正电子发射断层摄影系统和其信息处理方法
专利名称：正电子发射断层摄影系统和其信息处理方法
正电子发射断层摄影系统和其信息处理方法技术领域
本发明的实施方式一般涉及正电子发射断层摄影(PET)成像系统。更具体而言， 涉及与能量、定时以及空间特性有关的检测事件的配对(pairing)以及过滤。
背景技术：
正电子发射断层摄影法(PET)的使用在医用成像领域中不断增加。在PET成像中， 放射性药剂通过注入、吸入或食物摄取而被导入到被图像化的对象内。在投放放射性药剂 后，由于药剂的物理以及生物体分子特性，药剂集中在人体内的特定的位置。药剂的实际空 间分布、药剂的蓄积区域的强度以及从投放到最终排出的过程的动力学都是可具有临床意 义的因素。在该过程中，附着在放射性药剂上的正电子放射体按照半衰期或分支比等同位 素的物理特性放射正电子。
放射性核素放射正电子，当放射出的正电子与电子碰撞时，发生湮灭事件，正电子 与电子被破坏。大多数情况下，通过湮灭事件，产生在实质上相差180度的方向上传送的 51 IkeV的2条γ射线。
通过检测2条γ射线，并引出其检测位置之间的线、即同时测量线(LOR line-of-response)，从而可以求出所预测的原来衰变的位置。该过程不仅可以识别被预测 的相互作用线，还可以通过蓄积大量的这种线和断层摄影重建过程推定原来的分布。能够 进行正确的定时调整(几百皮秒以内)时，除了 2个闪烁事件的定位之外，还可以通过计算 飞行时间(TOF :time-0f-flight)，追加与沿着线的事件的被预测的位置有关的更多的信 息。沿着该线的定位的精度根据与扫描仪的定时分辨率的限度来决定。原来闪烁事件的 定位的限度决定扫描仪的最终空间分辨率，但是同位素的特定的特性(例如，正电子的能 量)有利于特定的药剂的空间分辨率的决定(根据2条γ射线的正电子范围和共线性)。
通过收集大量的事件，可以取得根据断层摄影重建评价对象的图像所需要的信 息。可以根据在对应的检测器要素中实质上同时发生的2个检测事件形成同时测量线，并 按照其同时测量线的几何学属性制作直方图，从而定义投影、即重建的正弦图。也可以对每 个图像追加事件。
因此，数据收集和图像重建的基本要素是作为横穿系统患者开口部的线的L0R。可 以取得与事件的位置有关的其它信息。众所周知第1，通过采样与重建，重建点或进行定位 的系统的能力并不是在整个视野上的空间的不变量，而是在中心较高，且随着靠近周围而 逐渐降低。为了对该举动附加特征，一般使用点扩散函数(PSF)。开发了一种将PSF编入重 建过程的工具。第2，可以使用飞行时间、S卩γ射线到达参与一对检测的各检测器的时间之 间的时间微分，沿着LOR决定发生事件的可能性高的位置。
上述检测过程必须反复进行大量的湮灭事件。为了决定辅助成像操作是否需要的 一些计数(即，成对的事件)而必须解析各成像事例，但从当前的实施可以知道，为了研究 典型的长度IOOcm的FDG(Flu0r0de0XygluC0Se，氟代脱氧葡萄糖)，必须蓄积几亿的计数。 蓄积该计数数所需要的时间根据药剂的投放量、扫描仪的灵敏度以及计数性能来决定。
PET成像系统使用互相相对配置的检测器来检测来自对象的Y射线。一般，为了 检测来自各角度的Y射线使用检测器环。因此，一般，为了取得尽可能多的放射，PET扫描 仪实质上为圆筒状，当然必须是各向同性。另外，也可以为了取得欠缺角度的数据使用检测 器的部分环和旋转，但是，这种方法对扫描仪的整体灵敏度有不利的结果。在具有在平面内 包含的所有Y射线与检测器相互作用的可能性的圆筒形状下，使轴方向大小变大对于取 得放射的灵敏度或能力具有极其有利的效果。因此，最好的设计是可能检测所有Y射线 的球体。当然，在对人体的应用中，球状设计不得不变得极大，因此变得极其昂贵。因此，现 实上，作为检测器的轴方向范围为变量的圆筒形状是当前PET扫描仪的设计的原点。
PET检测器只能检测通过单一的相互作用、即与晶体相互作用的闪烁过程产生光 的一条Y射线，但PET事件实质上同时或一致，实质上为511keV，通过在对象中发生的湮灭 事件和在合适的几何学配置中进行的检测中的2个来定义。因此，PET系统为了使事件正 确碰撞或配对，需要识别各事件的时间轴(time line)。这一般通过构成实际时间比较器的 复杂电路网来实现。由于计数率的必要条件极其严格(每1秒最多接收几亿事件)，因此同 时系数电路的结构需要处理庞大数量的计数。
由于对效率的要求较高、即每1秒必须接收几亿事件并加以处理，因此同时系数 电路的设计一般为PET检测系统的最重要的要素之一。一般，触发线为了比较而被导入集 中型硬件中。通常，认为同时系数窗口、即2个事件为“同时”的时间期间通过高水平的系 统控制来设定，一般不会在调查中变化或者在调查与调查之间变化。发明内容
在以往的PET系统中，存在一些缺点和限制。例如，以往系统由于可能从独立的检 测器发生的同时系数的数呈指数函数性地增加，因此极其复杂。该复杂性在触发信号来自 几十或几百个检测器要素时容易处理，但是在可以计数几千个独立的信号的像素化系统中 可能无法进行简单处理。
进而，另外，以往PET系统不能进行兼容，只能稍微变更带宽度、几何学配置以及 过滤参数。进而，以往系统中的同时系数电路一般正好在使事件配对的操作破坏定时信息 并在同一数据上无法应用可变同时系数窗口这方面为破坏性的。
本发明的目的在于提供一种提高了与系统运用有关的兼容性的正电子发射断层 摄影系统和其信息处理方法。
根据本申请发明，可以提供一种提高了与系统运用有关的兼容性的正电子发射断 层摄影系统和其信息处理方法。
图1为表示单一事件列表形式的图。
图2为表示单一事件、粗略时间戳以及全局时间戳形式的图。
图3为表示根据本实施方式的系统的图。
图4为表示非检测器事件的收集的系统图。
图5为表示PET/CT扫描仪以及相关坐标系的图。
图6为根据本实施方式的方法的流程图。
(符号的说明)
300全局事件收集器、310数据收集服务器、320磁盘、330配对服务器、340临时事 件缓冲器、400床、410床控制器、420床位置检测器、430检测器环/机架、440检测器环控制 器、450检测器环位置检测器具体实施方式
本发明的例示性实施方式以一种PET系统为对象，该PET系统能够使用恰当的时 间戳对检测事件添加标记，并发送至离线处理系统，并实现(1)提高数据源(检测器)的 连接方法的兼容性、(2)提高分配处理资源时的兼容性、(3)提高对数据实际执行怎样的处 理/过滤的兼容性。
详细地来说，一实施方式以用于收集并处理正电子发射断层摄影(PET)信息的系 统为对象，该系统具备被排列在多个检测器区域内的多个检测器模块；与多个检测器区 域对应，从对应的检测器区域内的各检测器模块分别接收PET事件信息的多个区域事件收 集器；从上述多个区域事件收集器分别接收包含单一 PET事件的能量信息和晶体位置信 息的PET事件信息，并且接收非检测器事件信息的全局事件收集器，上述全局事件收集器 被构成为还生成包括包含精细时间戳、上述能量信息以及上述晶体位置信息的PET事件条 目、以及包含上述接收到的非检测器事件信息的非检测器事件条目的事件列表，并将上述 生成的事件列表发送至用于离线处理的计算机。
其它实施方式以处理从具有各检测器区域具有至少一个检测器模块和与上述各 检测器区域对应的区域事件收集器的多个上述检测器区域的PET检测器取得的正电子发 射断层摄影(PET)信息的信息处理方法为对象，该信息处理方法包括接收PET事件信息包 含单一 PET事件的能量信息与晶体位置信息的、与上述单一 PET事件有关的PET事件信息 的第1接收步骤；接收非检测器事件信息的第2接收步骤；生成包括包含精细时间戳、上述 能量信息以及上述晶体位置信息的PET事件条目、以及包含上述接收到的非检测器事件信 息的非检测器事件条目的事件列表的生成步骤；将上述生成的事件列表发送至用于离线处 理的计算机的发送步骤。
根据一个方式，生成步骤包括生成在事件列表内的定期的位置包含粗略时间戳条 目的事件列表的步骤。
根据其它方式，生成步骤包含生成包含PET事件条目的事件列表的步骤，PET事件 条目包含条目类型。
根据又一其它方式，第2接收步骤包括接收床位置信息、检测器的角度位置、心脏 EKG信息、呼吸门控制信号信息、来自其它检测器的事件以及包含其它生理学信息中的至少 一个的非检测器事件信息的步骤。
