獲取PET晶體能量峰值及設定能量鑒頻器的方法技術

本發明專利技術涉及獲取PET晶體能量峰值的方法及設定能量鑒頻器的方法，所述獲取PET晶體能量峰值的方法包括：建立PET晶體的能量分布模型并采集PET原始數據；基于所述PET原始數據統計PET晶體能量譜，以獲取所述PET晶體的能量分布模型的初次擬合參數；基于所述能量分布模型和初次擬合參數，采用LM迭代算法計算所述能量分布模型的擬合參數，以獲取所述PET晶體的能量分布；根據所獲取的PET晶體的能量分布完成PET晶體能量峰值的識別。本發明專利技術技術方案能夠尋求到PET晶體的最佳能量峰值。

【技術實現步驟摘要】
獲取PET晶體能量峰值及設定能量鑒頻器的方法
本專利技術涉及PET成像
，特別涉及一種獲取PET晶體能量峰值的方法及一種設定能量鑒頻器的方法。
技術介紹
PET(PositronEmissionComputedTomography，正電子發射計算機斷層掃描)系統是當今核醫學領域發展最快一項成像技術，在臨床檢測中得到廣泛的應用。在PET系統中，閃爍晶體探測器廣泛用于檢測gamma射線，射線通過康普頓散射或光電吸收在閃爍晶體材料中激發而發出可見光，可見光在光電倍增管(PMT)的陰極產生電流，通過光電倍增管的光電放大輸出。光電倍增管產生的脈沖信號同時被一個微分鑒別器接收處理，微分鑒別器包括低能量鑒別器(LLD)及高能量鑒別器(ULD)，結合上述兩種鑒別器可用來鑒別過低和過高的脈沖信號。低能量鑒別器需要設定其LLD閾值來區分散射光子和非散射光子，如果設置過高的LLD閾值會將一些真符合事件排斥在外，設置過低的LLD閾值，則會將過多的散射事件混入檢測影響系統準確性。因此，設定恰當的低能量鑒別器LLD閾值對于PET系統的性能來說非常重要。低能量鑒別器LLD閾值與PET系統中閃爍晶體光子能量分布情況有關，尤其是晶體能量峰值。根據已知研究，每個閃爍晶體在發生康普頓散射或光電吸收效應時，其上光子能量分布呈現一定規律：非散射光子能量集中在峰值511kev，而能量420kev以下主要是散射光子。但實際PET系統的運行中，非散射光子能量譜有一定寬度，導致PET系統的對應閃爍晶體發出光子能量的數據處理通道數目眾多，一個數據處理通道對應一種光子能量，比如，在一種通用的PET系統中其閃爍晶體發出光子能量分布范圍為0kev～511kev，其對應具有512個數據處理通道。PET系統的多個數據處理通道相對于閃爍晶體發出的光子，對通過相應數據處理通道的光子進行計數，計數最大的數據處理通道編號，也就是該閃爍晶體的能量峰值。基于上述內容可知，在PET系統中，對低能量鑒別器設定恰當的LLD閾值，意味著需要基于PET晶體的光子能量尋求最佳能量峰值，現有技術無法提供一種能夠獲取晶體最佳能量峰值的方法。
技術實現思路
本專利技術技術方案解決的技術問題為，如何尋求PET晶體的最佳能量峰值。為了解決上述技術問題，本專利技術技術方案提供了一種獲取PET晶體能量峰值的方法，包括：建立PET晶體的能量分布模型并采集PET原始數據；基于所述PET原始數據統計PET晶體能量譜，以獲取所述PET晶體的能量分布模型的初次擬合參數；基于所述能量分布模型和初次擬合參數，采用LM迭代算法計算所述能量分布模型的擬合參數，以獲取所述PET晶體的能量分布；根據所獲取的PET晶體的能量分布完成PET晶體能量峰值的識別。可選的，所述PET晶體的能量分布模型為混合型高斯曲線模型。可選的，基于如下算式建立所述能量分布模型：其中，x為PET晶體的能量值，f(x)為PET晶體的能量值為x的事件數，μ為PET晶體能量分布的峰值，σ為PET晶體能量分布的標準差，A、α、β、γ為所述能量分布模型的系數。可選的，所述獲取所述能量分布模型的初次擬合參數包括：根據PET晶體能量譜的統計結果獲得PET晶體能量分布的峰值。可選的，所述采用LM迭代算法計算所述能量分布模型的擬合參數包括：達到預先設定的迭代次數或算法收斂時迭代中止，輸出所述PET晶體的能量分布曲線。可選的，所述達到預先設定的算法收斂時迭代中止包括：達到預先設定的擬合優度時迭代中止。可選的，所述根據所獲取的PET晶體的能量分布完成PET晶體能量峰值的識別包括：根據所述PET晶體的能量分布獲取所述PET晶體的能量峰值；對所述PET晶體的能量峰值作偽彩化處理，以獲取所述PET晶體的能量峰值的偽彩化圖像；基于所述PET晶體的能量峰值的偽彩化圖像，調整所述PET晶體的能量峰值。可選的，所述對所述PET晶體的能量峰值作偽彩化處理，以獲取所述PET晶體的能量峰值的偽彩化圖像包括：對PET晶體進行分組處理；基于所擬合的PET晶體的能量分布統計每組晶體的能量分布置信區間；將所述置信區間的邊界值設定為偽彩化處理的最小閾值及最大閾值；根據所述偽彩化處理的最小閾值及最大閾值對處于所述最小閾值及最大閾值的能量值進行上色，以獲得PET晶體的能量峰值的偽彩化圖像。可選的，所述每組PET晶體的能量分布置信區間為[(μ-3σ)，(μ+3σ)]，μ為每組PET晶體能量峰值，σ為每組PET晶體能量分布的標準差。為了解決上述技術問題，本專利技術技術方案還提供了一種設定能量鑒頻器的方法，包括：基于如上所述的獲取PET晶體能量峰值的方法識別PET晶體能量峰值；根據所述PET晶體能量峰值設定該PET晶體所對應能量鑒頻器LLD閾值。本專利技術技術方案的有益效果至少包括：本專利技術技術方案通過對PET系統采集到的原始數據進行統計，預先估計晶體能量峰值，以獲取基于LM算法擬合晶體能量分布模型的初始值(初次擬合參數)，使LM算法的初始值貼近真值，從而提高擬合結果的真實性及準確性，有助于尋求晶體最佳能量分布和能量峰值。本專利技術技術方案使用LM迭代算法計算晶體能量分布模型的擬合參數，LM算法具有高斯-牛頓法的局部收斂性和梯度下降法的全局特性，通過自適應調整阻尼因子可達到收斂特性，具有更高的迭代收斂速度；LM迭代算法在具有較為真實的初始值的前提下，其收斂速度很快且可得到全局最優解，因此可大大加快獲取系統晶體能量分布的速度，并獲得最佳晶體能量分布和能量峰值。在可選方案中，本專利技術技術方案還對LM算法擬合時的迭代過程進行優化控制：在達到預先設定的擬合優度時便中止迭代，并輸出晶體能量分布，采用LM算法擬合優度控制的LM算法迭代過程可以避免擬合時間過長，通過及時調整阻尼因子，使公式的收斂情況符合擬合優度條件，從而獲取快速準確的收斂結果，獲取最佳晶體能量分布和能量峰值。在可選方案中，本專利技術技術方案還對擬合計算所得晶體能量峰值數據進行偽彩化處理，通過直觀的顏色分布趨勢可以進一步驗證和手動校正對個別晶體計算有誤的能量峰值，從而實現了自動和手動的結合，使得到的最終擬合結果無限逼近真值。附圖說明圖1為本專利技術技術方案提供的一種獲取PET晶體能量峰值的方法的流程示意圖；圖2為本專利技術技術方案提供的一種適于求取PET晶體能量分布的LM算法流程示意圖；圖3為一組晶體能量峰值的偽彩化圖像示意圖；圖4為圖3中一個晶體坐標所對應晶體的擬合結果示意圖；圖5為本專利技術技術方案提供的一種設定PET系統能量鑒頻器的方法的流程示意圖。具體實施方式本專利技術技術方案不同于現有技術，采用LM(Levenberg-Marquardt)算法對晶體能量分布曲線進行擬合，以獲取PET晶體能量分布和能量峰值，在擬合過程中，本專利技術技術方案首先對晶體進行能量譜統計，基于晶體能量譜估計晶體能量分布模型的初始值(初次擬合參數)，并結合擬合優度對擬合過程進行評估，當一次擬合結果滿足預設擬合優度條件即可中止迭代計算，優化迭代過程。基于上述內容，本專利技術技術方案可基于如下三種手段進行實現：選用LM算法對晶體能量分布模型進行擬合，可利用梯度求最大(小)值的算法，并結合最速下降法和高斯-牛頓法，具有高斯-牛頓法的局部收斂性和梯度下降法的全局特性，其收斂性較佳且具有較高的迭代收斂速度。對晶體進行能量譜本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種獲取PET晶體能量峰值的方法，其特征在于，包括：建立PET晶體的能量分布模型并采集PET原始數據；基于所述PET原始數據統計PET晶體能量譜，以獲取所述PET晶體的能量分布模型的初次擬合參數；基于所述能量分布模型和初次擬合參數，采用LM迭代算法計算所述能量分布模型的擬合參數，以獲取所述PET晶體的能量分布；根據所獲取的PET晶體的能量分布完成PET晶體能量峰值的識別。

