一种晶体条与伽马光子作用位置映射表生成方法及系统与流程

医药医疗技术的改进;医疗器械制造及应用技术1.本发明属于正电子发射断层扫描技术领域，特别涉及一种晶体条与伽马光子作用位置映射表生成方法及系统。背景技术：2.正电子发射断层扫描技术是一种新颖的三维核医学成像技术，属于发射型断层扫描技术的一种，它利用正电子核素标记葡萄糖等人体代谢物作为显像剂，通过病灶对显像剂的摄取来反映其代谢变化，提供疾病的生物代谢信息。它可以更早期、灵敏、准确的准断和指导治疗多种疾病，在生物学、神经科学、肿瘤学、药物动力学、临床诊断和治疗评价等方面具有重要的应用价值。其基本原理是将微量的正电子核素示踪剂注入人体中，正电子与人体内的负电子湮灭产生一对背对背发射的γ光子，用体外探测装置探测这一对光子来探知放射性药物在体内的分布。目前常用的探测器系统是由晶体条组成的晶体阵列与光电倍增管耦合的方式实现的。当正负电子湮灭产生的γ光子进入晶体条，与晶体发生反应，晶体原子退激时会产生荧光，荧光沿着晶体阵列传播然后被光电倍增管转换为电信号。该电信号携带了入射γ光子的位置信息，利用定位算法得到入射γ光子发生反应的晶体条的位置信息，从而确定湮灭事件符合线的位置。位置信息的精确度将直接影响探测器的空间分辨率，进而影响pet的成像质量和图像定量分析精度。所以，γ光子发生能量沉积的晶体条的准确定位至关重要。3.但是实际上，因闪烁晶体排列方式、分光光导的切割方法、光电倍增管信号处理能力的差异，及前端电子信号采集线路等多方面原因，经定位算法计算之后的位置信息容易发生畸变，因此必须通过相应的位置映射算法来校正。技术实现要素：4.针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种晶体条与伽马光子作用位置映射表生成方法，包括以下步骤：步骤一：对入射光子事件的位置信息进行二维统计，得到二维位置谱，所述二维位置谱中每个像素点的亮度代表该位置的事例数；步骤二：利用3*3的二维模板对获取的二维位置谱进行中值滤波处理；步骤三：利用1*3和3*1模板对二维位置谱分别沿x方向和y方向做均值滤波处理；步骤四：对二维位置谱采用局部最大值算法估算每个晶体条的中心位置，及对数据进行二值化处理，得到二值化位置图谱；步骤五：对二值化位置图谱计算每一个像素点距离最近亮点的欧几里得距离，得到距离分布图；步骤六：沿x方向和y方向分别对距离分布图求局部最大值并划分各个晶体条的边界位置；步骤七：采用区域标识算法，将每个区域与晶体条编号一一对应，完成散点图与晶体条的映射关系；及步骤八：采用边界提取位置映射算法，生成位置映射表。5.根据本发明上述的一种晶体条与伽马光子作用位置映射表生成方法，进一步地，上述步骤四包括：对二维位置谱分别在x方向和y方向的进行一维寻峰；将x方向和y方向的寻峰结果在同一像素点作“与运算”，如果该像素点同时是x方向和y方向的峰值点，那么将该像素点值设为1,否则设为0，完成了二值化处理。6.根据本发明上述的一种晶体条与伽马光子作用位置映射表生成方法，进一步地，上述步骤六包括：采用微商寻峰法对距离分布图沿x方向和y方向分别进行一维寻峰；将x方向和y方向的寻峰结果，在同一像素点作“或运算”，数值最大对应各个晶体条边界位置，得到边界位置分布图。7.根据本发明上述的一种晶体条与伽马光子作用位置映射表生成方法，进一步地，上述步骤七包括：区域标识、边界归属和顺序编码。8.根据本发明上述的一种晶体条与伽马光子作用位置映射表生成方法，进一步地，区域标识包括：将边界位置分布图进行区域标识，形成的区域标识并不是按照顺序而是随机编码的，只是计算出哪些像素点属于同一个区域，属于同一区域的像素点采用相同编码，并且每个区域间编码保证不重复。9.根据本发明上述的一种晶体条与伽马光子作用位置映射表生成方法，进一步地，边界归属包括：判断边界位置对应的像素点的区域归属时，根据对距离分布图求局部最大值中采用一维寻峰算法特点，按照以下规则进行边界归属判断：沿x方向的边界点属于边界右边的区域，沿y方向的边界点属于边界下方的区域。10.