本发明的实施方式以及实施方式中随附的很多优点可以通过在与附图相关联地 进行探讨时参照以下详细的说明而被更充分地了解。
图1为表示单一事件列表形式的图。即图1示出了例示性实施方式中所使用的事 件列表的形式。如图1所示，事件列表包含一连串的条目。各条目包含表示条目中包含的 数据的形式的“条目类型”字段。在单一事件中，使用(1)事件数据、( 粗略时间戳数据以 及(3)生理学数据、床位置、检测器位置、EKG数据等非事件数据的至少三个不同的条目类型。如图1所示，在一实施方式中，粗略时间戳事件每25. 6微秒发生。非检测器事件一般 不像粗略时间戳事件的事件数据那样频繁发生。
图2为表示单一事件、粗略时间戳以及全局时间戳的形式的图。即如图2所示，在 一实施方式中，事件数据条目的形式包含以下4个字段(1)9比特能量字段、(2)18比特晶 体位置字段、(3)20比特精细戳、以及(4)条目类型字段。能量字段指定检测事件的能量， 晶体位置字段示出了发生事件的晶体位置。在一实施方式中，精细时间戳具有4皮秒的 分辨率，因此具有25. 6微妙的范围。
如图2所示，在一实施方式中，粗略时间戳字段包含(1)32比特粗略时间字段与 (2)条目类型字段。粗略时间戳字段的分辨率与精细时间戳字段的范围相等，即在一实施方 式中为25. 6微妙。因此，对粗略时间戳字段分配32比特，因此，范围在该实施方式中为约 30小时。
即使上述以外的字段类型和对各字段的比特分配，也可以使用。
图2还示出了通过连结粗略时间戳与精细时间戳而提供24. 4皮妙的分辨率和约 30小时的范围，从而可以从列表内的各事件导出的全局时间戳。
如上所述，全局事件收集器主要担负为了生成并处理(即，事件的配对和重建)图 1所示的事件列表而将事件数据发送至数据收集服务器和配对服务器的任务。然而，根据依 赖于事件计数率的资源的可用性，全局事件收集器也可以执行包含过滤、事件配对以及重 建的数据处理任务。
图3为表示本实施方式系统的图。如图3所示，一实施方式的设计的一个方式为将 所有事件的子集导入至可以开始事件分析的全局事件收集器基板。实际上，通过根据计数 率(或整体的随机部分)，选择输入收集器中的检测器要素，从而可以辅助优化过滤操作。 例如，计数率越高，从连续的检测器收集事件的效率就越高，其理由必然是，因为从这些事 件无法产生真正的同时系数。这种情况下，全局收集器为了使必要的取得带宽变小，简单且 自动废弃来自该空间附近的同时系数事件。然而，为了执行完整的随机校正，存在需要实际 的计数率的恰当的记录和报告的情况。在是从低水平到中间水平的计数率时，全局事件收 集器为了改善发现真正的一对、且为了后面的步骤而更有效地准备数据(排序)的可能性， 与均勻覆盖范围整体的检测器要素的子集连接。
图3中，全局事件收集器300从包含与区域事件收集器连接的N个检测器模块的 区域事件收集器301接收事件信息。区域事件收集器具有类似的结构。如图3所示，全局 事件收集器300还接收非检测器事件，非检测器事件包含床位置、机架旋转以及与其它标 准实验室定时基准信息有关的信息。全局事件收集器将区域事件收集器301-303接收到的 检测器信息与床位置或机架位置等所对应的非检测器事件信息建立关联。
如图3所示，由全局事件收集器收集的信息为了存储至被建立关联的数据库/磁 盘装置320而被发送至数据收集服务器310。事件的配对由访问数据库320中所存储的信 息的配对服务器330来执行。或者也可以由与数据收集服务器310与配对服务器330相同 的装置来实施。
如图3所示，全局事件收集器300将来自所有检测器的事件数据编入单一列表中。 事件列表的形式被详细地示出在图1和图2中。
全局事件还将与病床和检测器环的运动/位置以及EKG信息等生理学信息相关的事件等非检测器事件编入事件列表中。非检测器事件以不同的时间尺度发生，例如，将病床 的位置记述为时间的函数，将PET检测器环上的角度位置记述为时间、EKG信号、呼吸信号 追踪以及执行PET事件数据的最终重建和表现所需要的其它生理学或变换器信号的函数。
在制作事件列表时，全局事件收集器300必须将事件排序从而按时间顺序排列事 件。进而，全局事件收集器300为了以后处理必须在临时事件内缓冲临时事件缓冲器。在 缓冲器为溢出状态时，全局事件收集器随机废弃接收到的事件。
全局事件收集器的其它功能为在线内事件过滤中，从事件列表中废弃具有感兴趣 区域(window of interest)中不包含的数据信息(例如，能量)的事件。感兴趣区域或其 它过滤基准是可编程的。
在其它实施方式中，为了方便用户，一些非检测器事件除了被插入在事件列表中 之外，还被排列在其它列表中。例如，分别存储EKG数据，从而使得用户能够生成EKG搏动 的直方图。
如图3所示，全局事件收集器300由于由配对服务器330进行最终处理，因此将事 件列表与事件数据一起分配给数据收集服务器310。在一实施方式中，数据在达到规定的时 间量或达到了规定的事件数时被定期传送至配对服务器。向配对服务器的数据传送通过将 编译在全局事件收集器的临时缓冲器内的事件列表的一部分定期压缩到消息内，并将其发 送至服务器来执行。为了最合适的数据传送，消息的大小和传送的速度为事件计数率的函 数。计数率越高消息就越大，因此，可以忽视与各消息相关联的开销(overhead)。由于计数 率越低，可以利用大的带宽，所以消息开销就越不重要，因此，更频繁地发送更小的消息，服 务器可以不用突发地处理数据更大的部分接着长时间停止，而是连续地处理数据更小的部 分。
然而，全局事件收集器的数据分组(packaging)以及数据传送的效率是有限的， 可能经常使系统超负载。显然地，事件收集操作与成像的组合可能将占有整个带宽且使可 使用的临时存储器充满。全局事件收集器可以监视缓冲器变满的速度，实施以足以避免缓 冲器溢出的速度随机拒绝事件的占空比。事件的拒绝被提示给用户，但是大多数情况下，希 望完成数据取得的中断。另外，取得系统也可以构成为，在根据计数率的超过而简单地结束 扫描之前使占空比不超过规定限度(例如，50%)。实际上，高放射能扫描中的一部分伴随 短命的同位素，此时，计数率最终返回到使(通过使取得不完全中断)扫描的回收更有价值 的容许水平。
在一实施方式中，全局事件收集器300通过可以重建为在行进中执行各种功能的 可编程逻辑来安装。例如，在PET扫描中，最初的计数率一般极高，全局事件收集器的大部 分逻辑资源被利用来将事件列表内的事件数据传送至数据收集服务器。扫描继续时，计数 率减少。由此，可以为了数据处理解除全局事件收集器的一些逻辑。在计数率进一步继续 减少时，可以增加可专用于数据处理的全局事件收集器的逻辑资源，从而辅助配对服务器 的活动。
因此，全局事件收集器不断地监视计数率，判断是否执行数据处理，由此，可以完 全利用系统的资源，其结果，系统的成本效应提高，图像处理变得高速。计数率由各检测器 模块连续监视。但是，所有检测器模块将该信息提供给全局事件收集器，全局事件收集器计 算PET扫描仪整体的实际时间计数率。根据扫描仪整体的计数率，全局事件收集器除了数CN 102028491 A说明书6/9页据收集之外，通常还决定可执行的数据处理的种类和量。由此，按照研究范围内的瞬间计数 率，可以调整各种计算处理资源如何动态地分配。例如，在86Rb的研究中，极端高的计数率 持续1、2分钟，接着变成中间或低的计数率。
图4示出了检测包含床的位置和检测器环/机架的位置的非检测器事件，并将其 发送至图3所示的全局事件收集器300的PET系统的一部分。也可以参照图5。如图4所 示，病床400的位置由床控制器410来控制。床控制器根据操作者可设定的扫描轨道控制 床。同样，检测器环/机架430的位置以及/或旋转由检测器环控制器440来控制。检测 器环控制器根据操作者可设定的扫描轨道控制检测器环。在其它实施方式中，床控制器与 扫描控制器可以编入根据规定的扫描轨道或通过操作者选择的扫描轨道来控制病床与检 测器环两者的单一控制单元。床控制器410与检测器环控制器440可以通过硬件或硬件/ 软件的组合来安装。
