一种基于SiPM的PET系统的延时测算方法
【技术领域】
[0001]本发明属于检测或防止收到信息中的差错的装置或方法的技术领域，特别涉及一种以I对I读出的模式保证一次数据采集实现整个基于SiPM的PET系统的所有像素化探测器通道之间的时间校准的基于SiPM的PET系统的延时测算方法。
【背景技术】
[0002]PET意为正电子发射计算机断层扫描(Positron emiss1n tomography，简称PET)，是一种核医学成像技术，它为患者全身提供三维的和功能运作的图像。
[0003]传统的PET系统都是基于PMT (Photomultiplier Tube，光电倍增管)，PMT输出信号小(小于5毫伏)，工作电压高(1000?1500伏)，易受外部环境干扰(电磁场，温度等)，体积大，无法与晶体I对I耦合读出信号(一般是多个PMT通过Anger Logic电路读出一个MxN的晶体阵列的位置信息)。
[0004]现有技术中，SiPM (Silicon Photomultiplier，娃光电倍增管)越来越多地应用在PET系统中，PET探测器的设计也因为SiPM的一些特性得以改进。SiPM每个像素大小可以达到I?6mm，能够与闪烁晶体I对I親合读出信号。
[0005]为了提高PET系统时间分辨率，必须要确保PET系统各个信号通道的时间一致性，这就要求针对每个信号通道进行时间校准。目前所有时间校准方法都是针对基于AngerLogic电路读出方法的PET系统，针对I对I读出方式的基于SiPM的PET系统并没有好的时间校准方法能应用。
【发明内容】
[0006]本发明解决的技术问题是，现有技术中，SiPM越来越多地应用在PET系统中，其能够与闪烁晶体I对I耦合读出信号，而为了提高PET系统时间分辨率，必须要确保PET系统各个信号通道的时间一致性，这就要求针对每个信号通道进行时间校准，然而目前所有时间校准方法都是针对基于Anger Logic电路读出方法的PET系统，针对I对I读出方式的基于SiPM的PET系统并没有好的时间校准方法能应用，而导致的时间校准手段复杂，PET系统时间分辨率无法有效提高，进而无法达到提高PET系统图像质量的问题，进而提供了一种优化的基于SiPM的PET系统的延时测算方法。
[0007]本发明所采用的技术方案是，一种基于SiPM的PET系统的延时测算方法，所述延时测算方法包括以下步骤:
步骤1:将直径为d的校正棒源置于PET系统的像素化PET探测器环的视野中心，所述像素化PET探测器环包括j层像素化探测器，所述像素化PET探测器环每层包括i+Ι个像素化探测器；i > 0，j > O ;
步骤2:通过时间T的采集，获得针对校正棒源的所有PET探测器的响应线数据；
步骤3:处理步骤2得到的响应线数据，得到不同的像素化探测器的通道之间的时间谱； 步骤4:分析像素化PET探测器环的每一层(i+Ι)个像素之间的时间延迟；
步骤4.1:设待测量像素为Pa，0< a < i ;
步骤4.2:当a < (i+l)/2时，测量像素匕与P (i+1+2a)/2像素之间的时间谱，找出时间谱中心位置Ma;测量像素P (a+1#P (i+1+2a)/2像素之间的时间谱，找出时间谱中心位置Na;像素P a与像素P(a+1)之间的时间延迟为M a-Na;
步骤4.3:当(i+l)/2彡a彡(1-Ι)时，测量像素PAP(2a+i)/2像素之间的时间谱，找出时间谱中心位置Ma;测量像素P (a+1)与P (2『^/2像素之间的时间谱，找出时间谱中心位置Na;此时，像素P a与像素P (a+1)之间的时间延迟为M a-Na；
步骤4.4:记录像素Pjlj P (i+1)之间的时间延迟；
步骤4.5:以步骤4.1至步骤4.4的方式依次记录像素化PET探测器环的每一层(i+1)个像素之间的时间延迟；
步骤5:选定第一层上的O号像素，分析j层O号像素之间的时间延迟；
步骤5.1:像素Xtl与像素Y C1是以校正棒源为对称轴的镜像像素，测量像素X C1与像素Y ^之间的时间谱，找出时间谱中心位置Sci；测量像素X工与像素Y 0Z间的时间谱，找出时间谱中心位置U像素X C1与像素X i之间的时间延迟为s 0-t0；
步骤5.2:像素X1与像素Y i是以校正棒源为对称轴的镜像像素，测量像素X i与像素Y !之间的时间谱，找出时间谱中心位置S1;测量像素X 2与像素Y工之间的时间谱，找出时间谱中心位置t1;像素X i与像素X2之间的时间延迟为s rt1；
步骤5.3:依次类推，通过Xj和Y」间的时间谱算出像素X X」两两之间的时间延迟；步骤5.4:选定第一层上的I号像素，分析j层I号像素之间的时间延迟，依次类推，最终分析出j层i号像素之间的时间延迟；
步骤6:综合步骤4.5和步骤5.4的数据，获得整个像素化PET探测器环的i*j个像素化探测器之间的时间延迟数据。
[0008]优选地，所述像素化探测器朝向校正棒源一侧的像素尺寸为S，所述校正棒源的直径d的取值为2s < d < 3s。