根据本发明上述的一种晶体条与伽马光子作用位置映射表生成方法，进一步地，顺序编码包括采用顺序编码算法，使得每个区域与晶体表编码顺序对应，完成散点图与晶体条的映射关系。11.本发明旨还提供了一种晶体条与伽马光子作用位置映射表生成系统，包括阵列晶体、数据统计探测器、中值滤波处理器、均值滤波处理器、晶体条的中心位置估算模块、距离计算模块、晶体条边界确定模块、区域标识模块、边界归属模块、区域顺序编码器、位置映射表生成模块和位置映射表输出模块，阵列晶体具有多个晶体条，数据统计探测器与阵列晶体耦合，数据统计探测器、中值滤波处理器、均值滤波处理器、晶体条的中心位置估算模块、距离计算模块、晶体条边界确定模块、区域标识模块、边界归属模块、区域顺序编码器、位置映射表生成模块和位置映射表输出模块依次连接。12.根据本发明上述的一种晶体条与伽马光子作用位置映射表生成系统，进一步地，数据统计探测器为pet探测器。13.根据本发明上述的一种晶体条与伽马光子作用位置映射表生成系统，进一步地，中值滤波处理器和均值滤波处理器均为高斯滤波处理器。14.根据本发明上述的一种晶体条与伽马光子作用位置映射表生成系统，进一步地，中值滤波处理器为3*3的二维模板的中值滤波处理器。15.根据本发明上述的一种晶体条与伽马光子作用位置映射表生成系统，进一步地，均值滤波处理器包括x方向均值滤波处理器和y方向均值滤波处理器，x方向均值滤波处理器和y方向均值滤波处理器均与中值滤波处理器和晶体条的中心位置估算模块连接，x方向均值滤波处理器为1*3模板的均值滤波处理器，y方向均值滤波处理器为3*1模板的均值滤波处理器。16.根据本发明上述的一种晶体条与伽马光子作用位置映射表生成系统，进一步地，晶体条的中心位置估算模块具有“与运算”处理器和二值化处理器，所述“与运算”处理器和所述二值化处理器串联集成至所述晶体条的中心位置估算模块。17.根据本发明上述的一种晶体条与伽马光子作用位置映射表生成系统，进一步地，距离计算模块为欧几里得距离计算器。18.根据本发明上述的一种晶体条与伽马光子作用位置映射表生成系统，进一步地，晶体条边界确定模块包括x方向一维寻峰单元、y方向一维寻峰单元和“或运算”处理器，x方向一维寻峰单元、所述y方向一维寻峰单元和“或运算”处理器集成至晶体条边界确定模块，x方向一维寻峰单元和y方向一维寻峰单元两端均分别连接至距离计算模块和“或运算”处理器，“或运算”处理器另一端与区域标识模块连接。19.根据本发明上述的一种晶体条与伽马光子作用位置映射表生成系统，进一步地，区域标识模块的编码器为随机编码器。附图说明20.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述技术方案和其他特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。21.图1是本发明公开的一种晶体条与伽马光子作用位置映射表生成系统的结构示意图；22.图2是本发明公开的一种晶体条与伽马光子作用位置映射表生成系统的晶体条的中心位置估算模块的结构示意图，另外，图中显示了中值滤波处理器、均值滤波处理器、晶体条的中心位置估算模块和距离计算模块之间的连接关系，系统中的其余部分与图1相似而省略；23.图3是本发明公开的一种晶体条与伽马光子作用位置映射表生成系统的晶体条边界确定模块的结构示意图，另外，图中显示了距离计算模块、晶体条边界确定模块和区域标识模块之间的连接关系，系统中的其余部分与图1相似而省略；24.图4是本发明公开的一种晶体条与伽马光子作用位置映射表生成方法的流程图；25.图5是本发明公开的一种晶体条与伽马光子作用位置映射表生成方法的统计获取的二维位置谱图，即散点图；26.图6为本发明公开的一种晶体条与伽马光子作用位置映射表生成方法的散点图沿x方向的寻峰结果；27.图7为本发明公开的一种晶体条与伽马光子作用位置映射表生成方法的散点图沿y方向的寻峰结果；28.图8为本发明公开的一种晶体条与伽马光子作用位置映射表生成方法估算的晶体条的中心位置图，即二值化位置谱图；29.图9为本发明公开的一种晶体条与伽马光子作用位置映射表生成方法的距离分布图，只显示了与图8中所示a区域相对应的局部距离分布图；30.