床位置检测器420定期检测病床400的位置以及/或速度，并将检测出的位置作 为非检测器事件发送至全局事件收集器300。床位置检测器包含用于检测病床400的活动 的各种传感器。同样，检测器环位置检测器450定期检测检测器环430的位置以及/或角 速度，并将检测出的位置作为非检测器事件发送至全局事件收集器300。检测器环位置检测 器包含用于检测检测器环430的活动的各种传感器。
图6为根据一实施方式的方法的流程图。图6中，连续同时执行步骤601-603。步 骤601中，由检测器环内的检测器模块来检测单一的PET湮灭事件。步骤601中，事件例如 包含晶体位置和事件的能量。步骤602中，检测与病床或检测器环等的位置建立关联的非 检测器事件信息。例如，步骤602中，被取得的非检测器事件是床的位置的变化。步骤603 中，定期取得粗略时间戳信息。步骤604中，取得的PET检测器事件、取得的非检测器事件 以及粗略时间戳在其发生时被追加到事件列表中。可以理解，PET检测器事件与非检测器 事件以各种频率发生，并与此对应地被追加到事件列表中。步骤605中，事件列表或其一部 分为了进行离线处理(例如，列表模式重建)被发送至配对服务器或其它计算机。步骤605 中，也可以定期或根据事件列表的大小来执行。
在本实施方式的描述中，用语“离线”是指可以在与检测出时大大不同的时间内处 理事件的系统。在实际的实施方式中，当然希望为了在可容许的时间期间内取得图像，在检 测后尽可能迅速地开始配对操作。在代替的实施方式中，检测与配对以管线模式同时(以 各种事件)进行。
本实施方式的优点是在使各检测器要素同步，并通过通信线路以共用形式发送数 据时，系统为了成为任意数量的独立的检测要素自动使规模变化。在这一点上，假定通信线 路为了将所有事件存储至处理服务器而具有充分的带宽，处理服务器具有可以处理输入的 所有事件那样的高性能。
本实施方式的其它优点是在通信线路与处理装置哪个都不具有处理输入的所有 事件那样的高性能时，位于检测器以及/或处理装置中的缓冲器可以临时“保存”信息，并 在可利用带宽以及/或处理时间时将其发送至处理装置并加以处理。一般地说，这相当于 在调查的极其初期具有较强的放射能突发，然后伴随放射性追踪剂的物理以及生物学分 布降低计数率逐渐降低的短命同位素。该状况的极其代表性的事例可以在心脏灌流分析的 初次通过铷调查中看时，放射能最终全部被发送至心脏，PET检测器可以“看到”。半衰期90秒的铷衰减，放射能 逐渐被均勻分散至全身时，计数率也大幅减少。
本实施方式的另一其它优点是可以由该系统在多个同时系数窗口内处理相同的 数据。由于数据被存储至事件列表中，因此可以使用可变的同时系数窗口“离线”处理同一 数据。
本实施方式的另一优点是可以由该系统对不同数量的独立的检测器与具有计数 率能力的各种系统安装相同的同时系数配对系统。同样，通过对系统追加处理能力，可以容 易地变更同时系数配对系统的规模，以进一步处理高的预测计数率。
包含全局事件收集器、数据收集服务器以及配对服务器的上述PET系统的各种 构成要素可以使用计算机系统或可编程逻辑来实施。可以实施本发明的各种构成要素的 计算机系统包含用于对信息进行通信的总线或其它通信机构和用于与总线耦合而处理信 息的处理器。计算机系统还包含随机存取存储器(RAM)或其它动态存储装置(例如，动 态RAM(DRAM)、静态RAM(SRAM)以及同步DRAM (SDRAM)等为了存储信息以及由处理器执行 的命令而与总线耦合的主存储装置。进而，主存储装置也可以用于在由处理器执行的命令 中存储临时性数值变量或其它中间信息。计算机系统还包含为了存储用于处理器的静态 信息和命令而与总线耦合的读取专用存储器(ROM)或其它静态存储装置(例如，可编程 ROM (PROM)、可擦除 I3ROM (EPROM)以及电可擦可写 I3ROM (EEPROM)。
计算机系统还包含为了控制用于存储信息和命令的、硬磁盘或可移动介质驱动器 (例如，软盘(注册商标)磁盘驱动器、读取专用压缩盘驱动器、读取/写入压缩盘驱动器、 压缩磁盘媒体播放盒、磁带驱动器以及可移动磁光盘驱动器)等1个或多个存储装置而与 总线耦合的磁盘控制器。存储装置也可以使用适当的机器接口(例如，小型计算机系统 接口(SCSI)、集成装置电子电路(IDE)、扩张IDE(E-IDE)、直接存储器存取(DMA)、或高速 (ultra) DMA,而被追加到计算机系统中。
计算机系统还可以包含专用逻辑器件(例如，用于特定用途的集成电路(ASIC)) 或可构成逻辑器件(例如，简单程序可逻辑器件(SPLD)、复杂程序可逻辑器件(CPLD)、以及 现场可编程逻辑门阵列(FPGA))。
计算机系统还可以包含与总线耦合，控制用于向计算机用户显示信息的阴极射线 管(CRT)等的显示器件的显示控制器。计算机系统包含用于与计算机用户对话并将信息 提供给处理器的、键盘或定位器件等输入装置。定位装置例如也可以是用于将指示信息与 指令选择通信至处理器且控制显示装置上的光标移动的鼠标、追踪球、或指点杆(pointing stick)。进而，打印机可以提供由计算机系统存储且/或生成的数据的打印列表。
计算机系统根据执行主存储装置等存储装置中包含的一个或多个命令的一个或 多个序列的处理器，执行本实施方式的一部分处理步骤或全部处理步骤。这种命令也可以 从硬盘或可移动介质驱动器等其它计算机可读介质读入到主存储装置内。为了执行主存储 装置中包含的命令序列，也可以使用多重处理机构的一个或多个处理器。在其它实施方式 中，硬件连线电路也可以代替软件命令或通过与其软件命令的组合来使用。因此，实施方式 不限定于硬件电路与软件电路的任意特定组合。
像以上那样，计算机系统包含用于按照本实施方式的指示保存被程序化的命令， 存储数据结构、表格、记录或本说明书中所叙述的其它数据的至少1个计算机可读介质或存储装置。计算机可读介质的例子是压缩盘、硬盘、软盘、磁带、磁光盘、PR0M(EPR0M、 EEPR0M、闪速EPROM)、DRAM、SRAM、SDRAM或者其它磁介质、压缩盘(例如，CD-ROM)或者计算 机可以读取的其它介质。
本实施方式为了能够控制计算机系统，驱动用于实施本实施方式的装置，使计算 机系统与人类用户对话，而包含存储在计算机可读介质的任一个或组合中的软件。这种软 件也可以包含设备驱动程序、操作系统、开发工具以及应用软件。这种计算机可读介质还包 含用于执行在执行本实施方式时执行的所有处理或一部分处理(处理被分散时)的本实施 方式的计算机程序产品。
本发明的计算机编码装置也可以是包含脚本、可解释程序、动态链接库(DLL)、 Java(注册商标)类以及可完全执行的程序但并不限定于此的任意可解释或可执行的编码 机构。进而，本实施方式的一部分处理也可以为了提高性能、可靠性以及/或成本效应而被 分散。
用语“计算机可读介质”在本说明书中使用时，是指参与向执行用的处理器提供命 令的任意介质。计算机可读介质包含非易失性介质或易失性介质但并不限定于此，可以采 用很多形态。在非易失性介质中，例如，有硬盘或可移动介质驱动器等的、光盘、磁盘以及磁 光盘。在易失性介质中，有主存储装置等静态存储器。
计算机可读介质的各种形态也可参与针对执行用的处理器的一个或多个命令的 一个或多个序列的执行。例如，命令最初也可以保存在远程计算机的磁盘中。远程计算机 可以以远程的方式将用于实施本发明的全部或一部分的命令载入到静态存储器内，并使用 调制解调器通过电话线发送命令。对于计算机系统，本地调制解调器也可以通过电话线接 收数据，并使用红外线传送器将数据变换为红外线信号。与总线耦合的红外线检测器可以 接收通过红外线信号传送的数据，并将其数据传送至总线。总线将数据发送至主存储装置， 处理器从此取出并执行命令。主存储装置所接收到的命令也可以根据需要在处理器执行前 或执行后存储至存储装置。
计算机系统还包含与总线耦合的通信接口。通信接口例如提供与局域网(LAN)或 互联网等其它通信网络连接的网络链接连接的双向数据通信。例如，通信接口也可以是用 于与任意分组交换LAN连接的网络接口卡。作为其它例子，通信接口可以是向对应的类型 的通信线路提供数据通信连接的非对称数字用户线(ADSL)卡、综合服务数字网(ISDN)卡 或调制解调器。也可以安装无线链接。在任意的这种实施方式中，通信接口发送接收传送 表示各种类型的信息的数字化数据流的电信号、电磁信号或光学信号。
