PET系统状态检测方法、装置、计算机设备和存储介质与流程

本申请涉及医疗设备领域，特别是涉及一种pet系统状态检测方法、装置、计算机设备和存储介质。

背景技术：

正电子发射计算机断层扫描(pet，positronemissioncomputedtomography)，是核医学领域比较先进的临床检查影像技术。其大致方法是，将某种物质，一般是生物生命代谢中必须的物质，如：葡萄糖、蛋白质、核酸、脂肪酸，标记上短寿命的放射性核素(如f18，碳11等)，注入人体后，通过对于该物质在代谢中的聚集，来反映生命代谢活动的情况，从而达到诊断的目的。由于正电子发射计算机断层扫描具有灵敏度高、特异性高以及安全性好等特点，因此，正电子发射计算机断层扫描被更为广泛的应用。pet系统由于硬件固有的特性，随着时间的变化，其飞行时间(tof，timeofflight)状态会出现漂移，严重时会影响pet图像质量。

传统技术对于tof状态会出现漂移的情况，一般采用放射性棒源(桶源)来进行检测。但是在有源的情况下进行检测，增加了操作者受辐射的剂量，增加了医院的使用成本，并且操作方法复杂，只能适用于定期检测。

技术实现要素：

本申请实施例提供了一种pet系统状态检测方法、装置、计算机设备和存储介质，以至少解决相关技术中操作者受辐射剂量高、医院成本高以及操作复杂的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种pet系统状态检测方法，其特征在于，包括：获取有效本底符合事件信息；根据所述有效本底符合事件信息，计算测量飞行时间以及实际飞行时间；根据所述测量飞行时间以及实际飞行时间，确定pet系统状态。

在其中一个实施例中，根据所述有效本底符合事件信息，计算测量飞行时间以及实际飞行时间包括：有效本底符合事件信息包括符合事件中两个光子的到达时间以及接收晶体位置；根据符合事件中两个光子的所述到达时间，得到相应符合事件的测量飞行时间；根据符合事件中两个光子的所述接收晶体位置，得到相应符合事件的实际飞行时间。

在其中一个实施例中，所述方法还包括：根据所述有效本底符合事件信息对测量飞行时间进行校正，得到校正后的测量时间。

在其中一个实施例中，根据所述有效本底符合事件信息对测量飞行时间进行校正，得到校正后的测量时间包括：获取能量映射关系；所述能量映射关系包括光子能量与时间偏移之间的映射关系；根据所述符合事件中两个光子的能量以及能量映射关系，获取相应符合事件的时间偏移量；根据所述时间偏移量对相应符合事件的测量飞行时间进行校正，得到每个符合事件的校正后的测量时间。

在其中一个实施例中，所述获取有效本底符合事件信息包括：设置pet系统的时间窗和能量窗；基于所述时间窗和能量窗获取有效本底符合事件。

在其中一个实施例中，所述时间窗的值不小于所述pet系统临床阈值；所述能量窗的值不小于所述pet系统临床阈值。

在其中一个实施例中，所述根据所述测量飞行时间以及实际飞行时间，确定pet系统状态包括：若所述测量飞行时间与相应符合事件的实际飞行时间不相同，则确定所述符合事件对应的pet探测器晶体产生漂移。

第二方面，本申请实施例提供了一种pet系统状态检测装置，其特征在于，包括：获取模块，用于获取有效本底符合事件信息；飞行时间计算模块，用于根据所述有效本底符合事件信息，计算测量飞行时间以及实际飞行时间；状态确定模块，用于根据所述测量飞行时间以及实际飞行时间，确定pet系统状态。

第三方面，本申请实施例提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述第一方面所述的pet系统状态检测方法。

第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述第一方面所述的pet系统状态检测方法。

相比于相关技术，本申请实施例提供的pet系统状态检测方法，通过闪烁晶体的本底固有放射现象，获取有效本底符合事件信息，再根据有效本底符合事件信息，计算测量飞行时间以及实际飞行时间，最终根据测量飞行时间以及实际飞行时间，确定pet系统的状态。利用本底固有的放射现象，通过无源检测，减少了操作者收到辐射的剂量，减少了医院的使用成本，并且相对于有源检测，其操作简单，可以在任何时期进行检测。

