《核医学诊断设备》PET1终03解析.ppt

正电子发射计算机断层显像（PET）,助理工程师：李桂玉,授课内容,一、PET图像成像原理 二、PET中的符合事件 三、PET的数据重建,2,3,What is PET?,4,湮没辐射,b+,18F-FDG,(T 1/2 = 109 min),PET探测湮没辐射的原理,如何探测射线,射线的特点 :无色、无形、无重量(或量极轻)； 核射线 : 系一类具有较高能量的粒子或光子， 可通过特定装置进行能量转换方可探测出来， 通常是通过射线与物质相互作用产生的效应 来探测。,闪烁探测器的基本原理,闪烁体,光电倍增管,入射粒子,荧光,脉冲电流,将放射能转变为.光能 将光能转变为.电能,PET探测器结构、原理示意图,湮灭辐射 环形探头 重建图像,9,光电倍增管,2n正高压,光电倍增管的工作原理图,11,反符合脉冲输出示意图 (anticoincidence circuit output pulse scheme),单道脉冲分析,12,电子准直,PET探头在探测光子事件时产生的定时脉冲被结合到符合电路中，如果落在时间窗口之内，符合事件被赋予到探头响应线(LOR)。这种可以从探测的射线得到位置信息而无需物理准直器，称为电子准直。 主要优点：改进了电源响应函数(psrf)的灵敏度和均匀性,13,PET中的符合事件,真符合：响应线LOR，符合电路电子准直 散射符合：至少发生一次Compton散射 随机符合：单个事件的速率， 随UFOV活度的平方递增 多重符合,真符合,散射符合,散射符合降低了对比度，并带来统计噪声 数量取决于成像物体的体积和衰减特性以及相机的几何尺寸。,散射符合也是真符合 只是改变了方向,随机符合,随机符合的数量与该LOR连接的两个探头所测的单个事件的速率密切相关，随机符合率则大致按FOV中的活度的平方递增。,真符合与其它符合,A 真符合 B 随机符合 C 散射符合 D 多点符合,符合处理,定时脉冲被传入一个能生成持续时间为的电子脉冲的门信号发生器，称为系统的符合分辨时间。 当两个输入同时发生时会生成一个脉冲。这样如果在时间t 在一个通道中生成一个定时脉冲，而在另一个通道中在时间t - 和t + 之间也有一个定时脉冲，就会记录一个符合。 值必须仔细选择。过小，将会丢失真符合。过大，会记录较多的随机符合。,投影数据收集,R,PMT,PMT,COINCIDENCE,PROCESSING,DETECTOR,RING,Coincidence Processor,Data Sorting, Histogram,PET数据重建,DET 1,DET 2,Pulse Processing,AND,Pulse Processing,Events occurring anywhere on line between detectors contribute coincidence counts to detector pair. Recorded counts are proportional to line integral of activity between the detectors.,Projections,PET数据重建,图像采集,像素计数容量方式选取 Word：短半衰期核素，使用剂量较大时。 Byte：使用剂量较低或采集时间较短时，全身检查时建议使用该选项。 随机符合校正方式选取 Realtime Subtraction（实时校正）：在数据写入磁盘之前施行校正。 Delayed Event Subtraction（延时校正）：所有数据写入磁盘后再施行校正。 Randoms from Singles（单事件校正）：重建图像时利用单事件方式进行随即校正。,2D采集,3D采集,灵敏度: 0.5%,灵敏度 3.0%,2D,3D,采集模式,铅隔板,3D6*2D,2D与3D的床位重叠示意图,床位重叠误差示意图,床位重叠数值偏小，导致每床位视野之间衔接不好，图像上可以看到衔接处条状模糊伪影。,条状伪影,26,图像基本知识,像素（pixel ）：构成影像的最小单位 。 图像分辨率（图像解析度 ）：一幅图像中的像素个数 。 平面扫描图像 断层扫描图像,小矩阵，大像素,大矩阵，小像素,图像重建矩阵,仪器横向视野,仪器横向视野矩阵像素大小,28,PET的图像重建方法,滤波反投影法（filtered backprojection,FBP） 适用于要求完整的投影数据，适用于完全角度的图像重建。 迭代法：不完全角度投影，计算时间长。,29,图像重建的基本原理,不同方向的投影值,重建后图像矩阵,图像重建,滤波反投影（FBP） 主要种类：Butterworth、Shepp、Ramp、 Hann Gaussion、Hamm。,重建方法：滤波反投影法(FBP),任意函数f(x,y)沿任意方向平行投影，得到与该方向垂直的一维投影函数。此投影函数的傅立叶变换，就等于f(x,y)的二维傅立叶空间平面上过原点的一条线，并且这条线与一维投影函数同方向,理论依据 二维傅立叶分片定理,图像重建,主要参数：截止频率。 主要过程与特点： 两次傅立叶转换 主要滤掉图像中的高频部分 可分为高通滤波和低通滤波 小截止频率使图像平滑，大截止频率使图像锐化。,图像重建参数选择滤波函数,滤波函数对重建图像的影响,滤波函数对重建图像的影响,图像重建,迭代法（Iteration）主要种类：OSEM、Vue Point、TrueX、PSF、AW-OSEM。 主要参数：迭代次数，子集数目。 主要过程与特点： 是一种逐步逼近方法 子集越大图像质量越好 扩大一倍子集和增加一次迭代次数效果相同 迭代次数不是越多越好。,37,迭代法,迭代原理,图像重建,迭代后滤波：目的是平滑重建图像。 平滑效果：取决于滤波种类和滤波函数核大小。 滤波函数核的常用单位是半高宽（FWHM）， FWHM，图像趋向平滑；FWHM，图像趋向锐化。 某些情况可以不选用后滤波。,后滤波,滤波函数核,图像重建参数选择迭代法,1,2,3,10,15,20,50,100,150,迭代次数对图像的影响,FBP,EM,305K,29K,10K,43,PET的原理利用了哪种带电粒子与 物质的相互作用？,电离激发 散射 韧致辐射 湮没辐射,思考题1：,44,正电子发射计算机断层成像仪接收,正电子 负电子 单光子 双光子,思考题2：,45,PET最常用的放射性核素是,Tc99m F18 I131 O15