网络链接一般经由一个或多个网络向其它数据装置提供数据通信。例如，网络链 接也可以由通过经由局域网(例如，LNA)或通信网络提供通信服务的服务提供商所操作的 机器，向其它计算机提供连接。局域网与通信网络例如使用传送数字数据流的电信号、电磁 信号或光学信号以及相关的物理层(例如，CAT5缆线、同轴缆线、光纤等)。经由各种网络 的信号与经由在网络链接上在与计算机系统之间交换数字数据的通信接口的信号也可以 以基带信号或载波基本信号来实施。基带信号传送数字化数据，作为表示数字化数据比特 流的非调制电脉冲，在此术语“比特”广义上应解释为符号，各符号传送至少1个或多个信 息比特。数字数据还可以用于通过由导电性介质传播或作为电磁波由传播介质发送的振 幅、相位以及/或频率偏移符号化信号等调制载波。因此，数字化数据也可以作为非调制基12带数据由“配线”通信信道来发送，且/或通过调制载波，在与基带不同的规定频带范围内 发送。计算机系统可以通过网络、网络链接以及通信接口，发送接收包含程序编码的数据。 进而，网络链接也可以通过LAN，与便携信息终端(PDA)、便携式计算机、手机等移动装置连 接。
可以参考以上的说明对本实施方式进行多种修改和变形，因此，可以理解在随附 的权利要求范围中，可以用与本说明书中具体记载的方法不同的方法来实施本发明。
以上，对实施方式进行了说明，但该实施方式作为例子而被示出，并不希望限定发 明的范围，该新实施方式能够以其它各种方式来实施，在不脱离发明主旨的范围内，可以进 行各种省略、置换、变更。这些实施方式或其变形被包含在发明的范围或主旨内的同时，被 包含在专利要求范围内所记载的发明以及其均等的范围内。
权利要求
1.一种信息处理方法，用于处理从具有多个检测器区域的PET检测器取得的正电子发 射断层摄影信息、即PET信息，上述各检测器区域具有至少一个检测器模块和与上述各检 测器区域对应的区域事件收集器，其特征在于，该信息处理方法包括第1接收步骤，接收与单一 PET事件有关的PET事件信息，上述PET事件信息包含上述 单一 PET事件的能量信息和晶体位置信息； 第2接收步骤，接收非检测器事件信息；生成步骤，生成包括PET事件条目以及非检测器事件条目的事件列表，上述PET事件条 目包含精细时间戳、上述能量信息以及上述晶体位置信息，上述非检测器事件条目包含上 述接收到的非检测器事件信息；以及发送步骤，将上述生成的事件列表发送至用于离线处理的计算机。
2.根据权利要求1所述的信息处理方法，其特征在于 上述生成步骤包含生成上述事件列表的步骤；上述事件列表在上述事件列表内的周期性的位置包含粗略时间戳条目。
3.根据权利要求1所述的信息处理方法，其特征在于上述生成步骤包括生成包含上述PET事件条目的上述事件列表的步骤； 上述PET事件条目包含条目类型。
4.根据权利要求1所述的信息处理方法，其特征在于 上述第2接收步骤包括接收上述非检测器事件信息的步骤，上述非检测器事件信息包含床位置信息、检测器的角度位置、心脏EKG信息、呼吸门控 制信号信息、来自其它检测器的事件以及其它生理学信息中的至少一个。
5.根据权利要求1所述的信息处理方法，其特征在于，还包括执行步骤，根据上述事件列表中包含的信息以管线模式执行事件配对以及重建。
6.根据权利要求5所述的信息处理方法，其特征在于上述执行步骤包括根据上述事件列表中包含的上述信息使用至少2个不同的同时系 数窗口来执行事件配对的步骤。
7.根据权利要求1所述的信息处理方法，其特征在于，还包括以下的步骤将上述接收到的PET事件信息临时存储至临时事件缓冲器内，直到针对上述计算机的 通信带宽成为可利用为止。
8.根据权利要求1所述的信息处理方法，其特征在于，还包括以下的步骤将上述发送的事件列表临时存储至与上述计算机建立关联的存储器内，直到上述计算 机的处理时间成为可利用为止。
9.根据权利要求1所述的信息处理方法，其特征在于，还包括以下的步骤 在检测出存储器溢出状态时从上述事件列表临时除去上述单一 PET事件。
10.根据权利要求1所述的信息处理方法，其特征在于 上述精细时间戳具有能与飞行时间信息对应的小的分辨率。
11.一种正电子发射断层摄影系统，用于收集并处理正电子发射断层摄影信息，该正电 子发射断层摄影系统的特征在于，包括多个检测器模块，被排列在多个检测器区域内；多个区域事件收集器，与上述多个检测器区域对应，从上述对应的检测器区域内的各 检测器模块分别接收PET事件信息；以及全局事件收集器，从上述多个区域事件收集器分别接收包含单一 PET事件的能量信息 和晶体位置信息的PET事件信息，并且接收非检测器事件信息，上述全局事件收集器还生成包括PET事件条目以及非检测器事件条目的事件列表， 并将上述生成的事件列表发送至用于离线处理的计算机，上述PET事件条目包含精细时间 戳、上述能量信息以及上述晶体位置信息，上述非检测器事件条目包含上述接收到的非检 测器事件信息。
12.根据权利要求11所述的正电子发射断层摄影系统，其特征在于 上述全局事件收集器生成上述事件列表；上述事件列表在上述事件列表内的周期性的位置包含粗略时间戳条目。
13.根据权利要求11所述的正电子发射断层摄影系统，其特征在于 上述全局事件收集器生成包含上述PET事件条目的上述事件列表； 上述PET事件条目包含条目类型。
14.根据权利要求11所述的正电子发射断层摄影系统，其特征在于 上述全局事件收集器接收上述非检测器事件信息，上述非检测器事件信息包含床位置信息、检测器的角度位置、心脏EKG信息、呼吸门控 制信号信息、来自其它检测器的事件以及其它生理学信息中的至少一个。
15.根据权利要求11所述的正电子发射断层摄影系统，其特征在于，还包括接收上述事件列表、并根据上述事件列表中包含的信息以管线模式来执行事件配对以 及重建的计算机。
16.根据权利要求15所述的正电子发射断层摄影系统，其特征在于上述计算机根据上述事件列表中包含的上述信息使用至少2个不同的同时系数窗口 来执行事件配对。
17.根据权利要求11所述的正电子发射断层摄影系统，其特征在于，还包括临时存储上述接收到的PET事件信息直到针对上述计算机的通信带宽成为可利用为 止的临时事件缓冲器。
18.根据权利要求11所述的正电子发射断层摄影系统，其特征在于，还包括 临时存储上述发送的事件列表直到上述计算机的处理时间成为可利用为止的数据收集服务器。
19.根据权利要求1所述的信息处理方法，其特征在于上述全局事件收集器在检测出存储器溢出状态时从上述事件列表临时除去上述单一 PET事件。
20.一种计算机可读介质，用于存储计算机程序，该计算机程序在被计算机执行时，使 上述计算机执行用于处理正电子发射断层摄影信息的信息处理方法，上述正电子发射断层 摄影信息是从具有多个检测器区域的PET检测器取得的，上述多个检测区域分别具有至少 一个检测器模块和与上述各检测区域对应的区域事件收集器，其特征在于上述信息处理方法包括第1接收步骤，接收与上述单一 PET事件有关的PET事件信息，上述PET事件信息包含上述单一 PET事件的能量信息和晶体位置信息； 第2接收步骤，接收非检测器事件信息；生成步骤，生成包括PET事件条目以及非检测器事件条目的事件列表，上述PET事件条 目包含精细时间戳、上述能量信息以及上述晶体位置信息，上述非检测器事件条目包含上 述接收到的非检测器事件信息；发送步骤，将上述生成的事件列表发送至用于离线处理的计算机。
全文摘要
本发明提供一种正电子发射断层摄影系统和其信息处理方法以及计算机可读介质，提高了与系统运用有关的兼容性。该信息处理方法是处理从具有多个检测器区域的PET检测器取得的正电子发射断层摄影信息的方法，上述多个检测区域分别具有至少一个检测器模块和与上述各检测区域对应的区域事件收集器，该方法包括以下步骤接收与包含单一PET事件的能量信息和晶体位置信息的单一PET事件有关的PET事件信息；接收非检测器事件信息；生成包括包含精细时间戳、上述能量信息以及上述晶体位置信息的PET事件条目、以及包含上述接收到的非检测器事件信息的非检测器事件条目的事件列表；以及将上述生成的事件列表发送至用于离线处理的计算机。
文档编号A61B6/03GK102028491SQ20101029599
公开日2011年4月27日 申请日期2010年9月29日 优先权日2009年10月1日
发明者B·罗伯茨, D·加尼翁, O·伊万诺弗 申请人:东芝医疗系统株式会社, 株式会社东芝
