一種基于SiPM的PET系統的延時測算方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于檢測或防止收到信息中的差錯的裝置或方法的技術領域，特別涉及一種以I對I讀出的模式保證一次數據采集實現整個基于SiPM的PET系統的所有像素化探測器通道之間的時間校準的基于SiPM的PET系統的延時測算方法。
【背景技術】
[0002]PET意為正電子發射計算機斷層掃描(Positron emiss1n tomography，簡稱PET)，是一種核醫學成像技術，它為患者全身提供三維的和功能運作的圖像。
[0003]傳統的PET系統都是基于PMT (Photomultiplier Tube，光電倍增管)，PMT輸出信號小(小于5毫伏)，工作電壓高(1000?1500伏)，易受外部環境干擾(電磁場，溫度等)，體積大，無法與晶體I對I耦合讀出信號(一般是多個PMT通過Anger Logic電路讀出一個MxN的晶體陣列的位置信息)。
[0004]現有技術中，SiPM (Silicon Photomultiplier，娃光電倍增管)越來越多地應用在PET系統中，PET探測器的設計也因為SiPM的一些特性得以改進。SiPM每個像素大小可以達到I?6mm，能夠與閃爍晶體I對I親合讀出信號。
[0005]為了提高PET系統時間分辨率，必須要確保PET系統各個信號通道的時間一致性，這就要求針對每個信號通道進行時間校準。目前所有時間校準方法都是針對基于AngerLogic電路讀出方法的PET系統，針對I對I讀出方式的基于SiPM的PET系統并沒有好的時間校準方法能應用。

【發明內容】

[0006]本發明解決的技術問題是，現有技術中，SiPM越來越多地應用在PET系統中，其能夠與閃爍晶體I對I耦合讀出信號，而為了提高PET系統時間分辨率，必須要確保PET系統各個信號通道的時間一致性，這就要求針對每個信號通道進行時間校準，然而目前所有時間校準方法都是針對基于Anger Logic電路讀出方法的PET系統，針對I對I讀出方式的基于SiPM的PET系統并沒有好的時間校準方法能應用，而導致的時間校準手段復雜，PET系統時間分辨率無法有效提高，進而無法達到提高PET系統圖像質量的問題，進而提供了一種優化的基于SiPM的PET系統的延時測算方法。
[0007]本發明所采用的技術方案是，一種基于SiPM的PET系統的延時測算方法，所述延時測算方法包括以下步驟:
步驟1:將直徑為d的校正棒源置于PET系統的像素化PET探測器環的視野中心，所述像素化PET探測器環包括j層像素化探測器，所述像素化PET探測器環每層包括i+Ι個像素化探測器；i > 0，j > O ;
步驟2:通過時間T的采集，獲得針對校正棒源的所有PET探測器的響應線數據；
步驟3:處理步驟2得到的響應線數據，得到不同的像素化探測器的通道之間的時間譜； 步驟4:分析像素化PET探測器環的每一層(i+Ι)個像素之間的時間延遲；
步驟4.1:設待測量像素為Pa，0< a < i ;
步驟4.2:當a < (i+l)/2時，測量像素匕與P (i+1+2a)/2像素之間的時間譜，找出時間譜中心位置Ma;測量像素P (a+1#P (i+1+2a)/2像素之間的時間譜，找出時間譜中心位置Na;像素P a與像素P(a+1)之間的時間延遲為M a-Na;
步驟4.3:當(i+l)/2彡a彡(1-Ι)時，測量像素PAP(2a+i)/2像素之間的時間譜，找出時間譜中心位置Ma;測量像素P (a+1)與P (2『^/2像素之間的時間譜，找出時間譜中心位置Na;此時，像素P a與像素P (a+1)之間的時間延遲為M a-Na；
步驟4.4:記錄像素Pjlj P (i+1)之間的時間延遲；
步驟4.5:以步驟4.1至步驟4.4的方式依次記錄像素化PET探測器環的每一層(i+1)個像素之間的時間延遲；
步驟5:選定第一層上的O號像素，分析j層O號像素之間的時間延遲；
步驟5.1:像素Xtl與像素Y C1是以校正棒源為對稱軸的鏡像像素，測量像素X C1與像素Y ^之間的時間譜，找出時間譜中心位置Sci；測量像素X工與像素Y 0Z間的時間譜，找出時間譜中心位置U像素X C1與像素X i之間的時間延遲為s 0-t0；
步驟5.2:像素X1與像素Y i是以校正棒源為對稱軸的鏡像像素，測量像素X i與像素Y !之間的時間譜，找出時間譜中心位置S1;測量像素X 2與像素Y工之間的時間譜，找出時間譜中心位置t1;像素X i與像素X2之間的時間延遲為s rt1；
步驟5.3:依次類推，通過Xj和Y」間的時間譜算出像素X X」兩兩之間的時間延遲；步驟5.4:選定第一層上的I號像素，分析j層I號像素之間的時間延遲，依次類推，最終分析出j層i號像素之間的時間延遲；
步驟6:綜合步驟4.5和步驟5.4的數據，獲得整個像素化PET探測器環的i*j個像素化探測器之間的時間延遲數據。
[0008]優選地，所述像素化探測器朝向校正棒源一側的像素尺寸為S，所述校正棒源的直徑d的取值為2s < d < 3s。
