CN117826228A - 康普顿锥获取方法、装置、***、设备及存储介质 - Google Patents

康普顿锥获取方法、装置、***、设备及存储介质 Download PDF

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肖鹏
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Abstract

本申请提供一种康普顿锥获取方法、装置、***、设备及存储介质。基于晶体间散射的康普顿锥获取方法包括：获取探测数据，所述探测数据包括位置信息、时间信息；基于获取的探测数据，筛选出对应康普顿锥的用于符合的一组或两组探测数据；基于发生晶体间散射的散射光子的散射角和散射光子的飞行方向确定康普顿锥；所述散射光子的散射角和散射光子的飞行方向基于筛选出的一组或两组探测数据确定。本申请实施例可以准确地获取散射光子的散射角和散射光子的飞行方向，从而可以准确地获取各组探测数据对应的康普顿锥，以便于基于康普顿锥甄别真符合事件，实现低能真事件数据的有效利用。

Description

康普顿锥获取方法、装置、***、设备及存储介质
技术领域
本申请涉及信号处理技术领域，具体涉及一种康普顿锥获取方法、装置、***、设备及存储介质。
背景技术
在实际PET(Positron Emission Tomography，正电子发射计算机断层成像)***中，正电子湮灭产生的一对方向相反的γ光子在入射到探测器前，会穿过不同的介质(如人体组织或闪烁晶体)，且有一定概率与介质发生相互作用，其中包括康普顿散射和光电效应，导致获取的符合事件不是真符合事件，会影响图像重建的效果。以康普顿散射为例，包括发生在PET轴向FOV(field of view，视场角或视野)的康普顿散射，也包括发生在闪烁晶体内部的康普顿散射，若在PET轴向FOV(field of view，视场角)中发生康普顿散射，伽马光子会损失部分能量并改变飞行方向，最终入射到探测器的位置也发生偏移，此时探测器通过该对γ光子的实际入射位置将获得一条错误的湮灭事件响应线，以上探测到的事件一般被称为散射符合事件，简称散射事件。散射事件会导致***对响应线的位置判断产生偏差，如图1所示(本申请中的示意图均为同一环晶体构成的LOR(line of response，响应线)，即直层)，图1中S为放射源的位置，K为康普顿散射发生的位置，A、B为两个伽马光子入射晶体的位置，虚线段AB是实际测得的错误的响应线，C是其中一个伽马光子在FOV中未发生康普顿散射时应该入射晶体的位置，线段AC是需要的响应线。在PET数据采集中，散射事件占比在10％以上，在3D或全身扫描时会更高，其对图像质量的影响也更严重。散射事件会降低图像分辨率和对比度，影响图像质量。所以有效甄别散射事件，能够提高数据的有效性，对提升PET图像质量具有重要意义。
现阶段甄别散射事件主要采用能窗法，即选用一个有着最低和最高阈值的能量窗对每个闪烁脉冲事件进行判断，将不符合能量窗阈值的事件滤除。能窗法基于光子经过康普顿散射后会损失部分能量，故通过设置能窗限制进入***的低能光子，达到去除散射的目的。然而，有些光子只在闪烁晶体中发生康普顿散射，导致其能量减少，但未在FOV中发生散射，所以其仍能提供准确的LOR信息，这类事件称为低能真事件。能窗法虽然能很好地过滤散射事件，但同时会过滤低能真事件，导致采样数据的浪费，且会影响图像重建的精准度。再者，通常的临床PET***采取的符合策略是：将数据先通过能窗、再通过符合时间窗进行符合，若符合时间窗内有多个数据(比如3个以上数据)，则因无法找到哪两个数据来自同一湮灭事件而全部丢弃。上述对低能事件一刀切的做法，可能会将低能真事件舍弃，无法进行数据的有效利用，极大的损失了PET***的灵敏度，降低图像重建质量。
为了避免低能真事件数据的舍弃，可以获取康普顿锥，继而借助康普顿锥甄别真事件。
鉴于此，亟需提供一种康普顿锥获取方法、装置、***、设备及存储介质，以有效提高符合事件甄别的准确度。
背景技术部分的内容仅仅是公开发明人所知晓的技术，并不视为代表本领域的现有技术。
发明内容
本申请旨在提供一种康普顿锥获取方法、装置、***、设备及存储介质，以解决现有技术中存在的至少一种问题。
根据本申请的第一方面，提供一种基于晶体间散射的康普顿锥获取方法，所述基于晶体间散射的康普顿锥获取方法包括：获取探测数据，所述探测数据包括位置信息、时间信息；基于获取的探测数据，筛选出对应康普顿锥的用于符合的一组或两组探测数据；基于发生晶体间散射的散射光子的散射角和散射光子的飞行方向确定康普顿锥；所述散射光子的散射角和散射光子的飞行方向基于筛选出的一组或两组探测数据确定。
在一些实施例中，获取探测数据包括：获取闪烁脉冲信号；对所述闪烁脉冲信号进行采样获取所述探测数据，所述探测数据包括时间-幅值对。
在一些实施例中，所述闪烁脉冲信号基于探测模块获取，所述探测数据的位置信息包括获取探测数据的探测模块的IP地址编码及闪烁晶体阵列中各闪烁晶体的CH地址编码。
在一些实施例中，通过多电压阈值采样方法或者ADC采样方法进行采样。
