[发明专利]一种基于响应线分离的多核素成像方法及装置

权利要求书

1.一种基于响应线分离的多核素成像方法，其特征在于，包括：

S1：获取多核素伽马光子的原始数据；其中，所述多核素包括一种纯正电子核素和若干种不同的非纯正电子核素；

S2：利用三符合技术对所述多核素伽马光子的原始数据进行处理，得到双符合数据和三符合数据；

S3：基于所述双符合数据提供的先验信息对所述三符合数据中的响应线进行估计，得到每个响应线上发生正电子湮灭次数估计值；

S4：基于非纯正电子核素瞬发光子能谱，利用矩估计得到每组非纯正电子核素的湮灭光子响应线数据，并利用每个响应线上发生正电子湮灭次数估计值分别对其重建，得到若干个非纯正电子核素三维分布图；

S5：在投影域对双符合数据中的纯正电子核素数据进行分离，得到纯正电子核素的响应线数据，并对其重建得到纯正电子核素三维分布。

2.根据权利要求1所述的基于响应线分离的多核素成像方法，其特征在于，步骤S3包括：

S31：统计所述双符合数据中每条响应线上的事件数；

S32：根据所述双符合数据中每条响应线上的事件数，对相应的三符合数据中的响应线进行估计，得到三符合数据中每条响应线上发生正电子湮灭的概率；

S33：根据步骤S32得到的概率计算三符合数据中对应响应线上发生正电子湮灭次数的估计值；

S34：重复步骤S32和S33，得到三符合数据中所有响应线的正电子湮灭次数的估计值。

3.根据权利要求2所述的基于响应线分离的多核素成像方法，其特征在于，在步骤S32中，三符合数据中每条响应线上发生正电子湮灭的概率采用如下公式计算：

其中，分别表示三符合事件triple^i,j,k中的三条响应线l_i,j，l_i,k，l_j,k对应到双符合数据中的响应线事件数，表示该次三符合事件中响应线l_i,j上发生正电子湮灭的概率。

4.根据权利要求3所述的基于响应线分离的多核素成像方法，其特征在于，在步骤S33中，三符合数据中对应响应线上发生正电子湮灭次数的估计值采用如下公式计算：

其中，是三符合数据中响应线l_i,j上发生正电子湮灭次数的估计值，表示三符合事件triple^i,j,k发生的总次数。

5.根据权利要求2所述的基于响应线分离的多核素成像方法，其特征在于，步骤S4包括：

S41：将所述三符合数据中响应线上发生正电子湮灭的概率估计值最小的两条响应线连线的交点确定为瞬发光子，并记录该瞬发光子的能量，以得到瞬发光子能谱；

S42：根据不同种类的非纯正电子核素的数量和所述瞬发光子能谱，得到每一类非纯正电子核素的瞬发光子能量概率密度函数；

S43：根据所述每一类非纯正电子核素的瞬发光子能量概率密度函数对每一类非纯正电子核素产生的三符合事件的数量进行m阶矩估计，得到所有非纯正电子核素产生的三符合事件数量的比例关系；

S44：按照上述比例关系，将步骤S34得到的正电子湮灭次数估计值分配到每一种非纯正电子核素，得到每一种非纯正电子核素的湮灭光子响应线数据；

S45：分别对每一种非纯正电子核素的湮灭光子响应线数据进行重建，得到多种非纯正电子核素三维分布图。

6.根据权利要求5所述的基于响应线分离的多核素成像方法，其特征在于，在步骤S43中，对每一类非纯正电子核素产生的三符合事件的数量进行m阶矩估计的表达式为：

其中，q_m为总体前m阶矩，为m阶样本矩，E表示瞬发光子的能量，T_i(E)，i＝1,…,N表示某种非纯正电子核素的瞬发光子能量概率密度函数，a_i表示该种非纯正电子核素产生的三符合事件数量。