[0009]优选地，i为起始于O的自然数，所述i为奇数。
[0010]优选地，所述PaS XOY平面上的每一个成像单元的像素化探测器的编号；所述X j和Yj为Z方向上每一个成像单元的像素化探测器的编号。
[0011]优选地，j为起始于O的自然数，所述j为偶数。
[0012]优选地，所述{X。，X1……，X」}和{Y。，Y1……，Y」}为互相平行且一一对应的探测器组。
[0013]本发明提供了一种优化的基于SiPM的PET系统的延时测算方法，通过在PET系统的像素化PET探测器环的视野中心设置校正棒源，并在不改变校正棒源位置的前提下，通过一次数据采集，获得所有PET探测器的响应线数据，进而得到不同的像素化探测器的通道之间的时间谱，经过I对I读出方式分析像素化PET探测器环的每一层(i+Ι)个像素之间的时间延迟及j层i号像素之间的时间延迟，获得整个像素化PET探测器环的i*j个像素化探测器之间的时间延迟数据，只需将时间延迟数据反馈到硬件中，即可实现整个基于SiPM的PET系统的所有像素化探测器通道之间的时间校准，能够有效提高PET系统的时间分辨率，从而达到提高PET系统图像质量目的。
【附图说明】
[0014]图1为本发明的XOY平面上的像素化探测器环结构示意图，其中的P。、P1, P2, P3,P4……PifPi+Pi为像素化探测器的编号；
图2为本发明的Z方向上的像素化探测器环结构示意图，其中的XpHX3……\展Y。、\、\、Y3……Yj为像素化探测器的编号。
【具体实施方式】
[0015]下面结合实施例对本发明做进一步的详细描述，但本发明的保护范围并不限于此。
[0016]如图所示，本发明涉及一种基于SiPM的PET系统的延时测算方法，所述延时测算方法包括以下步骤:
步骤1:将直径为d的校正棒源I置于PET系统的像素化PET探测器环的视野中心，所述像素化PET探测器环包括j层像素化探测器2，所述像素化PET探测器环每层包括i+Ι个像素化探测器2;i>0，j>0;
步骤2:通过时间T的采集，获得针对校正棒源I的所有PET探测器的响应线数据； 步骤3:处理步骤2得到的响应线数据，得到不同的像素化探测器2的通道之间的时间谱；
步骤4:分析像素化PET探测器环的每一层(i+Ι)个像素之间的时间延迟；
步骤4.1:设待测量像素为Pa，0< a < i ;
步骤4.2:当a < (i+l)/2时，测量像素匕与P (i+1+2a)/2像素之间的时间谱，找出时间谱中心位置Ma;测量像素P (a+1#P (i+1+2a)/2像素之间的时间谱，找出时间谱中心位置Na;像素P a与像素P(a+1)之间的时间延迟为M a-Na;
步骤4.3:当(i+l)/2彡a彡(1-Ι)时，测量像素PAP(2a+i)/2像素之间的时间谱，找出时间谱中心位置Ma;测量像素P (a+1)与P (2『^/2像素之间的时间谱，找出时间谱中心位置Na;此时，像素P a与像素P (a+1)之间的时间延迟为M a-Na；
步骤4.4:记录像素Pjlj P (i+1)之间的时间延迟；
步骤4.5:以步骤4.1至步骤4.4的方式依次记录像素化PET探测器环的每一层(i+1)个像素之间的时间延迟；
步骤5:选定第一层上的O号像素，分析j层O号像素之间的时间延迟；
步骤5.1:像素Xtl与像素Y C1是以校正棒源I为对称轴的镜像像素，测量像素X C1与像素Ytl之间的时间谱，找出时间谱中心位置s μ测量像素X工与像素Ytl之间的时间谱，找出时间谱中心位置像素X C1与像素X i之间的时间延迟为s 0-t0；
步骤5.2:像素X1与像素Y i是以校正棒源I为对称轴的镜像像素，测量像素X i与像素Y1之间的时间谱，找出时间谱中心位置s 1;测量像素X 2与像素Y工之间的时间谱，找出时间谱中心位置t1;像素X i与像素X2之间的时间延迟为S rt1；
步骤5.3:依次类推，通过Xj和Y」间的时间谱算出像素X X」两两之间的时间延迟；步骤5.4:选定第一层上的I号像素，分析j层I号像素之间的时间延迟，依次类推，最终分析出j层i号像素之间的时间延迟； 步骤6:综合步骤4.5和步骤5.4的数据，获得整个像素化PET探测器环的i*j个像素化探测器2之间的时间延迟数据。
[0017]本发明中，在PET系统的像素化PET探测器环的视野中心设置校正棒源1，并在不改变校正棒源I位置的前提下，通过一次时间足够长的数据采集，即可以获得所有PET探测器2的响应线数据，进而得到不同的像素化探测器2的通道之间的时间谱，根据时间谱信息分析像素化PET探测器环的每一层(i+Ι)个像素之间的时间延迟及j层i号像素之间的时间延迟。
[0018]本发明中，PET系统测得的响应线数据的时间谱一般为直方图，其中的中心位置即是响应最大值的位置。
[0019]本发明中，分析像素化PET探测器环的每一层(i+Ι)个像素之间的时间延迟是通过确定一个像素点，并