阅读说明：本技术 Pet探测器全通道增益校准方法 (PET detector full-channel gain calibration method ) 是由 吴国城 马聪 叶宏伟 黄振强 于 2021-01-13 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种PET探测器全通道增益校准方法,涉及医学影像技术领域,包括获取PET系统中所有像素点脉冲信号的波形数据；根据脉冲信号的波形数据,计算各像素点的上升沿能量；将得到的上升沿能量与目标能量进比对,获取各像素的增益校准系数。本发明通过分别计算各个像素的信号上升沿的能量值的方式,可以解决信号间的差异性所带来的增益调整偏差,从而更真实地反映信号的幅值,最终更精确地反映了增益调整系数。对于光电器件为SiPM的探测器系统,采用直接加载增益表的形式更新增益系数的方式,不需要对对应SiPM的偏压做调整。对于光电器件为SiPM的探测器系统,可实现对所有SiPM像素的增益调整。(The invention provides a full-channel gain calibration method for a PET detector, which relates to the technical field of medical images and comprises the steps of obtaining waveform data of pulse signals of all pixel points in a PET system; calculating the rising edge energy of each pixel point according to the waveform data of the pulse signal; and comparing the obtained rising edge energy with the target energy to obtain the gain calibration coefficient of each pixel. According to the invention, by means of respectively calculating the energy values of the signal rising edges of the pixels, the gain adjustment deviation caused by the difference between signals can be solved, so that the amplitude of the signals is reflected more truly, and finally, the gain adjustment coefficient is reflected more accurately. For a detector system with an SiPM as a photoelectric device, a mode of directly loading a gain table to update a gain coefficient is adopted, and the bias voltage of the corresponding SiPM does not need to be adjusted. For a detector system with an optoelectronic device of SiPM, gain adjustment of all SiPM pixels can be realized.)

PET探测器全通道增益校准方法

技术领域

本发明涉及一种PET探测器全通道增益校准方法，属于医学影像设备技术领域。

背景技术

现有技术中对探测器增益的校准主要有：

1)光电器件为PMT，则是基于能量的全能峰与目标峰位间的关系获取增益调整系数。

2)光电器件为SiPM，则是采用调整SiPM阵列的偏置电压来达到调整对应器件的增益。

现有技术的缺陷：

1)光电器件为PMT，则通过获取对应PMT管有效区域内的所有像素点的全能峰的总能量值，并将该能量值与目标能量值做比较，获取对应PMT管的增益校准系数。该方案的缺点是通过对信号的所有点进行积分来获取能量值，然而考虑到信号间的差异性，全能峰的能量值并不能完全代表信号的幅值，即全能峰能量值与幅值不是线性对应的，如图1所示，因此，通过能量峰值来实现增益的调整，会存在一定的偏差；

2)光电器件为SiPM，则通过调整整个SiPM阵列的偏压值来实现增益的调整，而并不能对阵列内的像素点的增益做校准，因此，会导致阵列内各像素点间存在一定的信号赋值差异，最终导致阵列内各像素点的计数不均匀，从而影响最终的图像质量。

基于此，做出本申请。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明提供了一种PET探测器全通道增益校准方法，可以解决信号间的差异性所带来的增益调整偏差，从而更好的实现增益的调整，同时不需要对对应SiPM的偏压做调整。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种PET探测器全通道增益校准方法，包括

(1)获取PET系统中所有像素点脉冲信号的波形数据；

(2)根据脉冲信号的波形数据，计算各像素点的上升沿能量；

(3)将得到的上升沿能量与目标能量进比对，获取各像素的增益校准系数。

进一步地，所述步骤(1)基于PET系统自动采集本底波形数据，具体为在现有硬件固件基础上，增加一个波形采集标志位，实现系统脉冲波形的自动采集与存储。

进一步地，所述脉冲信号的波形特征包括基线、脉冲上升沿和脉冲下降沿。

进一步地，所述步骤(2)具体为：根据脉冲波形的上升沿信息及基线信息，采用采样点的上升沿信息减去基线信息，获取对应脉冲波形的上升沿能量信息；根据上升沿能量信息，计算对应像素点的上升沿能量峰值；对应像素点的上升沿能量峰值与目标峰值之比为对应像素的增益校准系数。