本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为一个实施例中pet系统接收光子的示意图；

图2为一个实施例中pet系统状态检测方法的流程示意图；

图3为一个实施例中pet系统状态检测装置的结构框图；

图4为一个实施例中计算机设备的硬件结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本申请揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本申请公开的内容不充分。

在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。

除非另作定义，本申请所涉及的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本申请所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或模块(单元)的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本申请所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本申请所涉及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。本申请所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。

正电子发射型计算机断层显像(positronemissioncomputedtomography，pet)，是核医学领域比较先进的临床检查影像技术。是将某种物质，一般是生物生命代谢中必须的物质，如：葡萄糖、蛋白质、核酸、脂肪酸，标记上短寿命的放射性核素(如18f，11c等)，注入人体后，放射性核素在衰变过程中释放出正电子，一个正电子在行进十分之几毫米到几毫米后遇到一个电子后发生湮灭，从而产生方向相反的一对能量为511kev的光子。这对光子，通过高度灵敏的照相机捕捉，并经计算机进行散射和随机信息的校正。经过对不同的正电子进行相同的分析处理，我们可以得到在生物体内聚集情况的三维图像，从而达到诊断的目的。

硅酸钇镥闪烁晶体(lyso)以其高光输出、快发光衰减、有效原子序数多、密度大、物化性质稳定以及对γ射线探测效率高等特点被用作pet设备的闪烁晶体。由于lyso中存在的lu176，因此具有固有放射现象。如图1所示，图1为一个实施例中pet系统接收光子的示意图。pet探测器的晶体阵列a以及晶体阵列b，在晶体阵列a中产生β事件，在对应的晶体阵列b中接收到相应的γ事件。晶体阵列a耦合光传感器以及前端电路，前端电路包括放大器，记录β事件信息；晶体阵列b耦合光传感器以及前端电路，前端电路包括放大器，记录γ事件信息。

本实施例还提供了一种pet系统状态检测方法。图2为一个实施例中pet系统状态检测方法的流程示意图，如图2所示，该流程包括如下步骤：

步骤s102，获取有效本底符合事件信息。

具体地，由于lyso的固有放射现象，探测器晶体接收到β粒子，产生β事件；探测器接收到与该β粒子对应的γ光子，产生γ事件。接收β粒子和γ光子的探测器的连线称为响应线，探测器接收到β粒子和γ光子的事件称为有效本底符合事件，探测器接收到β粒子和γ光子的数据称为有效本底符合事件信息。有效本底符合事件信息包括符合事件中两个光子的到达时间以及接收晶体位置。结合附图1，有效本底符合事件信息为，晶体阵列a接收到β事件的时间信息ta以及接收到β事件的晶体在晶体阵列a中的位置；晶体阵列b接收到γ事件的时间信息tb以及接收到γ事件的晶体阵列b中的位置。其中，位置可以为以整个探测器建立直接坐标系，得到的相应晶体对应的坐标位置。在实际的应用过程中，不需要使用额外的棒源或桶源，直接利用lyso的固有放射现象。晶体阵列a接收到β事件，通过光传感器将光信号转换为电信号，通过放大器放大之后进行记录；晶体阵列b接收到γ事件，通过光传感器将光信号转换为电信号，通过放大器放大之后进行记录。再获取到，接收β事件的时间和晶体位置；以及接收到γ事件的时间以及晶体位置。

