正电子发射断层扫描仪pet中的数据校正常用方法

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1、正电子发射断层扫描仪PET中的数据校正常用方法【摘要】介绍了正电子发射断层扫描（PET）中各种校正的意义及常见算法，这些校正包括归一化校正，衰变校正，散射与衰减校正，活度刻度等。对校正算法的最新进展和PET相关设备中的校正算法也做了些介绍。恰当的校正对提高PET的成象质量及定量分析的准确性非常重要。因此，校正算法是PET设备软件系统中所必不可少的组成部分。【关键词】PET；正电子；校正Abstract:Variouscorrectionsinclinicalpositronemissiontomography(PET)aredescribed,includingdet

2、ectorsnormalization,decaycorrection,scatterandattenuationcorrection,calibration,etc.TheuptodatadevelopmentsincorrectionofPETandPETrelateddevisesarealsointroduced.AppropriatecorrectionsareimportantforPETimagessconsistofanecessarypartinthesoftissionTomography的缩写，即“正电子发射断层扫描仪”。PET是在分子水平上利用

3、影像技术研究人体心脑代谢和受体功能的一种最先进的设备。PET已成为肿瘤、心、脑疾病诊断的一种最有效的方法。在肿瘤学、心血管疾病学、神经系统疾病学、和新医药学开发等研究领域中已经显示出它的卓越性能。PET是核医学领域中最先进的医疗诊断设备，是目前唯一可以在活体分子水平上完成生物学显示的影像技术，被誉为20世纪最伟大的十项发明之一。目前PET已经被广泛应用于核医学成像临床检查、疗效评价、药物开发和基础研究之中［1］。引言PET系统由机械系统，探测器环，电子线路，数据采集与处理系统和计算机系统，以及相应的图像重建和图像处理软件系统等构成［2］，见图1。PET利用其封闭环绕型

4、探测器阵列对注入人体药物所引发的背对背的一对γ光子进行符合测量，利用计算机对符合测量形成投影线LOR（LineofResponse）进行图像重建可求解出人体内部横断面放射性分布。但由于PET设备和测量过程存在误差，在日常使用中，采集到的原始数据在图象重建之前要根据仪器状况和病人状况进行校正。此外，PET是复杂精密的大型医用诊断设备，定期要做性能测试和（重新）标定，不断更新校正参数以确保系统处于良好的工作状态。本文概述了PET中常用的数据校正方法，主要是2D（2维采集模式）校正方法，包括：探测器灵敏度校正（归一化），同位素时间衰变校正，死时间校正，偶然符合校正，散射符合

5、校正，衰减校正，几何校正及其他校正等。它们的顺序为图2。1各种校正的意义及常用方法〖*2〗1.1探测器效率的归一化（normalization）PET中有成千上万个探测单元，受其各自几何位置和性能差异的影响，例如晶体条发光效率、晶体条与光电倍增管的耦合、晶体条对符合线的张角不同等，使其探测效率不尽一致。其校正方法是利用均匀分布的放射源，测量每个测量单元的计数响应Di，i=1，…，M,M是PET探测单元总数，算出归一化因子:NOPMi=Mi=1Di/MDi。这些因子以文件方式存于计算机，在对病人进行PET测量时，将测量值乘以相应归一化因子就实现了探测器效率校正。另外，

6、由每天质控的空扫描检测探测器性能的漂移情况，必要时更新校正系数。1.2同位素时间衰变校正正电子类核素的寿命都非常短（如18F为110分钟），放射性衰变会使药物的强度随指数规律逐渐降低。特别是对于动态采集、全身扫描、门控采集和定量研究则必须考虑该项校正。根据指数衰变规律，注射时放射性强度为A0、衰变系数为λ的药物经过时间t1采集到某一帧的时候，放射性强度下降到A(t)=A0e-λt1，据此，不难通过采集时刻的计数率求出注射时刻的药物强度。把eλt1作为刻度因子乘以该帧各个像素的计数值，就能将图象归一到注射时刻的情况。至于每一帧之间的差别，如果各帧的采集时间比药物的半衰期

7、短，则可以忽略在每帧采集过程中放射性强度的变化。但在计算标准摄取值（SUV，standarduptakevalue）时，需根据帧采集周期的大小将计数率校正到药物注射时刻［1］。1.3死时间校正系统的死时间（deadtime）是指系统处理每个事件所需的时间，它取决于探测器与电子学的时间特性以及数据处理器的速度、随机缓存器的性能等诸多因素。如果在后一个湮灭事件发生之前来不及处理完前一个事件，这两个事件就会丢失，这就是死时间损失。PET出厂前都要进行死时间损失测量：根据测量结果画出计数率——药物强度曲线，如图3所示。图2临床PET数据校正的顺序图图3计数率