在一些实施例中，基于获取的探测数据，筛选出对应康普顿锥的用于符合的一组或两组探测数据，包括：设定符合时间窗，利用符合时间窗对探测数据进行筛选，获取位于若干符合时间窗内的探测数据；基于探测数据的位置信息对位于同一符合时间窗内的探测数据进行筛选，获取符合位置要求的探测数据；筛选出符合时间窗内的探测数据，在符合时间窗内仅包括两组探测数据；设定能窗，基于两组探测数据各自对应的能量和与能窗的上限能量阈值的关系，筛选出同一符合时间窗内对应的能量和不超过上限能量阈值的两组探测数据；对筛选出的符合时间窗内的两组探测数据进行分析，判断各组探测数据是否对应康普顿锥。
在一些实施例中，符合时间窗根据先验信息确定。
在一些实施例中，基于探测数据的位置信息对位于同一符合时间窗内的探测数据进行筛选，包括：筛选属于同一探测模块的IP地址编码的一组探测数据，并基于闪烁晶体的CH地址编码将该组探测数据划分为若干探测数据子集。
在一些实施例中，符合时间窗内仅包括两组探测数据，其中，两组探测数据位于同一符合时间窗内且仅对应两个探测模块的IP地址编码。
在一些实施例中，能窗基于先验信息确定。
在一些实施例中，设定能窗，基于两组探测数据各自对应的能量和与能窗的上限能量阈值的关系，筛选出同一符合时间窗内对应的能量和不超过上限能量阈值的两组探测数据，包括：对同一符合时间窗内的两组探测数据，基于两组探测数据各自对应的能量和与能窗的上限能量阈值的关系进行筛选：若两组探测数据中至少有一组对应的能量和超过上限能量阈值，则舍掉该符合时间窗；若两组探测数据各自对应的能量和均不超过上限能量阈值，则保留该符合时间窗。
在一些实施例中，每组探测数据对应的能量和为该组探测数据包括的各探测数据子集对应的沉积能量之和，各探测数据子集对应的沉积能量基于对脉冲波形进行积分获取，所述脉冲波形利用各探测数据子集拟合获取；所述探测数据子集为对应于一个探测模块中的一个闪烁晶体的CH地址编码的数据集合。
在一些实施例中，对筛选出的符合时间窗内的两组探测数据进行分析，判断各组探测数据是否对应康普顿锥，包括：基于两组探测数据各自对应的探测数据子集的数量判断各组探测数据是否对应康普顿锥；所述探测数据子集为对应于一个探测模块中的一个闪烁晶体的CH地址编码的数据集合。
在一些实施例中，基于两组探测数据各自对应的探测数据子集的数量判断各组探测数据是否对应康普顿锥，包括：若其中一组探测数据包括两个以上探测数据子集，则该组探测数据对应康普顿锥；若其中一组探测数据仅包括一个探测数据子集，则该组探测数据不对应康普顿锥。
在一些实施例中，所述康普顿锥为以散射光子的飞行方向为旋转轴，以散射光子的散射角为旋转角的圆锥，圆锥的母线方向为入射光子的方向。
在一些实施例中，基于对应康普顿锥的各组探测数据获取散射光子发生散射时对应的沉积能量；所述散射光子的散射角基于入射光子的能量和散射光子发生散射时对应的沉积能量获取。
在一些实施例中，基于对应康普顿锥的各组探测数据获取散射光子发生散射时对应的沉积能量，包括：统计每组探测数据包括的各探测数据子集对应的沉积能量之和；对每组探测数据按照时间信息排序，以初始时间排在第一位的探测数据子集作为发生散射时对应的探测数据子集；从每组探测数据包括的各探测数据子集对应的沉积能量中，选取初始时间排在第一位的探测数据子集对应的沉积能量作为散射光子第一次发生散射时对应的沉积能量；所述探测数据子集为对应于一个探测模块中的一个闪烁晶体的CH地址编码的数据集合。
在一些实施例中，统计每组探测数据包括的各探测数据子集对应的沉积能量之和，包括：基于各探测数据子集还原其对应的脉冲波形，并对脉冲波形进行积分计算各探测数据子集对应的沉积能量。
在一些实施例中，获取散射角的公式如下：
其中Eγ是入射光子的能量，Es是散射光子发生散射时对应的沉积能量，me是电子质量，c是光速，θ是散射角。
在一些实施例中，散射光子的飞行方向基于发生晶体间散射时对应的第一次发生能量沉积位置和散射光子第二次发生能量沉积位置确定，所述散射光子第一次发生能量沉积位置和散射光子第二次发生能量沉积位置的连线方向为散射光子的飞行方向。
在一些实施例中，对每组探测数据按照时间信息排序，以初始时间排在第一位的探测数据子集作为第一次发生能量沉积时对应的第一探测数据子集，基于第一探测数据子集获取的能量沉积位置为散射光子第一次发生能量沉积位置；以初始时间排在第二位的探测数据作为第二次发生能量沉积时对应的第二探测数据子集，基于第二探测数据子集获取的能量沉积位置为所述散射光子第二次发生能量沉积位置；所述探测数据子集为对应于一个探测模块中的一个闪烁晶体的CH地址编码的数据集合。
在一些实施例中，所述能量沉积位置基于对应康普顿锥的各组探测数据包括的位置信息及对应康普顿锥的各组探测数据对应的反应深度信息获取。
在一些实施例中，反应深度为散射光子沉积至闪烁晶体的深度；基于对应康普顿锥的各组探测数据包括的位置信息其及探测数据对应的反应深度信息获取，包括：基于对应康普顿锥的各组探测数据对应的探测模块的IP地址编码及闪烁晶体的CH地址编码，确定散射光子沉积的闪烁晶体，基于反应深度信息确定散射光子在闪烁晶体上的能量沉积位置。