正电子发射断层摄影系统和其信息处理方法技术领域
本发明的实施方式一般涉及正电子发射断层摄影(PET)成像系统。更具体而言， 涉及与能量、定时以及空间特性有关的检测事件的配对(pairing)以及过滤。
背景技术：
正电子发射断层摄影法(PET)的使用在医用成像领域中不断增加。在PET成像中， 放射性药剂通过注入、吸入或食物摄取而被导入到被图像化的对象内。在投放放射性药剂 后，由于药剂的物理以及生物体分子特性，药剂集中在人体内的特定的位置。药剂的实际空 间分布、药剂的蓄积区域的强度以及从投放到最终排出的过程的动力学都是可具有临床意 义的因素。在该过程中，附着在放射性药剂上的正电子放射体按照半衰期或分支比等同位 素的物理特性放射正电子。
放射性核素放射正电子，当放射出的正电子与电子碰撞时，发生湮灭事件，正电子 与电子被破坏。大多数情况下，通过湮灭事件，产生在实质上相差180度的方向上传送的 51 IkeV的2条γ射线。
通过检测2条γ射线，并引出其检测位置之间的线、即同时测量线(LOR line-of-response)，从而可以求出所预测的原来衰变的位置。该过程不仅可以识别被预测 的相互作用线，还可以通过蓄积大量的这种线和断层摄影重建过程推定原来的分布。能够 进行正确的定时调整(几百皮秒以内)时，除了 2个闪烁事件的定位之外，还可以通过计算 飞行时间(TOF :time-0f-flight)，追加与沿着线的事件的被预测的位置有关的更多的信 息。沿着该线的定位的精度根据与扫描仪的定时分辨率的限度来决定。原来闪烁事件的 定位的限度决定扫描仪的最终空间分辨率，但是同位素的特定的特性(例如，正电子的能 量)有利于特定的药剂的空间分辨率的决定(根据2条γ射线的正电子范围和共线性)。
通过收集大量的事件，可以取得根据断层摄影重建评价对象的图像所需要的信 息。可以根据在对应的检测器要素中实质上同时发生的2个检测事件形成同时测量线，并 按照其同时测量线的几何学属性制作直方图，从而定义投影、即重建的正弦图。也可以对每 个图像追加事件。
因此，数据收集和图像重建的基本要素是作为横穿系统患者开口部的线的L0R。可 以取得与事件的位置有关的其它信息。众所周知第1，通过采样与重建，重建点或进行定位 的系统的能力并不是在整个视野上的空间的不变量，而是在中心较高，且随着靠近周围而 逐渐降低。为了对该举动附加特征，一般使用点扩散函数(PSF)。开发了一种将PSF编入重 建过程的工具。第2，可以使用飞行时间、S卩γ射线到达参与一对检测的各检测器的时间之 间的时间微分，沿着LOR决定发生事件的可能性高的位置。
上述检测过程必须反复进行大量的湮灭事件。为了决定辅助成像操作是否需要的 一些计数(即，成对的事件)而必须解析各成像事例，但从当前的实施可以知道，为了研究 典型的长度IOOcm的FDG(Flu0r0de0XygluC0Se，氟代脱氧葡萄糖)，必须蓄积几亿的计数。 蓄积该计数数所需要的时间根据药剂的投放量、扫描仪的灵敏度以及计数性能来决定。
PET成像系统使用互相相对配置的检测器来检测来自对象的Y射线。一般，为了 检测来自各角度的Y射线使用检测器环。因此，一般，为了取得尽可能多的放射，PET扫描 仪实质上为圆筒状，当然必须是各向同性。另外，也可以为了取得欠缺角度的数据使用检测 器的部分环和旋转，但是，这种方法对扫描仪的整体灵敏度有不利的结果。在具有在平面内 包含的所有Y射线与检测器相互作用的可能性的圆筒形状下，使轴方向大小变大对于取 得放射的灵敏度或能力具有极其有利的效果。因此，最好的设计是可能检测所有Y射线 的球体。当然，在对人体的应用中，球状设计不得不变得极大，因此变得极其昂贵。因此，现 实上，作为检测器的轴方向范围为变量的圆筒形状是当前PET扫描仪的设计的原点。
PET检测器只能检测通过单一的相互作用、即与晶体相互作用的闪烁过程产生光 的一条Y射线，但PET事件实质上同时或一致，实质上为511keV，通过在对象中发生的湮灭 事件和在合适的几何学配置中进行的检测中的2个来定义。因此，PET系统为了使事件正 确碰撞或配对，需要识别各事件的时间轴(time line)。这一般通过构成实际时间比较器的 复杂电路网来实现。由于计数率的必要条件极其严格(每1秒最多接收几亿事件)，因此同 时系数电路的结构需要处理庞大数量的计数。
由于对效率的要求较高、即每1秒必须接收几亿事件并加以处理，因此同时系数 电路的设计一般为PET检测系统的最重要的要素之一。一般，触发线为了比较而被导入集 中型硬件中。通常，认为同时系数窗口、即2个事件为“同时”的时间期间通过高水平的系 统控制来设定，一般不会在调查中变化或者在调查与调查之间变化。发明内容
在以往的PET系统中，存在一些缺点和限制。例如，以往系统由于可能从独立的检 测器发生的同时系数的数呈指数函数性地增加，因此极其复杂。该复杂性在触发信号来自 几十或几百个检测器要素时容易处理，但是在可以计数几千个独立的信号的像素化系统中 可能无法进行简单处理。
进而，另外，以往PET系统不能进行兼容，只能稍微变更带宽度、几何学配置以及 过滤参数。进而，以往系统中的同时系数电路一般正好在使事件配对的操作破坏定时信息 并在同一数据上无法应用可变同时系数窗口这方面为破坏性的。
本发明的目的在于提供一种提高了与系统运用有关的兼容性的正电子发射断层 摄影系统和其信息处理方法。
根据本申请发明，可以提供一种提高了与系统运用有关的兼容性的正电子发射断 层摄影系统和其信息处理方法。
图1为表示单一事件列表形式的图。
图2为表示单一事件、粗略时间戳以及全局时间戳形式的图。
图3为表示根据本实施方式的系统的图。
图4为表示非检测器事件的收集的系统图。
图5为表示PET/CT扫描仪以及相关坐标系的图。
图6为根据本实施方式的方法的流程图。
(符号的说明)
300全局事件收集器、310数据收集服务器、320磁盘、330配对服务器、340临时事 件缓冲器、400床、410床控制器、420床位置检测器、430检测器环/机架、440检测器环控制 器、450检测器环位置检测器具体实施方式
本发明的例示性实施方式以一种PET系统为对象，该PET系统能够使用恰当的时 间戳对检测事件添加标记，并发送至离线处理系统，并实现(1)提高数据源(检测器)的 连接方法的兼容性、(2)提高分配处理资源时的兼容性、(3)提高对数据实际执行怎样的处 理/过滤的兼容性。
详细地来说，一实施方式以用于收集并处理正电子发射断层摄影(PET)信息的系 统为对象，该系统具备被排列在多个检测器区域内的多个检测器模块；与多个检测器区 域对应，从对应的检测器区域内的各检测器模块分别接收PET事件信息的多个区域事件收 集器；从上述多个区域事件收集器分别接收包含单一 PET事件的能量信息和晶体位置信 息的PET事件信息，并且接收非检测器事件信息的全局事件收集器，上述全局事件收集器 被构成为还生成包括包含精细时间戳、上述能量信息以及上述晶体位置信息的PET事件条 目、以及包含上述接收到的非检测器事件信息的非检测器事件条目的事件列表，并将上述 生成的事件列表发送至用于离线处理的计算机。
其它实施方式以处理从具有各检测器区域具有至少一个检测器模块和与上述各 检测器区域对应的区域事件收集器的多个上述检测器区域的PET检测器取得的正电子发 射断层摄影(PET)信息的信息处理方法为对象，该信息处理方法包括接收PET事件信息包 含单一 PET事件的能量信息与晶体位置信息的、与上述单一 PET事件有关的PET事件信息 的第1接收步骤；接收非检测器事件信息的第2接收步骤；生成包括包含精细时间戳、上述 能量信息以及上述晶体位置信息的PET事件条目、以及包含上述接收到的非检测器事件信 息的非检测器事件条目的事件列表的生成步骤；将上述生成的事件列表发送至用于离线处 理的计算机的发送步骤。
根据一个方式，生成步骤包括生成在事件列表内的定期的位置包含粗略时间戳条 目的事件列表的步骤。
根据其它方式，生成步骤包含生成包含PET事件条目的事件列表的步骤，PET事件 条目包含条目类型。
根据又一其它方式，第2接收步骤包括接收床位置信息、检测器的角度位置、心脏 EKG信息、呼吸门控制信号信息、来自其它检测器的事件以及包含其它生理学信息中的至少 一个的非检测器事件信息的步骤。
本发明的实施方式以及实施方式中随附的很多优点可以通过在与附图相关联地 进行探讨时参照以下详细的说明而被更充分地了解。