[0009]優選地，i為起始于O的自然數，所述i為奇數。
[0010]優選地，所述PaS XOY平面上的每一個成像單元的像素化探測器的編號；所述X j和Yj為Z方向上每一個成像單元的像素化探測器的編號。
[0011]優選地，j為起始于O的自然數，所述j為偶數。
[0012]優選地，所述{X。，X1……，X」}和{Y。，Y1……，Y」}為互相平行且一一對應的探測器組。
[0013]本發明提供了一種優化的基于SiPM的PET系統的延時測算方法，通過在PET系統的像素化PET探測器環的視野中心設置校正棒源，并在不改變校正棒源位置的前提下，通過一次數據采集，獲得所有PET探測器的響應線數據，進而得到不同的像素化探測器的通道之間的時間譜，經過I對I讀出方式分析像素化PET探測器環的每一層(i+Ι)個像素之間的時間延遲及j層i號像素之間的時間延遲，獲得整個像素化PET探測器環的i*j個像素化探測器之間的時間延遲數據，只需將時間延遲數據反饋到硬件中，即可實現整個基于SiPM的PET系統的所有像素化探測器通道之間的時間校準，能夠有效提高PET系統的時間分辨率，從而達到提高PET系統圖像質量目的。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明的XOY平面上的像素化探測器環結構示意圖，其中的P。、P1, P2, P3,P4……PifPi+Pi為像素化探測器的編號；
圖2為本發明的Z方向上的像素化探測器環結構示意圖，其中的XpHX3……\展Y。、\、\、Y3……Yj為像素化探測器的編號。
【具體實施方式】
[0015]下面結合實施例對本發明做進一步的詳細描述，但本發明的保護范圍并不限于此。
[0016]如圖所示，本發明涉及一種基于SiPM的PET系統的延時測算方法，所述延時測算方法包括以下步驟:
步驟1:將直徑為d的校正棒源I置于PET系統的像素化PET探測器環的視野中心，所述像素化PET探測器環包括j層像素化探測器2，所述像素化PET探測器環每層包括i+Ι個像素化探測器2;i>0，j>0;
步驟2:通過時間T的采集，獲得針對校正棒源I的所有PET探測器的響應線數據； 步驟3:處理步驟2得到的響應線數據，得到不同的像素化探測器2的通道之間的時間譜；
步驟4:分析像素化PET探測器環的每一層(i+Ι)個像素之間的時間延遲；
步驟4.1:設待測量像素為Pa，0< a < i ;
步驟4.2:當a < (i+l)/2時，測量像素匕與P (i+1+2a)/2像素之間的時間譜，找出時間譜中心位置Ma;測量像素P (a+1#P (i+1+2a)/2像素之間的時間譜，找出時間譜中心位置Na;像素P a與像素P(a+1)之間的時間延遲為M a-Na;
步驟4.3:當(i+l)/2彡a彡(1-Ι)時，測量像素PAP(2a+i)/2像素之間的時間譜，找出時間譜中心位置Ma;測量像素P (a+1)與P (2『^/2像素之間的時間譜，找出時間譜中心位置Na;此時，像素P a與像素P (a+1)之間的時間延遲為M a-Na；
步驟4.4:記錄像素Pjlj P (i+1)之間的時間延遲；
步驟4.5:以步驟4.1至步驟4.4的方式依次記錄像素化PET探測器環的每一層(i+1)個像素之間的時間延遲；
步驟5:選定第一層上的O號像素，分析j層O號像素之間的時間延遲；
步驟5.1:像素Xtl與像素Y C1是以校正棒源I為對稱軸的鏡像像素，測量像素X C1與像素Ytl之間的時間譜，找出時間譜中心位置s μ測量像素X工與像素Ytl之間的時間譜，找出時間譜中心位置像素X C1與像素X i之間的時間延遲為s 0-t0；
步驟5.2:像素X1與像素Y i是以校正棒源I為對稱軸的鏡像像素，測量像素X i與像素Y1之間的時間譜，找出時間譜中心位置s 1;測量像素X 2與像素Y工之間的時間譜，找出時間譜中心位置t1;像素X i與像素X2之間的時間延遲為S rt1；
步驟5.3:依次類推，通過Xj和Y」間的時間譜算出像素X X」兩兩之間的時間延遲；步驟5.4:選定第一層上的I號像素，分析j層I號像素之間的時間延遲，依次類推，最終分析出j層i號像素之間的時間延遲； 步驟6:綜合步驟4.5和步驟5.4的數據，獲得整個像素化PET探測器環的i*j個像素化探測器2之間的時間延遲數據。
[0017]本發明中，在PET系統的像素化PET探測器環的視野中心設置校正棒源1，并在不改變校正棒源I位置的前提下，通過一次時間足夠長的數據采集，即可以獲得所有PET探測器2的響應線數據，進而得到不同的像素化探測器2的通道之間的時間譜，根據時間譜信息分析像素化PET探測器環的每一層(i+Ι)個像素之間的時間延遲及j層i號像素之間的時間延遲。
[0018]本發明中，PET系統測得的響應線數據的時間譜一般為直方圖，其中的中心位置即是響應最大值的位置。
[0019]本發明中，分析像素化PET探測器環的每一層(i+Ι)個像素之間的時間延遲是通過確定一個像素點，并