在一些实施例中，散射光子第一次发生能量沉积时对应的能量沉积位置，为基于第一探测数据子集及其对应的反应深度信息获取的散射光子在探测模块的闪烁晶体阵列的第一闪烁晶体上的能量沉积位置；散射光子第二次发生能量沉积时对应的能量沉积位置，为基于第二探测数据子集及其对应的反应深度信息获取的散射光子在同一探测模块的闪烁晶体阵列的第二闪烁晶体上的能量沉积位置，其中，所述能量沉积位置为闪烁晶体上的能量沉积深度对应的深度截面中心位置，闪烁晶体上第一次发生能量沉积位置与第二次发生能量沉积位置的连线方向为散射光子的飞行方向。
在一些实施例中，所述装置包括：数据获取模块，配置为获取探测数据，所述探测数据包括位置信息、时间信息；探测数据筛选模块，配置为基于获取的探测数据，筛选出对应康普顿锥的用于符合的一组或两组探测数据；康普顿锥确定模块，配置为基于发生晶体间散射的散射光子的散射角和散射光子的飞行方向确定康普顿锥；所述散射光子的散射角和散射光子的飞行方向基于筛选出的一组或两组探测数据确定。
根据本申请的第二方面，提供一种数字化***，包括如权利要求24所述的基于晶体间散射的康普顿锥获取装置。
根据本申请的第三方面，提供一种数字化设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现以上实施例中任一项所述的基于晶体间散射的康普顿锥获取方法的步骤。
根据本申请的第四方面，提供一种存储介质，所述存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以上实施例中任一项所述的基于晶体间散射的康普顿锥获取方法的步骤。
基于本申请以上实施例，本申请的有益效果包括以下效果：
在本申请一些实施例中，可以准确地获取散射光子的散射角和散射光子的飞行方向，从而可以准确地获取各组探测数据对应的康普顿锥，以便于基于康普顿锥甄别真符合事件，实现低能真事件数据的有效利用。
附图说明
下面结合附图详细说明本申请的实施方式。这里，构成本申请一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解。本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。附图中：
图1示出现有技术中散射事件的示例性图；
图2示出根据本申请示例实施例的基于晶体间散射的康普顿锥获取方法的示例性流程图；
图3示出根据本申请实施例的确定康普顿锥的示例性图；
图4示出根据本申请示例实施例的基于晶体间散射的康普顿锥获取装置的示例性模块图。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本申请的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个类似特征。在本申请的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或相互通讯连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征在某一个维度下的相对高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征在某一个维度下的相对位置小于第二特征。
下文提供了不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅作为示例，并且目的不在于限制本申请。本申请可以在不同例子中重复附图标记，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所描述的各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域技术人员可以根据本申请的启示进行其他工艺的应用和/或其他材料的替代使用。
以下参考附图对本申请的一些优选实施例进行说明。应当注意的是，以下描述是为了说明的目的，并不旨在限制本申请的保护范围。
图2是根据本申请一些实施例所示的基于晶体间散射的康普顿锥获取方法的示例性流程图。
在图2所示的实施例中，总体地，康普顿锥获取方法100基于发生晶体间散射的散射光子的散射角和散射光子的飞行方向确定康普顿锥，用于后续的真事件、真符合事件的甄别及图像重建。
继续参见图2，基于晶体间散射的康普顿锥获取方法100可以包括以下步骤。
步骤S110，获取探测数据，所述探测数据包括位置信息、时间信息。
在本申请一些实施例中，步骤S110可以包括：
S111，获取闪烁脉冲信号。
在一些实施例中，获取的闪烁脉冲信号可以用于采样以获取探测数据。
在一些实施例中，脉冲信号包括闪烁脉冲信号，脉冲信号应当理解为能够实现采样的一切脉冲信号，其实质为在短时间内发生突变，随后又迅速返回其初始值的物理量。该物理量具有一定的特征，具体见下文。
在一些具体示例中，闪烁脉冲信号的特征通常为具有上升沿和下降沿，并且该上升沿和下降沿可以通过函数模型表示。在一些实施例中，伽马光子对应的闪烁脉冲信号通常表现为具有相对快速的上升沿和相对缓慢的下降沿，该上升沿可以以直线函数表征，下降沿可以以指数函数表征。