【技術特征摘要】
1.一種獲取PET晶體能量峰值的方法，其特征在于，包括：建立PET晶體的能量分布模型并采集PET原始數據，所述PET晶體的能量分布模型為混合型高斯曲線模型；基于所述PET原始數據統計PET晶體能量譜，以獲取所述PET晶體的能量分布模型的初次擬合參數；基于所述能量分布模型和初次擬合參數，采用LM迭代算法計算所述能量分布模型的擬合參數，以獲取所述PET晶體的能量分布；根據所獲取的PET晶體的能量分布完成PET晶體能量峰值的識別；其中，采用LM迭代算法計算所述能量分布模型的擬合參數時，達到預先設定的迭代次數或擬合優度時迭代中止，迭代中止時輸出所述PET晶體的能量分布。2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，基于如下算式建立所述能量分布模型：其中，x為PET晶體的能量值，f(x)為PET晶體的能量值為x的事件數，μ為PET晶體能量分布的峰值，σ為PET晶體能量分布的標準差，A、α、β、γ為所述能量分布模型的系數。3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲取所述能量分布模型的初次擬合參數包括：根據PET晶體能量譜的統計結果獲得PET晶體能量分布的峰值。...

【專利技術屬性】
技術研發人員：馬潤霞，呂新宇，
申請(專利權)人：上海聯影醫療科技有限公司，
類型：發明
國別省市：上海;31