进一步地，所述步骤(3)中，基于上位机对PET系统直接加载更新增益校准系数，增益校准完成。

本发明通过对各SiPM像素点所获取的信号的上升沿部分(进行积分)来获取能量值，并通过对比上升沿能量值与目标能量值做比较，获取对应SiPM像素的增益校准系数，实现对所有SiPM像素的增益校准。

与现有技术相比本发明的原理和有益技术效果：

(1)本发明通过分别计算各个像素的信号上升沿的能量值的方式，可以解决信号间的差异性所带来的增益调整偏差，从而更真实地反映信号的幅值，最终更精确地反映了增益调整系数。

(2)对于光电器件为SiPM的探测器系统，本发明采用直接加载增益表的形式更新增益系数的方式，不需要对对应SiPM的偏压做调整，也就不会产生调整SiPM阵列偏压值所带来的负面效果。

(3)对于光电器件为SiPM的探测器系统，本发明可实现对所有SiPM像素的增益调整。

附图说明

图1为信号幅值与全能峰能量值的关系图；

图2为PET探测器系统示意图；

图3为本实施例PET探测器全通道增益校准方法的流程图；

图4为探测器脉冲信号的波形特征示意图；

图5为本实施例能量-计数分布示意图；

图6为本实施例脉冲信号示意图；

图7为增益校准前探测器模块的floodmap图；

图8为增益校准前探测器模块一维位置响应函数曲线示意图；

图9为增益校准后探测器模块的floodmap图；

图10为增益校准后探测器模块一维位置响应函数曲线示意图。

具体实施方式

为了使本发明的技术手段及其所能达到的技术效果，能够更清楚更完善的披露，兹提供了以下实施例，并结合附图作如下详细说明：

如图2所示，本实施例PET系统共有38个大模块，每个大模块有24个探测器模块，每个探测器模块共有8×8个像素组成，即：PET系统共计58368个像素。其探测器脉冲信号的波形特征如图4所示。

如图3所示，本实施例PET探测器全通道增益校准方法具体通过以下步骤实现：

(1)进行本底的波形数据采集，自动获取所有像素点的脉冲波形；

(2)获取脉冲波形数据时，波形采集标志位置；

(3)根据脉冲波形，获取对应像素点的上升沿信息及基线信息，如图6所示，其中，1为基线信息，2为上升沿信息，3为下降沿信息；

(4)根据脉冲波形的上升沿信息及基线信息，采用采样点的上升沿信息减去基线信息(上升沿的幅值减去基线后的积分得到积分值)，获取对应脉冲波形的上升沿能量信息(积分值)E_rise，i，其中，i为像素点个数，即：i＝1～58368；

(5)根据上升沿能量信息，以探测器模块为单元，分别统计所有像素上升沿能量值的能量-计数分布，如图5所示，并采用高斯拟合，获取对应像素点的能量-计数分布峰值E_peak，i；

(6)本实施例中的目标峰值(即为实验参考值)为E_t＝450；

(7)根据上升沿能量峰值和目标峰值，获取各像素的增益校准系数

(8)基于上位机对PET系统直接加载增益校准系数(增益校准表)后，增益校准完成。

增益校准表至少包括探测器模块信息和增益校准系数信息。上位机直接加载增益校准是指对系统所有像素分别获取增益校准系数，且增益校准表通过上位机直接加载，无需调节电源电压。

增益校准前，探测器模块的floodmap图如图7所示，并且其一维位置响应函数曲线如图8所示，根据一维位置响应函数曲线，获取对应的峰谷比为14:1；

增益校准后，探测器模块的floodmap图如图9所示，并且其一维位置响应函数如图10所示。根据一维位置响应函数，获取对应的峰谷比为18:1；峰谷比提升了28％左右。

以上内容是结合本发明的优选实施方式对所提供技术方案所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于上述这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。