图10为本发明公开的一种晶体条与伽马光子作用位置映射表生成方法的边界划分结果显示图；31.图11为图10中的边界划分后各分区的晶体效率显示图；32.图12为本发明公开的一种晶体条与伽马光子作用位置映射表生成方法的位置映射表，只显示了与图10中所示的b区域相对应的部分位置映射表。具体实施方式33.下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：34.如图1所示，本发明提供了一种晶体条与伽马光子作用位置映射表生成系统，包括阵列晶体01、数据统计探测器02、中值滤波处理器03、均值滤波处理器04和05、晶体条的中心位置估算模块06、距离计算模块07、晶体条边界确定模块08、区域标识模块09、边界归属模块10、区域顺序编码器11、位置映射表生成模块12和位置映射表输出模块13，阵列晶体01具有多个晶体条(图中未示出)，数据统计探测器02与阵列晶体耦合01，数据统计探测器02、中值滤波处理器03、均值滤波处理器04和05、晶体条的中心位置估算模块06、距离计算模块07、晶体条边界确定模块08、区域标识模块09、边界归属模块10、区域顺序编码器11、位置映射表生成模块12和位置映射表输出模块13依次连接。35.根据本发明上述的一种晶体条与伽马光子作用位置映射表生成系统，进一步地，数据统计探测器02为pet探测器。本发明的一个实施例中使用8*8的bgo阵列晶体和滨松pmt耦合的pet探测器进行数据采集，统计探测器02探测到的入射光子时间位置分布，将位置分布图显示在64*64个像素的图像中。如图5所示，入射光子时间总数目为736124。36.另外，根据本发明上述的一种晶体条与伽马光子作用位置映射表生成系统，进一步地，中值滤波处理器03和均值滤波处理器04和05均为高斯滤波处理器，中值滤波处理器03为3*3的二维模板的中值滤波处理器，均值滤波处理器04和05包括x方向均值滤波处理器04和y方向均值滤波处理器05，x方向均值滤波处理器04和y方向均值滤波处理器05均与中值滤波处理器03和晶体条的中心位置估算模块06连接，x方向均值滤波处理器04为1*3模板的均值滤波处理器，y方向均值滤波处理器05为3*1模板的均值滤波处理器。37.如图2所示，根据本发明上述的一种晶体条与伽马光子作用位置映射表生成系统，进一步地，晶体条的中心位置估算模块06具有“与运算”处理器14和二值化处理器15，“与运算”处理器14和二值化处理器15串联集成至晶体条的中心位置估算模块06。38.根据本发明上述的一种晶体条与伽马光子作用位置映射表生成系统，进一步地，距离计算模块07为欧几里得距离计算器。39.如图3所示，根据本发明上述的一种晶体条与伽马光子作用位置映射表生成系统，进一步地，晶体条边界确定模块08包括x方向一维寻峰单元16、y方向一维寻峰单元17和“或运算”处理器18，x方向一维寻峰单元16、y方向一维寻峰单元17和“或运算”处理器18集成至晶体条边界确定模块08，x方向一维寻峰单元16和y方向一维寻峰单元17两端均分别连接至距离计算模块07和“或运算”处理器18，“或运算”处理器18另一端与区域标识模块09连接，区域标识模块09的编码器为随机编码器。40.如图4所示，本发明的一种晶体条与伽马光子作用位置映射表生成方法，包括以下步骤：41.步骤一：数据统计探测器02对入射光子事件的位置信息进行二维统计，得到二维位置谱，即散点图，如图5所示，所述二维位置谱中每个像素点的亮度代表该位置的事例数。42.步骤二：中值滤波处理器03利用3*3的二维模板对获取的二维位置谱进行中值滤波处理。43.步骤三：x方向均值滤波处理器04和y方向均值滤波处理器05分别利用1*3和3*1模板对二维位置谱分别沿x方向和y方向做均值滤波。44.其中，在上述技术方案中，步骤二和步骤三是为了去除二维位置谱中的奇异点，降低统计涨落对原始数据的影响,避免后续采用边界划分算法出现过度划分的情况。