在一些实施例中，闪烁脉冲信号的表现形式可以是电脉冲信号、声脉冲信号、热脉冲信号或者压力波信号等，比如当该脉冲信号为电脉冲信号时，其对应的特征可以是电脉冲信号的电压、电流；当该脉冲信号为声脉冲信号时，其对应的特征可以是声脉冲信号的声强，以此类推，在此不再赘述。
本领域技术人员应当理解的是，本申请中的闪烁脉冲信号可以拓展为连续信号，通常仅需将连续信号视为按某种周期排列的闪烁脉冲信号即可，本申请中的闪烁脉冲信号并不作为对被采样的信号的限制。
在一些实施例中，闪烁脉冲信号基于探测模块获取。探测模块包括探测器，探测器包括互相耦合的闪烁晶体和/或光电转换元件。其中，闪烁晶体用于将探测到的高能射线(比如伽马射线等)转换为可见光信号，光电转换元件用于将可见光信号转换为电信号，该电信号通过与光电转换器件连接的电子学器件以闪烁脉冲信号的形式输出，比如，可以通过获取模块与该探测器进行通信，以获取所述待处理闪烁脉冲信号。
在一些具体示例中，所述闪烁晶体可以为闪烁晶体阵列，光电转换元件包括但不限于硅光电倍增器(SiPM)或光电倍增管(PMT)。
在一些实施例中，本领域技术人员可以理解的是，一个湮灭事件产生两个相反方向的伽马光子，在不考虑康普顿散射的情况下，伽马光子入射到闪烁晶体上时，会在该闪烁晶体通道上产生能量沉积，并且通过与闪烁晶体阵列耦合的光电转换器件产生闪烁脉冲信号波形，通常称之为单事件。一个单事件包含时间信息，能量信息和位置信息。在不考虑康普顿散射的情况下的单事件即为真单事件。在考虑康普顿散射的情况下，伽马光子入射到探测模块的探测器时，会产生多个单事件。具体地，湮灭事件产生的一个伽马光子入射到同一探测模块的探测器的多个闪烁晶体上，会在各闪烁晶体通道上均产生能量沉积，与各闪烁晶体耦合对应的光电转换器件产生的各闪烁脉冲信号波形，均称之为单事件。每个单事件均包含时间信息、能量信息和位置信息。一个湮灭事件产生的两个伽马光子分别入射到两个探测模块，该两个探测模块探测到的两个真单事件，称为符合事件。
S112，对所述闪烁脉冲信号进行采样获取探测数据，所述探测数据包括时间-幅值对。
在一些实施例中，在采用探测模块获取闪烁脉冲信号以后，可以采用采样模块对闪烁脉冲信号进行采样获取探测数据。探测数据包括位置信息、时间信息，且基于探测数据可以获取闪烁脉冲信号对应的能量信息。即，基于对闪烁脉冲信号采样获取的探测数据，可以获取单事件对应的时间信息、位置信息和能量信息。
在一些示例中，采样模块可以为ADC采样模块，也可以为多电压阈值(Multi-voltage threshold，以下简称MVT)采样模块，但不限于此。等时间间隔采样模块及MVT采样模块的具体操作可以参考现有技术，在此不作赘述。
在一些具体示例中，采用MVT采样模块对闪烁脉冲信号进行MVT采样，通过预先设定一些呈梯度分布的阈值，比如电压阈值，测量闪烁脉冲信号达到电压阈值时对应的时间，即可得到完整的时间-幅值对，比如电压-时间采样信息，通过调节电压阈值的大小可改变采样间隔。具体地，MVT采样可以基于FPGA芯片实现，将脉冲信号和电压阈值同时输入到比较器的两端，并通过时间数字转换器(Time-Digital Converter，TDC)测量比较器输出逻辑脉冲翻转的时间。这些时间值和对应的电压阈值组成的MVT采样点数据构成了本申请实施例的部分探测数据。在一些示例中，探测数据包括时间-幅值对。例如，以预设的四个阈值V1～V4采样，对于具有上升沿和下降沿的闪烁脉冲，通常可以获取的探测数据为(V1，T1)、(V2，T2)、(V3，T3)、(V4，T4)、(V4，T5)、(V3，T6)、(V2，T7)、(V1，T8)，其中，该探测数据中的初始时间T1可以表征闪烁脉冲信号的到达时间。
在一些实施例中，探测数据的时间信息包括TDC采集的时间信息。在一些具体示例中，TDC采集的时间信息包括初始时间(即闪烁脉冲信号到达的初始时间)及比较器输出的翻转时间。
在一些实施例中，基于探测数据包括的时间信息，可以获取探测数据包括的位置信息。参见上文内容可知，探测模块包括相互耦合的闪烁晶体阵列和SiPM。通常，探测设备(比如PET)包括多个探测模块，每个探测模块都分配有其对应的IP地址编码IP1～IPn(n为自然数)，且每个探测模块的闪烁晶体阵列中的每个闪烁晶体都分配有其对应的CH(通道)地址编码CH1～CHn(n为自然数)。探测数据的位置信息包括探测模块的IP地址编码及探测模块的闪烁晶体阵列中各闪烁晶体的CH地址编码。在一些具体示例中，探测数据的位置信息可以基于探测数据的时间信息确定。关于具体如何基于探测数据的时间信息确定探测数据的位置信息，可以参考现有技术，在此不作赘述。
在一些实施例中，在已知闪烁脉冲信号形状的前提下，通过探测数据可还原出闪烁脉冲信号的形状，基于闪烁脉冲信号的形状可以获取其对应的能量信息。具体地，可以基于对闪烁脉冲信号进行MVT采样获取的探测数据和闪烁脉冲信号的先验知识，通过曲线拟合重建脉冲之后采用积分方法，获得闪烁脉冲信号对应的能量信息。在一些具体实施例中，可以采用定积分或重采样后数值积分的方式获得脉冲能量信息，具体可以参考现有技术，在此不作赘述。
在一些实施例中，可以将探测数据及其对应的位置信息、时间信息、能量信息形成信息查阅表，以方便后续通过查表获取探测数据的位置信息、时间信息、能量信息。