图1为表示单一事件列表形式的图。即图1示出了例示性实施方式中所使用的事 件列表的形式。如图1所示，事件列表包含一连串的条目。各条目包含表示条目中包含的 数据的形式的“条目类型”字段。在单一事件中，使用(1)事件数据、( 粗略时间戳数据以 及(3)生理学数据、床位置、检测器位置、EKG数据等非事件数据的至少三个不同的条目类型。如图1所示，在一实施方式中，粗略时间戳事件每25. 6微秒发生。非检测器事件一般 不像粗略时间戳事件的事件数据那样频繁发生。
图2为表示单一事件、粗略时间戳以及全局时间戳的形式的图。即如图2所示，在 一实施方式中，事件数据条目的形式包含以下4个字段(1)9比特能量字段、(2)18比特晶 体位置字段、(3)20比特精细戳、以及(4)条目类型字段。能量字段指定检测事件的能量， 晶体位置字段示出了发生事件的晶体位置。在一实施方式中，精细时间戳具有4皮秒的 分辨率，因此具有25. 6微妙的范围。
如图2所示，在一实施方式中，粗略时间戳字段包含(1)32比特粗略时间字段与 (2)条目类型字段。粗略时间戳字段的分辨率与精细时间戳字段的范围相等，即在一实施方 式中为25. 6微妙。因此，对粗略时间戳字段分配32比特，因此，范围在该实施方式中为约 30小时。
即使上述以外的字段类型和对各字段的比特分配，也可以使用。
图2还示出了通过连结粗略时间戳与精细时间戳而提供24. 4皮妙的分辨率和约 30小时的范围，从而可以从列表内的各事件导出的全局时间戳。
如上所述，全局事件收集器主要担负为了生成并处理(即，事件的配对和重建)图 1所示的事件列表而将事件数据发送至数据收集服务器和配对服务器的任务。然而，根据依 赖于事件计数率的资源的可用性，全局事件收集器也可以执行包含过滤、事件配对以及重 建的数据处理任务。
图3为表示本实施方式系统的图。如图3所示，一实施方式的设计的一个方式为将 所有事件的子集导入至可以开始事件分析的全局事件收集器基板。实际上，通过根据计数 率(或整体的随机部分)，选择输入收集器中的检测器要素，从而可以辅助优化过滤操作。 例如，计数率越高，从连续的检测器收集事件的效率就越高，其理由必然是，因为从这些事 件无法产生真正的同时系数。这种情况下，全局收集器为了使必要的取得带宽变小，简单且 自动废弃来自该空间附近的同时系数事件。然而，为了执行完整的随机校正，存在需要实际 的计数率的恰当的记录和报告的情况。在是从低水平到中间水平的计数率时，全局事件收 集器为了改善发现真正的一对、且为了后面的步骤而更有效地准备数据(排序)的可能性， 与均勻覆盖范围整体的检测器要素的子集连接。
图3中，全局事件收集器300从包含与区域事件收集器连接的N个检测器模块的 区域事件收集器301接收事件信息。区域事件收集器具有类似的结构。如图3所示，全局 事件收集器300还接收非检测器事件，非检测器事件包含床位置、机架旋转以及与其它标 准实验室定时基准信息有关的信息。全局事件收集器将区域事件收集器301-303接收到的 检测器信息与床位置或机架位置等所对应的非检测器事件信息建立关联。
如图3所示，由全局事件收集器收集的信息为了存储至被建立关联的数据库/磁 盘装置320而被发送至数据收集服务器310。事件的配对由访问数据库320中所存储的信 息的配对服务器330来执行。或者也可以由与数据收集服务器310与配对服务器330相同 的装置来实施。
如图3所示，全局事件收集器300将来自所有检测器的事件数据编入单一列表中。 事件列表的形式被详细地示出在图1和图2中。
全局事件还将与病床和检测器环的运动/位置以及EKG信息等生理学信息相关的事件等非检测器事件编入事件列表中。非检测器事件以不同的时间尺度发生，例如，将病床 的位置记述为时间的函数，将PET检测器环上的角度位置记述为时间、EKG信号、呼吸信号 追踪以及执行PET事件数据的最终重建和表现所需要的其它生理学或变换器信号的函数。
在制作事件列表时，全局事件收集器300必须将事件排序从而按时间顺序排列事 件。进而，全局事件收集器300为了以后处理必须在临时事件内缓冲临时事件缓冲器。在 缓冲器为溢出状态时，全局事件收集器随机废弃接收到的事件。
全局事件收集器的其它功能为在线内事件过滤中，从事件列表中废弃具有感兴趣 区域(window of interest)中不包含的数据信息(例如，能量)的事件。感兴趣区域或其 它过滤基准是可编程的。
在其它实施方式中，为了方便用户，一些非检测器事件除了被插入在事件列表中 之外，还被排列在其它列表中。例如，分别存储EKG数据，从而使得用户能够生成EKG搏动 的直方图。
如图3所示，全局事件收集器300由于由配对服务器330进行最终处理，因此将事 件列表与事件数据一起分配给数据收集服务器310。在一实施方式中，数据在达到规定的时 间量或达到了规定的事件数时被定期传送至配对服务器。向配对服务器的数据传送通过将 编译在全局事件收集器的临时缓冲器内的事件列表的一部分定期压缩到消息内，并将其发 送至服务器来执行。为了最合适的数据传送，消息的大小和传送的速度为事件计数率的函 数。计数率越高消息就越大，因此，可以忽视与各消息相关联的开销(overhead)。由于计数 率越低，可以利用大的带宽，所以消息开销就越不重要，因此，更频繁地发送更小的消息，服 务器可以不用突发地处理数据更大的部分接着长时间停止，而是连续地处理数据更小的部 分。
然而，全局事件收集器的数据分组(packaging)以及数据传送的效率是有限的， 可能经常使系统超负载。显然地，事件收集操作与成像的组合可能将占有整个带宽且使可 使用的临时存储器充满。全局事件收集器可以监视缓冲器变满的速度，实施以足以避免缓 冲器溢出的速度随机拒绝事件的占空比。事件的拒绝被提示给用户，但是大多数情况下，希 望完成数据取得的中断。另外，取得系统也可以构成为，在根据计数率的超过而简单地结束 扫描之前使占空比不超过规定限度(例如，50%)。实际上，高放射能扫描中的一部分伴随 短命的同位素，此时，计数率最终返回到使(通过使取得不完全中断)扫描的回收更有价值 的容许水平。
在一实施方式中，全局事件收集器300通过可以重建为在行进中执行各种功能的 可编程逻辑来安装。例如，在PET扫描中，最初的计数率一般极高，全局事件收集器的大部 分逻辑资源被利用来将事件列表内的事件数据传送至数据收集服务器。扫描继续时，计数 率减少。由此，可以为了数据处理解除全局事件收集器的一些逻辑。在计数率进一步继续 减少时，可以增加可专用于数据处理的全局事件收集器的逻辑资源，从而辅助配对服务器 的活动。
因此，全局事件收集器不断地监视计数率，判断是否执行数据处理，由此，可以完 全利用系统的资源，其结果，系统的成本效应提高，图像处理变得高速。计数率由各检测器 模块连续监视。但是，所有检测器模块将该信息提供给全局事件收集器，全局事件收集器计 算PET扫描仪整体的实际时间计数率。根据扫描仪整体的计数率，全局事件收集器除了数CN 102028491 A说明书6/9页据收集之外，通常还决定可执行的数据处理的种类和量。由此，按照研究范围内的瞬间计数 率，可以调整各种计算处理资源如何动态地分配。例如，在86Rb的研究中，极端高的计数率 持续1、2分钟，接着变成中间或低的计数率。
图4示出了检测包含床的位置和检测器环/机架的位置的非检测器事件，并将其 发送至图3所示的全局事件收集器300的PET系统的一部分。也可以参照图5。如图4所 示，病床400的位置由床控制器410来控制。床控制器根据操作者可设定的扫描轨道控制 床。同样，检测器环/机架430的位置以及/或旋转由检测器环控制器440来控制。检测 器环控制器根据操作者可设定的扫描轨道控制检测器环。在其它实施方式中，床控制器与 扫描控制器可以编入根据规定的扫描轨道或通过操作者选择的扫描轨道来控制病床与检 测器环两者的单一控制单元。床控制器410与检测器环控制器440可以通过硬件或硬件/ 软件的组合来安装。
床位置检测器420定期检测病床400的位置以及/或速度，并将检测出的位置作 为非检测器事件发送至全局事件收集器300。床位置检测器包含用于检测病床400的活动 的各种传感器。同样，检测器环位置检测器450定期检测检测器环430的位置以及/或角 速度，并将检测出的位置作为非检测器事件发送至全局事件收集器300。检测器环位置检测 器包含用于检测检测器环430的活动的各种传感器。