步骤s104，根据所述有效本底符合事件信息，计算测量飞行时间以及实际飞行时间。

具体地，根据符合事件中两个光子的所述到达时间，得到相应符合事件的测量飞行时间；根据符合事件中两个光子的所述接收晶体位置，得到相应符合事件的实际飞行时间。更具体地，探测器晶体接收第一个光子的时间为ta，接收第二个光子的时间为tb，通过接收第一个光子的时间为ta减去接收第二个光子的时间为tb，得到相应符合事件的测量飞行时间。接收第一个光子的探测器晶体为a，接收第二个光子的探测器晶体为b，首先计算探测器晶体a与探测器晶体b之间的直线距离l，再用该直线距离l除以光速c，得到实际飞行时间。

步骤s106，根据所述测量飞行时间以及实际飞行时间，确定pet系统状态。

具体地，若所述测量飞行时间与相应符合事件的实际飞行时间不相同，则确定所述符合事件对应的pet探测器晶体产生漂移。若所述测量飞行时间与相应符合事件的实际飞行时间相同，则认为该符合事件对应的pet探测器晶体正常，未产生漂移。更具体的，如果在pet系统的tof校正状态很好的情况下，测量飞行时间与实际飞行时间应该是几乎完全相等的，也就是说他们之间的差值应该是接近于零的。可以通过计算每个晶体上所有符合事件的差值，用差值的平均值或者高斯拟合后的期望值是否接近于零，来进一步的确认相应晶体是否发生偏移。

上述pet系统状态检测方法，基于lyso本底固有的放射性现象，可以在没有额外放射性棒源以及桶源的情况下检测pet系统的tof状态。该方法操作简单，操作者无需放置任何放射源，减少了操作人员受到的辐射剂量，医院也可以节省放射源的采购成本，只要机器处于闲置状态就可以进行tof的检测。

本申请实施例提供的pet系统状态检测方法，通过闪烁晶体的本底固有放射现象，获取有效本底符合事件信息，再根据有效本底符合事件信息，计算测量飞行时间以及实际飞行时间，最终根据测量飞行时间以及实际飞行时间，确定pet系统的状态。利用本底固有的放射现象，通过无源检测，减少了操作者收到辐射的剂量，减少了医院的使用成本，并且相对于有源检测，其操作简单，可以在任何时期进行检测。

在其中一个实施例中，所述获取有效本底符合事件信息包括：设置pet系统的时间窗和能量窗；基于所述时间窗和能量窗获取有效本底符合事件。

具体地，所述时间窗的值不小于所述pet系统临床阈值；所述能量窗的值不小于所述pet系统临床阈值。时间窗和能量窗用于体现pet设备的灵敏度。其中，时间窗的选定主要依据时间分辨率进行设定，时间窗的选择应比时间分辨率稍大；时间分辨率的定义为对已知符合事件中相对的两个探测器相应的时间差分布的半高宽。能量窗的选定主要依据能量分辨率进行设定，好的能量分辨率可以选择较小的能量窗。在本实施例中，为了更好的适应lyso本底固有的放射性现象，需要设置合适的时间窗以及能量窗。优选的，时间窗的选定应该不小于pet系统临床时间窗阈值，能量窗的选定应该不小于pet系统临床能量窗阈值。其中时间窗阈值以及能量窗阈值，均为在pet系统实际应用过程中，通过大量数据统计得到的时间窗阈值以及能量窗阈值。在确定好pet系统的时间窗以及能量窗之后，根据时间窗和能量窗获取有效本地符合事件。

上述pet系统状态检测方法，预先根据pet系统的实际使用情况，统计pet系统时间窗临床阈值以及pet系统能量窗临床阈值，根据该pet系统时间窗临床阈值以及pet系统能量窗临床阈值设定相应的时间窗以及能量窗。通过设定时间窗以及能量窗，能够提高pet设备的灵敏度，进一步的提高获取到有效本底符合事件的精确度。