在一些实施例中，本领域技术人员领域可以理解的是，通过一个探测模块对所述闪烁脉冲信号进行MVT采样获取探测数据，探测数据包括时间-幅值对。该一个探测模块获取的探测数据可能是只对应其一个闪烁晶体通道的时间-幅值对，该时间-幅值对对应该探测模块的一个闪烁晶体探测到的一个单事件，此时伽马光子在探测器内没有发生康普顿散射，该单事件即为真单事件；该探测模块获取的探测数据也可能是对应其多个闪烁晶体通道的多个时间-幅值对，其中，每个时间-幅值对对应该探测模块的一个闪烁晶体探测到的一个单事件，此时为伽马光子在闪烁晶体间发生康普顿散射的情况，该探测模块的多个闪烁晶体探测到的多个单事件的集合构成一个真单事件。
在一示例中，PET设备具有48个探测模块IP1～IP48，湮灭事件产生两个伽马光子，其中一个伽马光子入射到探测模块IP12，该探测模块IP12的探测器具有16个闪烁晶体CH1～CH16。假定该伽马光子在探测器内没有发生康普顿散射，只在一个闪烁晶体CH6上沉积能量，则只有闪烁晶体CH6通道对应有探测数据，具体可以为时间-幅值对(V1，T1)、(V2，T2)、(V3，T3)、(V4，T4)、(V4，T5)、(V3，T6)、(V2，T7)、(V1，T8)，可以基于探测数据即时间-幅值对获取该探测模块IP12探测到的单事件的时间信息、位置信息和能量信息；假定该伽马光子在探测器内的闪烁晶体间发生康普顿散射，在闪烁晶体CH4、CH7、CH10上均沉积能量，则闪烁晶体CH4、CH7、CH10通道均对应有探测数据，具体可以为时间-幅值对(V1’，T1’)、(V2’，T2’)、……、(V1’，T8’)；(V1”，T1”)、……、(V1”，T8”)；(V1”’，T1”’)、……、(V1”’，T8”’)，可以基于探测数据即以上三组时间-幅值对，获取该探测模块IP12中CH4、CH7、CH10对应的单事件的时间信息、位置信息和能量信息，三个单事件的能量之和为一个真单事件的能量，即对应一个伽马光子的能量。基于探测数据即时间-幅值对，获取该探测模块探测到的单事件的时间信息、位置信息和闪烁脉冲信号的能量信息，具体操作可以参考现有技术，在此不作赘述。
本领域技术人员可以理解的是，属于同一探测模块IP的探测数据对应一个或多个单事件，一个单事件或该多个单事件的集合对应一个真单事件，其中，每个单事件均对应该探测模块的一个闪烁晶体通道的探测数据。湮灭事件产生的两个伽马光子入射到各探测模块，每个探测模块均对应一个真单事件，两个真单事件为真符合事件。
步骤S120，基于获取的探测数据，筛选出对应康普顿锥的用于符合的一组或两组探测数据。
在一些实施例中，步骤S120包括步骤S121-S125：
步骤S121，设定符合时间窗，利用符合时间窗对探测数据进行筛选，获取位于若干符合时间窗内的探测数据。
在一些实施例中，符合时间窗指的是由设定的时间下限值和时间上限值确定的一个时间区间。
在一些实施例中，符合时间窗根据先验信息确定。例如，对于伽马光子对应的单事件，可以设置符合时间窗为0-30ns，包括但不限于5ns，2ns等。
在一些实施例中，获取了探测数据及其包括的位置信息、时间信息后，可以设定符合时间窗，基于获取的探测数据，可以利用符合时间窗对探测数据进行筛选，获取位于若干符合时间窗内的探测数据。
具体地，将探测数据中初始时间差值位于符合时间窗范围内的任意两个探测数据均划分为同一个符合时间窗对应的探测数据组内，以将探测数据划分为对应若干符合时间窗的探测数据组，获取位于若干符合时间窗内的探测数据。在一些示例中，每个符合时间窗均包括若干组探测数据，包括但不限于一组探测数据、两组探测数据、三组探测数据等。
通过以上步骤，首先直接利用符合时间窗初步筛选符合事件对应的探测数据，可以将可能对应同一湮灭事件的探测数据划分至同一符合时间窗内，方便后续进行真符合事件的甄别。
步骤S122，基于探测数据的位置信息对位于同一符合时间窗内的探测数据进行筛选，获取符合位置要求的探测数据。
在一些实施例中，参见上文表述可知，探测数据基于探测模块和采样模块获取，探测模块包括闪烁晶体阵列和光电转换元件，探测数据的位置信息包括获取探测数据的探测模块的IP地址编码、该探测模块对应的闪烁晶体阵列中各闪烁晶体的CH地址编码。
在一些实施例中，可以基于探测数据对应的探测模块的IP将同一符合时间窗内的探测数据分为若干组。
在一些实施例中，步骤S122包括：筛选属于同一探测模块的IP地址编码的一组探测数据，并基于闪烁晶体的CH地址编码将该组探测数据划分为若干探测数据子集。
在本申请一些实施例中，探测数据子集为对应于一个探测模块中的一个闪烁晶体的CH地址编码的数据集合。
在一些实施例中，筛选属于同一探测模块的IP地址编码的一组探测数据，具体地，可以对同一符合时间窗内的探测数据进行筛选，记录探测数据对应的探测模块的IP地址编码，将IP地址编码相同即属于同一探测模块的探测数据划分为一组探测数据，基于此，可以将同一符合时间窗内的探测数据划分为若干组探测数据，获得符合位置要求的探测数据。
在一些具体示例中，对于同一符合时间窗内任何一组对应同一探测模块IP地址编码的探测数据，还可以基于闪烁晶体的CH地址编码将该组探测数据划分为若干探测数据子集。
步骤S123，筛选出符合时间窗内的探测数据，在符合时间窗内仅包括两组探测数据。
