圖2示例了本公開的時間校準方法的流程圖，可以包括：

在步驟201中，掃描對稱性放射源模體，得到每個晶體對探測到的符合事件，并獲取到所述晶體對接收到所述符合事件的時間差。

本步驟中，以晶體a和晶體b這一晶體對接收到一個符合事件為例，該符合事件中的兩個伽馬光子源自掃描模體時的同一湮滅事件，且該兩個伽馬光子分別被晶體a和晶體b接收到。假設晶體a接收到事件的時間是ta，晶體b接收到事件的時間是tb，那么這對晶體對應的時間差是ta-tb。

在步驟202中，根據符合事件重建模體圖像。

本步驟中，可以根據符合事件重建模體圖像。此外，還可以計算模體的中心位置在哪里。例如，可以利用掃描得到的數據重建模體圖像，對重建圖像進行濾波平滑，利用質心法求出模體的每一層圖像的對稱中心，本例子可以求出每一層圖像的模體對稱中心位置(xp,yp)，質心法計算公式如下：

上述的公式1中，例如，i表示像素序號，xi表示像素i對應的x坐標，yi表示像素i對應的y坐標，ii表示像素i對應的像素值，最終得到模體在每一層圖像上的中心為p(xp,yp,zp)，其中，zp是所計算的圖像層的z坐標值，即所述圖像層在軸向上的坐標值。

在步驟203中，根據所述模體圖像，確定在所述晶體對的響應線上相對于晶體對其中一個晶體的源位置偏差，并根據源位置偏差得到對應所述晶體的時間偏差。

本例子中，pet探測晶體采集事件時間的偏差，其中一個導致該偏差的原因即源位置偏差，如果模體的放射源中心位置正好是pet系統的中心位置，那么將不會再有源位置偏差導致的采集時間偏移。因此，本步驟將計算所述的源位置偏差導致的時間偏差。

結合圖3所示，仍以晶體a和晶體b為例，晶體a、b可以是不同探測器環上的晶體，作為放射源的模體31是一個實心的圓柱模體，晶體a和晶體b軸向位置的中心位置對應的放射源中心位置是p(xp,yp,zp)，其中zp是a和b軸向上的中心z坐標。晶體a和晶體b是探測到符合事件的晶體對，該晶體對的連線即響應線lor32，點c是響應線上的晶體對中心位置。d(xd，yd，zd)，是晶體對a和b之間與模體相交部分的中心點。

理想狀態下，d應與c重合，此時晶體對a和b接收符合事件的時間差是零，但是如圖3所示的狀態，d與c之間存在偏移距離，導致晶體對a和b接收符合事件的時間差不為零。結合晶體對a和b的符合事件的光子可以是由響應線32與模體31交疊部分發射出來，那么d與c之間的距離偏移導致的晶體對a和b的實際時間差，即為源位置偏移導致的晶體采集時間偏差。

本步驟中，可以先計算d與晶體對中心位置c之間的距離偏差，假設a和b的坐標為a(xa,ya,za)和b(xb,yb,zb)，利用d在ab上且是ab與模體相交的中點(所述的ab是晶體a和晶體b之間的連線)，對于模體考慮到在較小的軸向范圍內可以保證軸向偏差極小，這里假設軸向偏差為0，可以按照如下公式計算：

而|ac|＝0.5*|ab|，則上述d和c這兩個位置點相對于晶體a的距離偏差為：

轉變為d和c相對于晶體a的時間偏差為：

本例子中，是以計算晶體a的實際時間偏差校正量為例進行描述，其他各個晶體的時間偏差校正量可以按照同樣的方法計算。當以晶體a的偏差計算為例時，如上述的公式2至公式4所示，可以計算得到伽馬光子在由湮滅位置向晶體a行進的路線中由于源位置偏差導致的行進距離偏差，并進而得到伽馬光子的行進時間的偏移。在圖3所示的本例子中，是以相對于晶體對中的晶體a的時間偏差計算為例。

在步驟204中，根據所述時間偏差，對所述晶體對的時間差進行預校正。

本步驟仍以校正tof-pet中的晶體a為例，tofa_ab＝ta-tb，其中，ta是晶體a接收符合事件的時間，tb是晶體b接收符合事件的時間。

請結合圖4來看，圖4所示為晶體a所關聯的扇面，在pet探測器的各個晶體探測到的符合事件中，可能有多個符合事件都涉及到晶體a。例如，圖4中的扇面上的晶體b的數量是多個，假設晶體b包括晶體b1、b2、b3等，晶體a和晶體b1是接收到符合事件的一個晶體對，晶體a和晶體b2是接收到另一符合事件的晶體對，晶體a和晶體b3是接收到又一符合事件的晶體對。

上述的每一個晶體對都對應一個接收符合事件的時間差，如果根據上述的晶體a及其關聯扇面上的各個晶體之間的時間差，做成直方圖，將得到圖5所示的形式。圖5是模體為實心棒源或者注源的實心圓柱模體時，對應的單峰直方圖，橫軸是時間差，縱軸是計數。晶體a對應的晶體對的時間差，可以是圖5所示的直方圖的峰值位置，比如，可以通過高斯函數擬合確定峰值位置，所述的時間差峰值位置即tofa_ab。此外，當模體是圓筒狀模體時，得到的直方圖可以是雙峰直方圖，對于雙峰直方圖，可以先計算兩個單峰的峰值，再求峰值的平均值作為晶體對中相對于晶體a的時間差tofa_ab。

本步驟中，可以根據步驟203中得到的時間偏差，對晶體對的時間差進行預校正。如下的公式5所示，由于放射源中心d在晶體對中心c的右側，更靠近晶體b，所以實際上晶體a采集的時間是延遲的。

tofa_ab＝tofa_ab-δa_ab.......(公式5)