在其中一个实施例中，在确定pet系统的状态之后，根据所述有效本底符合事件信息对测量飞行时间进行校正，得到校正后的测量时间。

具体地，获取能量映射关系；所述能量映射关系包括光子能量与时间偏移之间的映射关系；根据所述符合事件中两个光子的能量以及能量映射关系，获取相应符合事件的时间偏移量；根据所述时间偏移量对相应符合事件的测量飞行时间进行校正，得到每个符合事件的校正后的测量时间。更具体地，有效本底符合事件信息还包括两个光子的能量。结合图1，晶体阵列a和晶体阵列b分别耦合光传感器，将输出信号通过放大器放大，定时后得到β事件的时间信息ta和γ事件的时间信息tb，并通过积分得到两个事件的能量信息ea和eb，也即得到两个光子的能量。在进行校正之前，首先需要预先建立能量映射关系，具体的，根据已经校正完成的pet系统，统计大量有效本底符合事件两个不同能量的光子对应的时间偏移量，并且建立两个光子的能量与时间偏移量之间的对应关系，也即能量映射关系。在实际使用时，首先获取预先建立完成的能量映射关系，再获取到有效本底符合事件中两个光子的能量。通过有效本底符合事件中两个光子的能量查找能量映射关系，找到与两个光子能量对应的时间偏移量，最终对该有效本底符合事件对应的测量飞行时间进行校正，得到每个有效本底符合事件的校正后的测量时间。

上述测量飞行时间校正方法，通过预先获取已经完成校正的pet系统的大量数据，并建立能量映射关系，通过该能量映射关系对测量飞行时间进行校正，能够节省大量的校正时间，并且提高校正的精确度。

本申请实施例提供的pet系统状态检测方法，可以基于lyso本底固有的放射性现象，通过不同的时间窗，获取多数有效本底符合事件。根据β和γ粒子不同的吸收特性，针对每对有效本底符合事件做出修正。通过所有的有效本底符合事件，测量所有探测器晶体的tof状态，通过能量映射关系，对所有有效本底符合事件的测量飞行时间进行校正，得到更为理想的tof信息。

需要说明的是，在上述流程中或者附图的流程图中示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

本实施例还提供了一种pet系统状态检测装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”、“单元”、“子单元”等可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图3为一个实施例中pet系统状态检测装置的结构框图，如图3所示，该装置包括：获取模块100、飞行时间计算模块200以及状态确定模块300。

获取模块100，用于获取有效本底符合事件信息。

飞行时间计算模块200，用于根据所述有效本底符合事件信息，计算测量飞行时间以及实际飞行时间。

状态确定模块300，用于根据所述测量飞行时间以及实际飞行时间，确定pet系统状态。

飞行时间计算模块200，还用于根据符合事件中两个光子的所述到达时间，得到相应符合事件的测量飞行时间；根据符合事件中两个光子的所述接收晶体位置，得到相应符合事件的实际飞行时间。

pet系统状态检测装置还包括：校正模块。

校正模块，用于根据所述有效本底符合事件信息对测量飞行时间进行校正，得到校正后的测量时间。

校正模块，还用于获取能量映射关系；所述能量映射关系包括光子能量与时间偏移之间的映射关系；根据所述符合事件中两个光子的能量以及能量映射关系，获取相应符合事件的时间偏移量；根据所述时间偏移量对相应符合事件的测量飞行时间进行校正，得到每个符合事件的校正后的测量时间。

获取模块100，还用于设置pet系统的时间窗和能量窗；基于所述时间窗和能量窗获取有效本底符合事件。

状态确定模块300，还用于若所述测量飞行时间与相应符合事件的实际飞行时间不相同，则确定所述符合事件对应的pet探测器晶体产生漂移。

需要说明的是，上述各个模块可以是功能模块也可以是程序模块，既可以通过软件来实现，也可以通过硬件来实现。对于通过硬件来实现的模块而言，上述各个模块可以位于同一处理器中；或者上述各个模块还可以按照任意组合的形式分别位于不同的处理器中。

另外，结合图1描述的本申请实施例pet系统状态检测方法可以由计算机设备来实现。图4为一个实施例中计算机设备的硬件结构示意图。

计算机设备可以包括处理器41以及存储有计算机程序指令的存储器42。

具体地，上述处理器41可以包括中央处理器(cpu)，或者特定集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，简称为asic)，或者可以被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。

