《核醫(yī)學診斷設備》pet1終03解析

1、正電子發(fā)射計算機斷層顯像（PET）,助理工程師：李桂玉,授課內(nèi)容,一、PET圖像成像原理二、PET中的符合事件三、PET的數(shù)據(jù)重建,2,3,What is PET?,4,湮沒輻射,,,,b+,18F-FDG,(T 1/2 = 109 min),PET探測湮沒輻射的原理,如何探測射線,射線的特點 :無色、無形、無重量(或量極輕)； 核射線 : 系一類具有較高能量的粒子或光子， 可通過特定裝置進行能量轉換方可探測出來，

2、 通常是通過射線與物質相互作用產(chǎn)生的效應 來探測。,閃爍探測器的基本原理,閃爍體,光電倍增管,,入射粒子,,熒光,,脈沖電流,,,將放射能轉變?yōu)椤?光能 將光能轉變?yōu)椤?電能,PET探測器結構、原理示意圖,⑴湮滅輻射 ⑵環(huán)形探頭 ⑶重建圖像,9,光電倍增管,,,2n正高壓,光電倍增管的工作原理圖,11,反符合脈沖輸出示意圖(anticoincidence circuit output puls

3、e scheme),單道脈沖分析,12,電子準直,PET探頭在探測光子事件時產(chǎn)生的定時脈沖被結合到符合電路中，如果落在時間窗口之內(nèi)，符合事件被賦予到探頭響應線(LOR)。這種可以從探測的射線得到位置信息而無需物理準直器，稱為電子準直。主要優(yōu)點：改進了電源響應函數(shù)(psrf)的靈敏度和均勻性,13,PET中的符合事件,真符合：響應線LOR，符合電路電子準直散射符合：至少發(fā)生一次Compton散射隨機符合：單個事件的速率，

4、 隨UFOV活度的平方遞增多重符合,真符合,,散射符合,散射符合降低了對比度，并帶來統(tǒng)計噪聲數(shù)量取決于成像物體的體積和衰減特性以及相機的幾何尺寸。,,散射符合也是真符合只是改變了方向,隨機符合,隨機符合的數(shù)量與該LOR連接的兩個探頭所測的單個事件的速率密切相關，隨機符合率則大致按FOV中的活度的平方遞增。,,真符合與其它符合,A 真符合B 隨機符合C 散射符合D 多點符合,符合處理,定時脈沖

5、被傳入一個能生成持續(xù)時間為?的電子脈沖的門信號發(fā)生器，?稱為系統(tǒng)的符合分辨時間。當兩個輸入同時發(fā)生時會生成一個脈沖。這樣如果在時間t 在一個通道中生成一個定時脈沖，而在另一個通道中在時間t -? 和t +? 之間也有一個定時脈沖，就會記錄一個符合。?值必須仔細選擇。過小，將會丟失真符合。過大，會記錄較多的隨機符合。,投影數(shù)據(jù)收集,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,R,,,PMT,P

6、MT,COINCIDENCE,PROCESSING,DETECTOR,RING,,,CoincidenceProcessor,,Data Sorting,Histogram,,,,PET數(shù)據(jù)重建,,,,,,DET 1,DET 2,,,,,,,,Pulse Processing,,,,,,,,AND,,Pulse Processing,,,,Events occurring anywhere on line between detec

7、tors contribute coincidence counts to detector pair.Recorded counts are proportional to line integral of activity between the detectors.,Projections,PET數(shù)據(jù)重建,圖像采集,像素計數(shù)容量方式選取Word：短半衰期核素，使用劑量較大時。Byte：使用劑量較低或采集時間較短時，全身檢查時

8、建議使用該選項。隨機符合校正方式選取Realtime Subtraction（實時校正）：在數(shù)據(jù)寫入磁盤之前施行校正。Delayed Event Subtraction（延時校正）：所有數(shù)據(jù)寫入磁盤后再施行校正。Randoms from Singles（單事件校正）：重建圖像時利用單事件方式進行隨即校正。,2D采集,3D采集,靈敏度: 0.5%,靈敏度 3.0%,2D,3D,采集模式,,鉛隔板,,,,,,,,,,,,,,,,3D

9、≈6*2D,2D與3D的床位重疊示意圖,床位重疊誤差示意圖,床位重疊數(shù)值偏小，導致每床位視野之間銜接不好，圖像上可以看到銜接處條狀模糊偽影。,條狀偽影,,,,,26,圖像基本知識,像素（pixel ）：構成影像的最小單位 。圖像分辨率（圖像解析度 ）：一幅圖像中的像素個數(shù) 。平面掃描圖像斷層掃描圖像,小矩陣，大像素,大矩陣，小像素,圖像重建——矩陣,,,,,儀器橫向視野,儀器橫向視野÷矩陣＝像素大小,,,28,PET的圖

10、像重建方法,濾波反投影法（filtered backprojection,FBP） 適用于要求完整的投影數(shù)據(jù)，適用于完全角度的圖像重建。迭代法：不完全角度投影，計算時間長。,29,圖像重建的基本原理,不同方向的投影值,重建后圖像矩陣,圖像重建,濾波反投影（FBP） 主要種類：Butterworth、Shepp、Ramp、 Hann Gaussion、Hamm。,重建方法：濾波反投影法(FBP),,任意函數(shù)f(x,y)沿任意方向平

11、行投影，得到與該方向垂直的一維投影函數(shù)。此投影函數(shù)的傅立葉變換，就等于f(x,y)的二維傅立葉空間平面上過原點的一條線，并且這條線與一維投影函數(shù)同方向,理論依據(jù)—二維傅立葉分片定理,圖像重建,主要參數(shù)：截止頻率。主要過程與特點：⑴ 兩次傅立葉轉換⑵ 主要濾掉圖像中的高頻部分⑶ 可分為高通濾波和低通濾波⑷ 小截止頻率使圖像平滑，大截止頻率使圖像銳化。,圖像重建參數(shù)選擇——濾波函數(shù),濾波函數(shù)對重建圖像的影響,濾波函數(shù)對重建圖像的影響,

12、圖像重建,迭代法（Iteration）主要種類：OSEM、Vue Point、TrueX、PSF、AW-OSEM。主要參數(shù)：迭代次數(shù)，子集數(shù)目。主要過程與特點：⑴ 是一種逐步逼近方法⑵ 子集越大圖像質量越好⑶ 擴大一倍子集和增加一次迭代次數(shù)效果相同⑷ 迭代次數(shù)不是越多越好。,37,迭代法,迭代原理,圖像重建,迭代后濾波：目的是平滑重建圖像。平滑效果：取決于濾波種類和濾波函數(shù)核大小。濾波函數(shù)核的常用單位是半高寬（FWHM）， FW

13、HM↑，圖像趨向平滑；FWHM↓，圖像趨向銳化。某些情況可以不選用后濾波。,,后濾波,,濾波函數(shù)核,圖像重建參數(shù)選擇——迭代法,,1,2,3,10,15,20,50,100,150,迭代次數(shù)對圖像的影響,,FBP,EM,305K,29K,10K,43,PET的原理利用了哪種帶電粒子與物質的相互作用？,電離激發(fā)散射韌致輻射湮沒輻射,思考題1：,44,正電子發(fā)射計算機斷層成像儀接收,正電子負電子單光子雙光子,思考題2：,45