在步驟205中，根據預校正后的時間差，迭代獲得所述晶體的實際時間偏差校正量。

利用步驟(三)中計算的晶體對上的預校正的時間偏差峰值位置，例如晶體對a和b相對于晶體a的時間偏差峰值位置tofa_ab，根據選擇的晶體a關聯的扇形區域，迭代估計晶體a的偏移量。

設定晶體a的時間偏差初始值按照如下公式迭代：

其中，是晶體a的時間偏差，biasa是一個時間偏差臨時變量，n是關聯扇形面上的晶體個數，tofa_ab是指預校正后的時間偏差，fana是晶體a關聯的扇形區域。迭代可以根據達到預設的最大迭代次數終止，或者根據滿足都小于預設的一個閾值終止。

最后獲得每個晶體的時間偏差校正量即最后迭代時間偏移校正量，n為迭代次數。

在步驟206中，根據所述實際時間偏差校正量，校正所述晶體的符合事件采集時間。

本步驟中，可以根據步驟205中得到的實際時間偏差校正量校正晶體a的符合事件采集時間，例如，可以按照如下公式校正：

此外，本例子還可以根據獲得的每個晶體的實際時間偏差校正量建立時間偏差校正表，表中值為各個晶體及其對應的當pet正式使用時，再次獲取到各個晶體的符合事件采集時間時，可以查找該時間偏差校正表，得到晶體對應的實際時間偏差校正量，據此對晶體采集的事件時間信息上延遲

本例子的時間校準方法，通過根據放射源中心位置與響應線上的晶體對中心位置之間的源位置偏差，得到晶體對的時間差的校正量，進而據此迭代計算得到每個晶體的實際時間偏差校正量，使得晶體的采集時間更為準確。

上述圖2所示流程中的各個步驟，其執行順序不限制于流程圖中的順序。此外，各個步驟的描述，可以實現為軟件、硬件或者其結合的形式，例如，本領域技術人員可以將其實現為軟件代碼的形式，可以為能夠實現所述步驟對應的邏輯功能的計算機可執行指令。當其以軟件的方式實現時，所述的可執行指令可以存儲在存儲器中，并被設備中的處理器執行。

例如，參見圖6所示，對應于上述方法，本公開同時提供一種pet設備，該設備可以包括pet探測器1701、處理器1702以及存儲器1703，其中，探測器中包括多個晶體，所述晶體用于探測源自被檢體的符合事件。處理器1702和存儲器1703通常借由內部總線1704相互連接。在其他可能的實現方式中，所述設備還可能包括外部接口1705，以能夠與其他設備或者部件進行通信。進一步地，存儲器1703上存儲有時間校準的控制邏輯1706，該控制邏輯1706從功能上劃分的邏輯模塊，可以是圖7所示的時間校準裝置的結構。

如圖7所示，該時間校準裝置可以包括：信息處理模塊71、圖像重建模塊72、偏差確定模塊73、預校正模塊74、迭代計算模塊75和校正處理模塊76。

信息處理模塊71，用于獲取每個晶體對探測到的符合事件，得到所述晶體對接收符合事件的時間差，所述符合事件產生于掃描pet系統中放置的模體；

圖像重建模塊72，用于根據所述符合事件重建模體圖像；

偏差確定模塊73，用于根據所述模體圖像，確定在所述晶體對的響應線上相對于晶體對其中一個晶體的源位置偏差，并根據源位置偏差得到對應所述晶體的時間偏差；

預校正模塊74，用于根據所述時間偏差，對晶體對的時間差進行預校正；

迭代計算模塊75，用于根據預校正后的時間差，迭代獲得所述晶體的實際時間偏差校正量；

校正處理模塊76，用于根據所述實際時間偏差校正量，校正所述晶體的符合事件采集時間。

此外，圖2所示的時間校準流程還可以被包括在計算機可讀存儲介質中，所述介質上存儲有時間校準控制邏輯對應的機器可讀指令，并且這些介質可以與執行指令的處理設備連接，介質上存儲的所述指令能夠被處理設備執行。例如，本公開還可以提供一種pet時間校準系統，該系統可以包括處理設備和計算機可讀存儲介質，所述介質上存儲的時間校準控制邏輯對應的機器可讀指令用于實現如下操作：

獲取每個晶體對探測到的符合事件，得到所述晶體對接收符合事件的時間差，所述符合事件產生于掃描pet系統中放置的模體；

根據所述符合事件重建模體圖像；

根據所述模體圖像，確定在所述晶體對的響應線上相對于晶體對其中一個晶體的源位置偏差，并根據源位置偏差得到對應所述晶體的時間偏差；

根據所述時間偏差，對所述晶體對的時間差進行預校正；

根據預校正后的時間差，迭代獲得所述晶體的實際時間偏差校正量；

根據所述實際時間偏差校正量，校正所述晶體的符合事件采集時間。

在本公開中，計算機可讀存儲介質可以是多種形式，比如，在不同的例子中，所述機器可讀存儲介質可以是：ram(radomaccessmemory，隨機存取存儲器)、易失存儲器、非易失性存儲器、閃存、存儲驅動器(如硬盤驅動器)、固態硬盤、任何類型的存儲盤(如光盤、dvd等)，或者類似的存儲介質，或者它們的組合。特殊的，所述的計算機可讀介質還可以是紙張或者其他合適的能夠打印程序的介質。使用這些介質，這些程序可以被通過電學的方式獲取到(例如，光學掃描)、可以被以合適的方式編譯、解釋和處理，然后可以被存儲到計算機介質中。

以上所述僅為本公開的較佳實施例而已，并不用以限制本公開，凡在本公開的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本公開保護的范圍之內。