其中，存储器42可以包括用于数据或指令的大容量存储器。举例来说而非限制，存储器42可包括硬盘驱动器(harddiskdrive，简称为hdd)、软盘驱动器、固态驱动器(solidstatedrive，简称为ssd)、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线(universalserialbus，简称为usb)驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，存储器42可包括可移除或不可移除(或固定)的介质。在合适的情况下，存储器42可在数据处理装置的内部或外部。在特定实施例中，存储器42是非易失性(non-volatile)存储器。在特定实施例中，存储器42包括只读存储器(read-onlymemory，简称为rom)和随机存取存储器(randomaccessmemory，简称为ram)。在合适的情况下，该rom可以是掩模编程的rom、可编程rom(programmableread-onlymemory，简称为prom)、可擦除prom(erasableprogrammableread-onlymemory，简称为eprom)、电可擦除prom(electricallyerasableprogrammableread-onlymemory，简称为eeprom)、电可改写rom(electricallyalterableread-onlymemory，简称为earom)或闪存(flash)或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，该ram可以是静态随机存取存储器(staticrandom-accessmemory，简称为sram)或动态随机存取存储器(dynamicrandomaccessmemory，简称为dram)，其中，dram可以是快速页模式动态随机存取存储器(fastpagemodedynamicrandomaccessmemory，简称为fpmdram)、扩展数据输出动态随机存取存储器(extendeddateoutdynamicrandomaccessmemory，简称为edodram)、同步动态随机存取内存(synchronousdynamicrandom-accessmemory，简称sdram)等。

存储器42可以用来存储或者缓存需要处理和/或通信使用的各种数据文件，以及处理器41所执行的可能的计算机程序指令。

处理器41通过读取并执行存储器42中存储的计算机程序指令，以实现上述实施例中的任意一种pet系统状态检测方法。

在其中一些实施例中，pet系统状态检测设备还可包括通信接口43和总线40。其中，如图4所示，处理器41、存储器42、通信接口43通过总线40连接并完成相互间的通信。

通信接口43用于实现本申请实施例中各模块、装置、单元和/或设备之间的通信。通信端口43还可以实现与其他部件例如：外接设备、图像/数据采集设备、数据库、外部存储以及图像/数据处理工作站等之间进行数据通信。

总线40包括硬件、软件或两者，将计算机设备的部件彼此耦接在一起。总线40包括但不限于以下至少之一：数据总线(databus)、地址总线(addressbus)、控制总线(controlbus)、扩展总线(expansionbus)、局部总线(localbus)。举例来说而非限制，总线40可包括图形加速接口(acceleratedgraphicsport，简称为agp)或其他图形总线、增强工业标准架构(extendedindustrystandardarchitecture，简称为eisa)总线、前端总线(frontsidebus，简称为fsb)、超传输(hypertransport，简称为ht)互连、工业标准架构(industrystandardarchitecture，简称为isa)总线、无线带宽(infiniband)互连、低引脚数(lowpincount，简称为lpc)总线、存储器总线、微信道架构(microchannelarchitecture，简称为mca)总线、外围组件互连(peripheralcomponentinterconnect，简称为pci)总线、pci-express(pci-x)总线、串行高级技术附件(serialadvancedtechnologyattachment，简称为sata)总线、视频电子标准协会局部(videoelectronicsstandardsassociationlocalbus，简称为vlb)总线或其他合适的总线或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，总线40可包括一个或多个总线。尽管本申请实施例描述和示出了特定的总线，但本申请考虑任何合适的总线或互连。

该计算机设备可以基于获取到的计算机指令，执行本申请实施例中的pet系统状态检测方法，从而实现结合图1描述的pet系统状态检测方法。

另外，结合上述实施例中的pet系统状态检测方法，本申请实施例可提供一种计算机可读存储介质来实现。该计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令；该计算机程序指令被处理器执行时实现上述实施例中的任意一种pet系统状态检测方法。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。