图6为根据一实施方式的方法的流程图。图6中，连续同时执行步骤601-603。步 骤601中，由检测器环内的检测器模块来检测单一的PET湮灭事件。步骤601中，事件例如 包含晶体位置和事件的能量。步骤602中，检测与病床或检测器环等的位置建立关联的非 检测器事件信息。例如，步骤602中，被取得的非检测器事件是床的位置的变化。步骤603 中，定期取得粗略时间戳信息。步骤604中，取得的PET检测器事件、取得的非检测器事件 以及粗略时间戳在其发生时被追加到事件列表中。可以理解，PET检测器事件与非检测器 事件以各种频率发生，并与此对应地被追加到事件列表中。步骤605中，事件列表或其一部 分为了进行离线处理(例如，列表模式重建)被发送至配对服务器或其它计算机。步骤605 中，也可以定期或根据事件列表的大小来执行。
在本实施方式的描述中，用语“离线”是指可以在与检测出时大大不同的时间内处 理事件的系统。在实际的实施方式中，当然希望为了在可容许的时间期间内取得图像，在检 测后尽可能迅速地开始配对操作。在代替的实施方式中，检测与配对以管线模式同时(以 各种事件)进行。
本实施方式的优点是在使各检测器要素同步，并通过通信线路以共用形式发送数 据时，系统为了成为任意数量的独立的检测要素自动使规模变化。在这一点上，假定通信线 路为了将所有事件存储至处理服务器而具有充分的带宽，处理服务器具有可以处理输入的 所有事件那样的高性能。
本实施方式的其它优点是在通信线路与处理装置哪个都不具有处理输入的所有 事件那样的高性能时，位于检测器以及/或处理装置中的缓冲器可以临时“保存”信息，并 在可利用带宽以及/或处理时间时将其发送至处理装置并加以处理。一般地说，这相当于 在调查的极其初期具有较强的放射能突发，然后伴随放射性追踪剂的物理以及生物学分 布降低计数率逐渐降低的短命同位素。该状况的极其代表性的事例可以在心脏灌流分析的 初次通过铷调查中看时，放射能最终全部被发送至心脏，PET检测器可以“看到”。半衰期90秒的铷衰减，放射能 逐渐被均勻分散至全身时，计数率也大幅减少。
本实施方式的另一其它优点是可以由该系统在多个同时系数窗口内处理相同的 数据。由于数据被存储至事件列表中，因此可以使用可变的同时系数窗口“离线”处理同一 数据。
本实施方式的另一优点是可以由该系统对不同数量的独立的检测器与具有计数 率能力的各种系统安装相同的同时系数配对系统。同样，通过对系统追加处理能力，可以容 易地变更同时系数配对系统的规模，以进一步处理高的预测计数率。
包含全局事件收集器、数据收集服务器以及配对服务器的上述PET系统的各种 构成要素可以使用计算机系统或可编程逻辑来实施。可以实施本发明的各种构成要素的 计算机系统包含用于对信息进行通信的总线或其它通信机构和用于与总线耦合而处理信 息的处理器。计算机系统还包含随机存取存储器(RAM)或其它动态存储装置(例如，动 态RAM(DRAM)、静态RAM(SRAM)以及同步DRAM (SDRAM)等为了存储信息以及由处理器执行 的命令而与总线耦合的主存储装置。进而，主存储装置也可以用于在由处理器执行的命令 中存储临时性数值变量或其它中间信息。计算机系统还包含为了存储用于处理器的静态 信息和命令而与总线耦合的读取专用存储器(ROM)或其它静态存储装置(例如，可编程 ROM (PROM)、可擦除 I3ROM (EPROM)以及电可擦可写 I3ROM (EEPROM)。
计算机系统还包含为了控制用于存储信息和命令的、硬磁盘或可移动介质驱动器 (例如，软盘(注册商标)磁盘驱动器、读取专用压缩盘驱动器、读取/写入压缩盘驱动器、 压缩磁盘媒体播放盒、磁带驱动器以及可移动磁光盘驱动器)等1个或多个存储装置而与 总线耦合的磁盘控制器。存储装置也可以使用适当的机器接口(例如，小型计算机系统 接口(SCSI)、集成装置电子电路(IDE)、扩张IDE(E-IDE)、直接存储器存取(DMA)、或高速 (ultra) DMA,而被追加到计算机系统中。
计算机系统还可以包含专用逻辑器件(例如，用于特定用途的集成电路(ASIC)) 或可构成逻辑器件(例如，简单程序可逻辑器件(SPLD)、复杂程序可逻辑器件(CPLD)、以及 现场可编程逻辑门阵列(FPGA))。
计算机系统还可以包含与总线耦合，控制用于向计算机用户显示信息的阴极射线 管(CRT)等的显示器件的显示控制器。计算机系统包含用于与计算机用户对话并将信息 提供给处理器的、键盘或定位器件等输入装置。定位装置例如也可以是用于将指示信息与 指令选择通信至处理器且控制显示装置上的光标移动的鼠标、追踪球、或指点杆(pointing stick)。进而，打印机可以提供由计算机系统存储且/或生成的数据的打印列表。
计算机系统根据执行主存储装置等存储装置中包含的一个或多个命令的一个或 多个序列的处理器，执行本实施方式的一部分处理步骤或全部处理步骤。这种命令也可以 从硬盘或可移动介质驱动器等其它计算机可读介质读入到主存储装置内。为了执行主存储 装置中包含的命令序列，也可以使用多重处理机构的一个或多个处理器。在其它实施方式 中，硬件连线电路也可以代替软件命令或通过与其软件命令的组合来使用。因此，实施方式 不限定于硬件电路与软件电路的任意特定组合。
像以上那样，计算机系统包含用于按照本实施方式的指示保存被程序化的命令， 存储数据结构、表格、记录或本说明书中所叙述的其它数据的至少1个计算机可读介质或存储装置。计算机可读介质的例子是压缩盘、硬盘、软盘、磁带、磁光盘、PR0M(EPR0M、 EEPR0M、闪速EPROM)、DRAM、SRAM、SDRAM或者其它磁介质、压缩盘(例如，CD-ROM)或者计算 机可以读取的其它介质。
本实施方式为了能够控制计算机系统，驱动用于实施本实施方式的装置，使计算 机系统与人类用户对话，而包含存储在计算机可读介质的任一个或组合中的软件。这种软 件也可以包含设备驱动程序、操作系统、开发工具以及应用软件。这种计算机可读介质还包 含用于执行在执行本实施方式时执行的所有处理或一部分处理(处理被分散时)的本实施 方式的计算机程序产品。
本发明的计算机编码装置也可以是包含脚本、可解释程序、动态链接库(DLL)、 Java(注册商标)类以及可完全执行的程序但并不限定于此的任意可解释或可执行的编码 机构。进而，本实施方式的一部分处理也可以为了提高性能、可靠性以及/或成本效应而被 分散。
用语“计算机可读介质”在本说明书中使用时，是指参与向执行用的处理器提供命 令的任意介质。计算机可读介质包含非易失性介质或易失性介质但并不限定于此，可以采 用很多形态。在非易失性介质中，例如，有硬盘或可移动介质驱动器等的、光盘、磁盘以及磁 光盘。在易失性介质中，有主存储装置等静态存储器。
计算机可读介质的各种形态也可参与针对执行用的处理器的一个或多个命令的 一个或多个序列的执行。例如，命令最初也可以保存在远程计算机的磁盘中。远程计算机 可以以远程的方式将用于实施本发明的全部或一部分的命令载入到静态存储器内，并使用 调制解调器通过电话线发送命令。对于计算机系统，本地调制解调器也可以通过电话线接 收数据，并使用红外线传送器将数据变换为红外线信号。与总线耦合的红外线检测器可以 接收通过红外线信号传送的数据，并将其数据传送至总线。总线将数据发送至主存储装置， 处理器从此取出并执行命令。主存储装置所接收到的命令也可以根据需要在处理器执行前 或执行后存储至存储装置。
计算机系统还包含与总线耦合的通信接口。通信接口例如提供与局域网(LAN)或 互联网等其它通信网络连接的网络链接连接的双向数据通信。例如，通信接口也可以是用 于与任意分组交换LAN连接的网络接口卡。作为其它例子，通信接口可以是向对应的类型 的通信线路提供数据通信连接的非对称数字用户线(ADSL)卡、综合服务数字网(ISDN)卡 或调制解调器。也可以安装无线链接。在任意的这种实施方式中，通信接口发送接收传送 表示各种类型的信息的数字化数据流的电信号、电磁信号或光学信号。