本领域技术人员应该理解的是，通常，同一符合时间窗内仅包括对应一个IP地址编码的1组探测数据，认为其来自同一单事件；同一符合时间窗内包括对应3个IP地址编码的3组以上探测数据，认为随机事件；同一符合时间窗内仅包括对应2个IP地址编码的2组探测数据，认为可能为符合事件。
在一些具体实施例中，符合时间窗内仅包括两组探测数据，其中，两组探测数据位于同一时间窗符合时间窗内且仅对应两个探测模块的IP地址编码。
在一些实施例中，步骤S123包括：筛选出符合时间窗内的探测数据，在同一符合时间窗内仅包括对应两个探测模块的IP地址编码的两组探测数据。
在一些实施例中，筛选出同一符合时间窗内仅包括对应两个探测模块的IP地址编码的两组探测数据，包括：统计各符合时间窗内各组探测数据对应的各IP地址编码的数量；筛选出同一符合时间窗内仅包括对应两个IP地址编码的两组探测数据的符合时间窗。
通过该步骤，可以将同一符合时间窗内仅包括一组以及包括3组以上探测数据的符合时间窗过滤掉，以去除散射事件、随机事件等干扰事件，方便后续有效甄别真符合事件。
步骤S124，设定能窗，基于两组探测数据各自对应的能量和与能窗的上限能量阈值的关系，筛选出同一符合时间窗内对应的能量和不超过上限能量阈值的两组探测数据。
在一些实施例中，能窗基于先验信息确定，为包括下限能量阈值和上限能量阈值的能量区间。例如，对于湮灭事件产生的两个伽马光子，对应的能窗可以设置为420Kev～600Kev。
在一些实施例中，步骤S124包括：设定能窗；对同一符合时间窗内的两组探测数据，基于两组探测数据各自对应的能量和与能窗的上限能量阈值的关系进行筛选：若两组探测数据中至少有一组对应的能量和超过上限能量阈值，则舍掉该符合时间窗内的探测数据；若两组探测数据各自对应的能量和均不超过上限能量阈值，则保留该符合时间窗内的探测数据；其中，每组探测数据对应的能量和为该组探测数据包括的各探测数据子集对应的沉积能量之和，各探测数据子集对应的沉积能量基于对脉冲波形进行积分获取，所述脉冲波形利用各探测数据子集拟合获取；所述探测数据子集为对应于一个探测模块中的一个闪烁晶体的CH地址编码的数据集合。
在一些示例中，对同一符合时间窗内的两组探测数据，基于两组探测数据各自对应的能量和与能窗的上限能量阈值的关系进行筛选，包括基于闪烁晶体的CH地址编码，将对应同一探测模块IP地址编码的每组探测数据划分为若干探测数据子集，即一个闪烁晶体CH地址编码对应一个探测数据子集，同一闪烁晶体CH地址编码对应的探测数据子集对应的沉积能量即为该闪烁晶体的沉积能量。
在一些示例中，对应同一IP地址编码的每组探测数据对应的能量和为该组探测数据包括的各探测数据子集对应的沉积能量之和，或者说属于该IP地址编码的各闪烁晶体沉积能量之和，即为该探测模块对应的真单事件对应的能量。例如，在一次湮灭事件中产生两个伽马光子，第一个伽马光子被IP地址编码为IP1的探测模块的探测器探测到，同一符合时间窗内对应探测模块IP1的一组探测数据，划分为对应地址编码为CH1、CH2的闪烁晶体对应的探测数据子集a1、a2，探测模块IP1探测到的单事件的能量，即为闪烁晶体CH1、CH2对应的探测数据子集a1、a2的能量之和E1；第二个伽马光子被IP地址编码为IP2的探测模块的探测器探测到，同一符合时间窗内对应探测模块IP2的一组探测数据，划分为对应CH3、CH4、CH5的闪烁晶体对应的探测数据子集b1、b2，b3，探测模块IP2探测到的单事件的能量，即为闪烁晶体CH3-CH5对应的探测数据子集b1、b2，b3的能量之和E2，将E1、E2与能窗的上限能量阈值比较，若E1、E2均不超过上限能量阈值，则保留该符合时间窗对应的探测数据；否则，舍掉该符合时间窗对应的探测数据。
在一些具体实施例中，各探测数据子集对应的沉积能量基于对脉冲波形进行积分获取，可以采用定积分或重采样后数值积分的方式获得脉冲能量信息，具体可以参考现有技术，在此不作赘述。关于脉冲波形利用各探测数据子集拟合获取也可以参考现有技术，在此不作赘述。
步骤S125，对筛选出的符合时间窗内的两组探测数据进行分析，判断各组探测数据是否对应康普顿锥。
在一些实施例中，步骤S125包括：基于两组探测数据各自对应的探测数据子集的数量判断各组探测数据是否对应康普顿锥；所述探测数据子集为对应于一个探测模块中的一个闪烁晶体的CH地址编码的数据集合。
在一些实施例中，基于两组探测数据各自对应的探测数据子集的数量判断各组探测数据是否对应康普顿锥，包括：若其中一组探测数据包括两个以上探测数据子集，则该组探测数据对应康普顿锥；若其中一组探测数据仅包括一个探测数据子集，则该组探测数据不对应康普顿锥。
