[发明专利]在对各种对象和放射性分布的定量正电子发射断层摄影（PET）重建中的死时间校正方法

说明书

一种非瞬态计算机可读介质存储指令，所述指令能由包括至少一个电子处理器(20)的工作站(18)读取并运行以执行图像重建方法(100)。所述方法包括：在由多个辐射探测器(17)探测到的成像数据的帧中确定所述辐射探测器的单个率；基于在采集成像数据的所述帧期间入射在每个辐射探测器上的伽马射线的能谱分布来确定针对所述辐射探测器的能量校正因子(N_wgt)；根据针对每个辐射探测器确定的所述单个率和所述能量校正因子来确定针对所述辐射探测器的单个生存时间校正因子；针对连接辐射探测器的对的多条响应线(LOR)中的每条LOR，根据所确定的由所述LOR连接的辐射探测器的所述对的单个生存时间校正因子来确定针对所述LOR的生存时间校正因子；并且使用所确定的LOR生存时间校正因子来重建成像数据的所述帧。

技术领域

下文总体上涉及医学成像领域、发射成像领域、正电子发射断层摄影(PET)成像领域、单光子发射计算机断层摄影(SPECT)成像领域、医学图像解读领域、图像重建技术以及相关技术。

背景技术

死时间和堆积是正电子发射断层摄影(PET)成像系统的常见问题，它们会导致视场(FOV)对放射性的非线性响应。死时间能够被定义为将两个输入信号分辨为单独事件的最短处理时间。当探测器仍在忙于处理前一个事件时，如果有一个新的有效事件到达，则可能会丢失新事件，从而导致计数损失。在堆积的情况下，一个以上的入射光子会在同一探测器中沉积能量，但会被触发为单个事件，这与死时间损失相似，并且会导致读出的能量高于实际的能量。这导致入射事件的堆积移位能谱。当事件的能量从最初低于能量窗口的下限阈值(例如，散射光子)被移位到能量窗口内时，会导致计数增加。当它将事件的能量从能量窗口内移位到能量窗口的上限阈值之上时，会导致计数损失。死时间和堆积的总的影响能够被看作是“有效的”死时间(参见Esther Vicente、Joaquin Lopez Herraiz等人的“Improved dead-time correction for PET scanners:application to small-animalPET”(Physics in Medicine and Biology，2013年3月)。通常，活跃性越高，因死时间导致的计数损失分数就越高。众所周知，总的死时间损失分数会随着对象大小、形状和放射性分布而变化(参见Yamamoto S、Amano M、Miura S等人“Deadtime correction method usingrandom coincidence for PET”(J.Nucl.Med.27 1925-8)。

为了获得定量结果，应当校正PET数据以解决因死时间导致的损失。

在当前PET系统中部署的死时间校正通常是在图像重建阶段期间实施的。简而言之，这样的系统将因死时间导致的损失建模为所有探测器的总系统平均单个率(singlesrate)(被称为系统单个率)的函数，以便区别于个体探测器的单个率。该方法基于两个假设：1)所有响应线(LOR)因死时间而经历的计数损失的量(或分数)相同；2)所有PET成像研究因死时间而经历的计数损失的量(或分数)相同，只要系统的单个率相同即可，而不管其大小、形状或放射性分布如何。更具体地，它采用根据对一个床位置处的采集开始和采集结束求平均的系统单个率，从死时间校正因子相对于系统单个率的查找表中搜索缩放因子，然后在重建期间将该内插的缩放因子等同地应用于所有事件或所有LOR以用于死时间校正。该查找表是根据使用填充有均匀分布的放射性并被放置在PET系统的FOV的中心处的圆柱体体模(例如直径为20cm)的校准流程来预先生成的。然后，不管对象形状和放射性分布如何变化，查找表都用于所有顺序研究，直到被新的校准取代为止。

上述方法有一些缺点。由于个体探测器(或探测器块)的单个率会随着对象的活动和衰减分布而变化，因此，死时间导致的损失也会随着每个探测器和LOR而变化。上面的方法忽视了这种差异并且假设所有LOR因死时间导致的损失分数相同。