网络链接一般经由一个或多个网络向其它数据装置提供数据通信。例如，网络链 接也可以由通过经由局域网(例如，LNA)或通信网络提供通信服务的服务提供商所操作的 机器，向其它计算机提供连接。局域网与通信网络例如使用传送数字数据流的电信号、电磁 信号或光学信号以及相关的物理层(例如，CAT5缆线、同轴缆线、光纤等)。经由各种网络 的信号与经由在网络链接上在与计算机系统之间交换数字数据的通信接口的信号也可以 以基带信号或载波基本信号来实施。基带信号传送数字化数据，作为表示数字化数据比特 流的非调制电脉冲，在此术语“比特”广义上应解释为符号，各符号传送至少1个或多个信 息比特。数字数据还可以用于通过由导电性介质传播或作为电磁波由传播介质发送的振 幅、相位以及/或频率偏移符号化信号等调制载波。因此，数字化数据也可以作为非调制基12带数据由“配线”通信信道来发送，且/或通过调制载波，在与基带不同的规定频带范围内 发送。计算机系统可以通过网络、网络链接以及通信接口，发送接收包含程序编码的数据。 进而，网络链接也可以通过LAN，与便携信息终端(PDA)、便携式计算机、手机等移动装置连 接。
可以参考以上的说明对本实施方式进行多种修改和变形，因此，可以理解在随附 的权利要求范围中，可以用与本说明书中具体记载的方法不同的方法来实施本发明。
以上，对实施方式进行了说明，但该实施方式作为例子而被示出，并不希望限定发 明的范围，该新实施方式能够以其它各种方式来实施，在不脱离发明主旨的范围内，可以进 行各种省略、置换、变更。这些实施方式或其变形被包含在发明的范围或主旨内的同时，被 包含在专利要求范围内所记载的发明以及其均等的范围内。
权利要求
1.一种信息处理方法，用于处理从具有多个检测器区域的PET检测器取得的正电子发 射断层摄影信息、即PET信息，上述各检测器区域具有至少一个检测器模块和与上述各检 测器区域对应的区域事件收集器，其特征在于，该信息处理方法包括第1接收步骤，接收与单一 PET事件有关的PET事件信息，上述PET事件信息包含上述 单一 PET事件的能量信息和晶体位置信息； 第2接收步骤，接收非检测器事件信息；生成步骤，生成包括PET事件条目以及非检测器事件条目的事件列表，上述PET事件条 目包含精细时间戳、上述能量信息以及上述晶体位置信息，上述非检测器事件条目包含上 述接收到的非检测器事件信息；以及发送步骤，将上述生成的事件列表发送至用于离线处理的计算机。
2.根据权利要求1所述的信息处理方法，其特征在于 上述生成步骤包含生成上述事件列表的步骤；上述事件列表在上述事件列表内的周期性的位置包含粗略时间戳条目。
3.根据权利要求1所述的信息处理方法，其特征在于上述生成步骤包括生成包含上述PET事件条目的上述事件列表的步骤； 上述PET事件条目包含条目类型。
4.根据权利要求1所述的信息处理方法，其特征在于 上述第2接收步骤包括接收上述非检测器事件信息的步骤，上述非检测器事件信息包含床位置信息、检测器的角度位置、心脏EKG信息、呼吸门控 制信号信息、来自其它检测器的事件以及其它生理学信息中的至少一个。
5.根据权利要求1所述的信息处理方法，其特征在于，还包括执行步骤，根据上述事件列表中包含的信息以管线模式执行事件配对以及重建。
6.根据权利要求5所述的信息处理方法，其特征在于上述执行步骤包括根据上述事件列表中包含的上述信息使用至少2个不同的同时系 数窗口来执行事件配对的步骤。
7.根据权利要求1所述的信息处理方法，其特征在于，还包括以下的步骤将上述接收到的PET事件信息临时存储至临时事件缓冲器内，直到针对上述计算机的 通信带宽成为可利用为止。
8.根据权利要求1所述的信息处理方法，其特征在于，还包括以下的步骤将上述发送的事件列表临时存储至与上述计算机建立关联的存储器内，直到上述计算 机的处理时间成为可利用为止。
9.根据权利要求1所述的信息处理方法，其特征在于，还包括以下的步骤 在检测出存储器溢出状态时从上述事件列表临时除去上述单一 PET事件。
10.根据权利要求1所述的信息处理方法，其特征在于 上述精细时间戳具有能与飞行时间信息对应的小的分辨率。
11.一种正电子发射断层摄影系统，用于收集并处理正电子发射断层摄影信息，该正电 子发射断层摄影系统的特征在于，包括多个检测器模块，被排列在多个检测器区域内；多个区域事件收集器，与上述多个检测器区域对应，从上述对应的检测器区域内的各 检测器模块分别接收PET事件信息；以及全局事件收集器，从上述多个区域事件收集器分别接收包含单一 PET事件的能量信息 和晶体位置信息的PET事件信息，并且接收非检测器事件信息，上述全局事件收集器还生成包括PET事件条目以及非检测器事件条目的事件列表， 并将上述生成的事件列表发送至用于离线处理的计算机，上述PET事件条目包含精细时间 戳、上述能量信息以及上述晶体位置信息，上述非检测器事件条目包含上述接收到的非检 测器事件信息。
12.根据权利要求11所述的正电子发射断层摄影系统，其特征在于 上述全局事件收集器生成上述事件列表；上述事件列表在上述事件列表内的周期性的位置包含粗略时间戳条目。
13.根据权利要求11所述的正电子发射断层摄影系统，其特征在于 上述全局事件收集器生成包含上述PET事件条目的上述事件列表； 上述PET事件条目包含条目类型。
14.根据权利要求11所述的正电子发射断层摄影系统，其特征在于 上述全局事件收集器接收上述非检测器事件信息，上述非检测器事件信息包含床位置信息、检测器的角度位置、心脏EKG信息、呼吸门控 制信号信息、来自其它检测器的事件以及其它生理学信息中的至少一个。
15.根据权利要求11所述的正电子发射断层摄影系统，其特征在于，还包括接收上述事件列表、并根据上述事件列表中包含的信息以管线模式来执行事件配对以 及重建的计算机。
16.根据权利要求15所述的正电子发射断层摄影系统，其特征在于上述计算机根据上述事件列表中包含的上述信息使用至少2个不同的同时系数窗口 来执行事件配对。
17.根据权利要求11所述的正电子发射断层摄影系统，其特征在于，还包括临时存储上述接收到的PET事件信息直到针对上述计算机的通信带宽成为可利用为 止的临时事件缓冲器。
18.根据权利要求11所述的正电子发射断层摄影系统，其特征在于，还包括 临时存储上述发送的事件列表直到上述计算机的处理时间成为可利用为止的数据收集服务器。
19.根据权利要求1所述的信息处理方法，其特征在于上述全局事件收集器在检测出存储器溢出状态时从上述事件列表临时除去上述单一 PET事件。
20.一种计算机可读介质，用于存储计算机程序，该计算机程序在被计算机执行时，使 上述计算机执行用于处理正电子发射断层摄影信息的信息处理方法，上述正电子发射断层 摄影信息是从具有多个检测器区域的PET检测器取得的，上述多个检测区域分别具有至少 一个检测器模块和与上述各检测区域对应的区域事件收集器，其特征在于上述信息处理方法包括第1接收步骤，接收与上述单一 PET事件有关的PET事件信息，上述PET事件信息包含上述单一 PET事件的能量信息和晶体位置信息； 第2接收步骤，接收非检测器事件信息；生成步骤，生成包括PET事件条目以及非检测器事件条目的事件列表，上述PET事件条 目包含精细时间戳、上述能量信息以及上述晶体位置信息，上述非检测器事件条目包含上 述接收到的非检测器事件信息；发送步骤，将上述生成的事件列表发送至用于离线处理的计算机。
全文摘要
本发明提供一种正电子发射断层摄影系统和其信息处理方法以及计算机可读介质，提高了与系统运用有关的兼容性。该信息处理方法是处理从具有多个检测器区域的PET检测器取得的正电子发射断层摄影信息的方法，上述多个检测区域分别具有至少一个检测器模块和与上述各检测区域对应的区域事件收集器，该方法包括以下步骤接收与包含单一PET事件的能量信息和晶体位置信息的单一PET事件有关的PET事件信息；接收非检测器事件信息；生成包括包含精细时间戳、上述能量信息以及上述晶体位置信息的PET事件条目、以及包含上述接收到的非检测器事件信息的非检测器事件条目的事件列表；以及将上述生成的事件列表发送至用于离线处理的计算机。
文档编号A61B6/03GK102028491SQ20101029599
公开日2011年4月27日 申请日期2010年9月29日 优先权日2009年10月1日
发明者B·罗伯茨, D·加尼翁, O·伊万诺弗 申请人:东芝医疗系统株式会社, 株式会社东芝
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