在步骤三中，对二维位置谱分别沿x方向和y方向进行1*3和3*1模板的均值滤波，分别得到二维位置谱2x和二维位置谱2y，然后将这两个位置谱做相同像素位置的平均，得到处理后的二维位置谱，即处理后的二维位置谱中像素(x,y)的数值＝(二维位置谱2x(x,y)+二维位置谱2y(x,y))/2。45.步骤四：对处理后的二维位置谱，中心位置估算模块06对二维位置谱采用局部最大值算法估算每个晶体条的中心位置，及二值化处理器15对数据进行二值化处理，最亮点的像素值设为1，其余像素值设为0，得到二值化位置图谱，如图8所示。46.其中，中心位置估算模块06对处理后的二维位置谱进行一维寻峰时，我们采用的是微商寻峰法。对处理后的二维位置谱分别沿x方向和y方向进行一维寻峰。将峰值位置的像素点值设为1，非峰值位置像素点设为0。见图6和图7，图6为沿x方向寻峰结果；图7为沿y方向寻峰结果。然后将沿x方向和沿y方向得到的寻峰结果，“与运算”处理器14在同一像素位置作“与运算”。如果该像素点同时是沿x方向和沿y方向的峰值点，那么二值化处理器15将该像素点值设为1,否则设为0。完成了二值化处理。最终估算出每个晶体条的中心位置，见图8所示。47.步骤五：距离计算模块07计算每一个像素点距离最近亮点(像素值为1的点)的距离，得到距离分布图，如图9所示。48.其中，计算的是每一个像素点距离最近亮点的欧几里得距离，得到距离分布图。所计算的结果如图9所示，只显示了其中的一部分，距离分布图中，晶体条边界确定模块08根据局部最大值就是我们需要的晶体条对应的边界位置。49.步骤六：x方向一维寻峰单元16和y方向一维寻峰单元17分别沿x方向和y方向对距离分布图求局部最大值，确定晶体条中心位置划分各个晶体条的边界。50.其中，该步骤六采用的也是局部最大值算法，具体步骤为：51.x方向一维寻峰单元16和y方向一维寻峰单元17采用微商寻峰法对距离分布图沿x方向和y方向分别进行一维寻峰；[0052]“或运算”处理器18将x方向和y方向的寻峰结果，在同一像素点作“或运算”，数值最大对应各个晶体条边界位置，得到边界位置分布图，如图10所示；同时计算出每个分区的晶体效率，如图11所示。[0053]步骤七：采用区域标识算法，将每个区域与晶体条编号一一对应，完成散点图与晶体条的映射关系。[0054]其具体步骤为：[0055]区域标识模块09将边界位置分布图进行区域标识，这时候形成的区域标识并不是按照顺序编码的，只是计算出哪些像素点属于同一个区域，属于同一区域的像素点采用相同编码，并且每个区域间编码保证不重复；[0056]上述步骤六得到的边界位置占用了一个像素，需要判断该像素点属于哪个区域。边界归属模块10根据步骤六采用一维寻峰算法特点，按照以下规则进行边界归属判断：x方向的边界点属于右边的区域，y方向的边界点属于下方的区域；[0057]区域顺序编码器11采用顺序编码算法，使得每个区域与晶体表编码顺序对应，完成散点图与晶体条的映射关系。[0058]及步骤八：位置映射表生成模块12采用边界提取位置映射算法，生成位置映射表，如图12所示，只显示了与图10中所示的b区域相对应的部分位置映射表，其中，要求生成的位置映射表要与后续软件接口相匹配，通过位置映射表输出模块13将生成的位置映射表输出系统。[0059]本发明提供了一种晶体条与伽马光子作用位置映射表生成方法及系统，以点源或泛源持续映射晶体阵列，对pmt接收信号进行计算得到反映符合事件作用位置的散点图，经数字化处理去除二维位置谱中的奇异点后，对二维位置谱采用局部最大值算法估算每个晶体条的中心位置，及对数据进行二值化处理，得到二值化位置图谱；对二值化位置图谱计算每一个像素点距离最近亮点的欧几里得距离，得到距离分布图；沿x方向和y方向分别对距离分布图求局部最大值并划分各个晶体条的边界位置，这样，每个区域与晶体条阵列一一对应，进而确定出系统的位置映射表，该方法可覆盖所有的位置，不会出现划分死区。[0060]对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。









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