在一些实施例中，两组探测数据各自对应的康普顿锥的数量为0或1，同一符合时间窗内的两组探测数据对应的康普顿锥的数量为0、1或2。继续参考步骤S120所述示例，探测模块一IP1对应探测数据子集a1、a2，探测模块IP2对应探测数据子集b1、b2，b3，探测模块一IP1、探测模块二IP2对应的两组探测数据均包括两个以上探测数据子集，则同一符合时间窗内该两组探测数据对应的康普顿的数量为2。在另外一些示例中，比如，若同一符合时间窗内的两组探测数据分别对应探测模块三IP3、探测模块四IP4，探测模块三IP3对应探测数据子集c1，探测模块四IP4对应探测数据子集d1、d2，探测模块IP3、IP4对应的两组探测数据中只有一组探测数据包括两个以上探测数据子集，则同一符合时间窗内的两组探测数据对应的康普顿锥的数量为1。若同一符合时间窗内的两组探测数据分别对应探测模块五IP5、探测模块六IP6，探测模块五IP5对应探测数据子集e1，探测模块六四IP6对应探测数据子集f6，探测模块IP5、IP6对应的两组探测数据均仅包括一个探测数据子集，则同一符合时间窗内的两组探测数据对应的康普顿锥的数量为0。
步骤S130，基于发生晶体间散射的散射光子的散射角和散射光子的飞行方向确定康普顿锥；所述散射光子的散射角和散射光子的飞行方向基于筛选出的一组或两组探测数据确定。
在一些实施例中，康普顿锥为以散射光子的飞行方向为旋转轴，以散射光子的散射角为旋转角的圆锥，圆锥的母线方向为入射光子的方向。
在一些实施例中，本领域技术人员可以理解的是，由于伽马光子被探测模块的探测器探测到，且在闪烁晶体中发生康普顿散射时，散射光子可能会因为改变飞行方向而进入相邻的闪烁晶体，并在后者发生能量沉积。可以根据这种现象，计算或分析出发生康普顿散射时的散射角和散射光子的飞行方向，以此确定伽马光子入射方向的集合(即康普顿锥对应的圆锥)，并据此来判断该伽马光子是否在FOV中发生了散射。
在一些实施例中，确定康普顿锥包括：
基于对应康普顿锥的各组探测数据获取散射光子发生散射时对应的沉积能量；
所述散射光子的散射角基于入射光子的能量和散射光子发生散射时对应的沉积能量获取。
在一些实施例中，入射光子的能量基于先验信息确定。
在一些实施例中，对应康普顿锥的一组探测数据，指的是对应同一IP探测模块的探测数据包括两个以上探测数据子集，探测数据子集与探测模块的探测器的闪烁晶体对应。即，同一探测模块的探测器的两个以上闪烁晶体对应探测数据子集，则该探测模块对应的该组探测数据对应康普顿锥。继续参见上文步骤S124、步骤S130所示示例，同一符合时间窗内包括两组探测数据，分别对应探测模块IP1和探测模块IP2，探测模块IP1对应的探测数据包括探测数据子集a1、a2，探测数据子集a1、a2对应地址编码为CH1、CH2的闪烁晶体，探测模块IP2对应的探测数据包括探测数据子集b1、b2，b3，则同一符合时间窗内该两组探测数据各自对应康普顿锥。
在一些实施例中，散射光子第一次发生散射时对应的沉积能量，指的是初次沉积能量的闪烁晶体对应的沉积能量，即湮灭事件产生的伽马光子首次入射的探测器的该闪烁晶体时沉积的能量。继续承接上述示例，以对于探测模块IP1对应的康普顿锥为例，若探测数据子集a1对应的闪烁晶体CH1为初次沉积能量的闪烁晶体，探测数据子集a2对应的闪烁晶体CH2为第二次沉积能量的闪烁晶体，则探测数据子集a1对应的能量即为散射光子第一次发生散射时对应的沉积能量。
在一些实施例中，基于对应康普顿锥的各组探测数据获取散射光子发生散射时对应的沉积能量，包括：
步骤S1310，统计每组探测数据包括的各探测数据子集对应的沉积能量之和。
在一些实施例中，统计每组探测数据包括的各探测数据子集对应的沉积能量之和，包括计算每组探测数据包括的各探测数据子集各自对应的沉积能量，具体可以包括：基于各探测数据子集还原其对应的脉冲波形，并对脉冲波形进行积分计算各探测数据子集对应的沉积能量。具体操作可以参考现有技术，在此不做赘述。
在一些实施例中，获取每组探测数据包括的各探测数据子集各自对应的沉积能量后，可以计算该组探测数据包括的各探测数据子集对应的沉积能量之和。
在一些实施例中，统计每组探测数据包括的各探测数据子集对应的沉积能量之和，包括：基于各探测数据子集还原其对应的脉冲波形，并对脉冲波形进行积分计算各探测数据子集对应的沉积能量。具体操作可以参考现有技术，在此不作赘述。
步骤S1320，对每组探测数据按照时间信息排序，以初始时间排在第一位的探测数据子集作为发生散射时对应的探测数据子集；从每组探测数据包括的各探测数据子集对应的沉积能量中，选取初始时间排在第一位的探测数据子集对应的沉积能量作为散射光子发生散射时对应的沉积能量。
在一些实施例中，参见上文可知，探测数据子集为对应于一个探测模块中的一个闪烁晶体的CH地址编码的数据集合。
在一些具体示例中，比如继续承接上述示例，以探测模块IP2对应的康普顿锥为例，计算探测模块IP2对应的一组探测数据包括的探测数据子集b1、b2，b3各自对应的沉积能量e1、e2、e3，对探测数据子集b1、b2，b3按照其各自的初始时间排序，具体地，如探测数据子集b1包括4个阈值-时间对(Vb11，tb11)～(Vb14，tb14)，探测数据子集b2包括4个阈值-时间对(Vb21，tb21)～(Vb24，tb24)，探测数据子集b3包括4个阈值-时间对(Vb31，tb31)～(Vb34，tb34)，如果探测数据子集b1、b2，b3初始时间tb11、tb21和tb31的排列顺序为：初始时间tb11排在第一位、初始时间tb21排在第二位、初始时间tb31排在第三位，那么探测数据子集b1对应的沉积能量为散射光子发生散射时对应的沉积能量。
在一些实施例中，基于对应康普顿锥的各组探测数据获取散射光子发生散射时对应沉积能量后，可以基于入射光子的能量和散射光子发生散射时对应的沉积能量获取散射角。
在一些实施例中，获取散射角的公式如下：
其中Eγ是入射光子的能量，Es是散射光子发生散射时对应的沉积能量，me是电子质量，c是光速，θ是散射角。
在一些实施例中，散射光子的飞行方向基于发生晶体间散射时对应的第一次发生能量沉积位置和散射光子第二次发生能量沉积位置确定，所述散射光子第一次发生能量沉积位置和散射光子第二次发生能量沉积位置的连线方向为散射光子的飞行方向。
在一些实施例中，对每组探测数据按照时间信息排序，以初始时间排在第一位的探测数据子集作为第一次发生能量沉积时对应的第一探测数据子集，基于第一探测数据子集获取的能量沉积位置为散射光子第一次发生能量沉积位置；以初始时间排在第二位的探测数据作为第二次发生能量沉积时对应的第二探测数据子集，基于第二探测数据子集获取的能量沉积位置为所述散射光子第二次发生能量沉积位置。
在一些实施例中，参见上文可知，探测数据子集为对应于一个探测模块中的一个闪烁晶体的CH地址编码的数据集合。
在一些实施例中，如继续承接步骤S1420所示示例，湮灭事件产生的第二伽马光子γ2被探测模块二IP2探测到，且该光子在探测模块二IP2内发生了两次散射，探测模块二IP2对应的一组探测数据包括探测数据子集b1、b2，b3，探测数据子集b1、b2，b3分别对应地址编码为CH3、CH4、CH5的闪烁晶体，如果探测数据子集b1、b2，b3初始时间tb11、tb21和tb31的排列顺序为：初始时间tb11排在第一位、初始时间tb21排在第二位、初始时间tb31排在第三位，那么基于探测数据子集b1获取散射光子第一次发生能量沉积位置，基于探测数据子集b2获取散射光子第二次发生能量沉积位置。
在一些实施例中，能量沉积位置基于对应康普顿锥的各组探测数据包括的位置信息及对应康普顿锥的各组探测数据对应的反应深度信息获取。
在一些实施例中，反应深度为散射光子沉积至闪烁晶体的深度。
基于对应康普顿锥的各组探测数据包括的位置信息其及对应康普顿锥的各组探测数据对应的反应深度信息获取，包括：基于探测数据对应的探测模块的IP地址编码及闪烁晶体的CH地址编码，确定散射光子沉积的闪烁晶体，基于反应深度信息确定散射光子在闪烁晶体上的能量沉积位置。
在一些实施例中，反应深度基于双端读出DOI探测器或单端读出DOI探测器获取。具体可以参考现有技术，在此不做赘述。
在一些实施例中，散射光子第一次发生能量沉积位置，为基于第一探测数据子集及其对应的反应深度信息获取的散射光子在探测模块的闪烁晶体阵列的第一闪烁晶体上的能量沉积位置；散射光子第二次发生能量沉积位置，为基于第二探测数据子集及其对应的反应深度信息获取的散射光子在同一探测模块的闪烁晶体阵列的第二闪烁晶体上的能量沉积位置，其中，所述能量沉积位置为闪烁晶体上的能量沉积深度对应的深度截面中心位置，闪烁晶体上第一次发生能量沉积位置与第二次发生能量沉积位置的连线方向为散射光子的飞行方向。
在一些实施例中，根据DOI信息可以得知入射伽马光子在沉积能量的闪烁晶体中发生康普顿散射的深度，通常，认为发生康普顿散射的位置为闪烁晶体中该深度截面的中心位置。根据DOI信息获取入射伽马光子在初次沉积能量的闪烁晶体中发生第一次康普顿散射的深度，确定第一次发生康普顿散射的位置为该闪烁晶体中该深度截面的中心位置；同样，根据DOI信息获取入射伽马光子在第二次沉积能量的闪烁晶体中发生第二次康普顿散射的深度，确定第二次发生康普顿散射的位置为该闪烁晶体中该深度截面的中心位置，第一次发生康普顿散射的位置与第二次发生康普顿散射的位置的连线所在方向即为散射光子飞行的方向。
在一些具体示例中，如继续承接上述示例，探测模块二IP2包括的一组探测数据包括的测数据子集b1、b2，b3分别对应地址编码为CH3、CH4、CH5的闪烁晶体，如果探测数据子集b1、b2，b3初始时间tb11、tb21和tb31的排列顺序为：初始时间tb11排在第一位、初始时间tb21排在第二位、初始时间tb31排在第三位，那么基于探测数据子集b1获取散射光子第一次发生能量沉积位置，即闪烁晶体CH3，基于探测数据子集b2获取散射光子第二次发生能量沉积位置，即闪烁晶体CH4。本领域技术人员可以理解的是，不考虑反应深度的情况下，默认散射光子第一次发生能量沉积的位置为闪烁晶体CH3的端面表面的中心位置，散射光子第二次发生能量沉积的位置为闪烁晶体CH4的端面表面的中心位置，进一步地，在获取反应深度信息后，假定反应深度为h，可以将散射光子第一次发生能量沉积的位置确定为闪烁晶体CH3的距离端面表面的中心位置为h的截面的中心位置P1，将散射光子第二次发生能量沉积的位置确定为闪烁晶体CH4的距离端面表面的中心位置为h的截面的中心位置P2，P1与P2的连线所在的方向即为散射光子的飞行方向。
下面结合一个具体示例说明结合散射光子的飞行方向和散射角确定康普顿锥的方法。
在图3所示示例为例，O点是入射伽马光子在闪烁晶体中初次沉积能量的位置，A点是散射光子在闪烁晶体中第二次沉积能量的位置，θ是散射角，其中，OA连线所在的方向即为散射光子的飞行方向，以表征散射光子的飞行方向的OA为旋转轴，以散射角θ为旋转角构成圆锥OBC，其母线认为是入射光子的飞行方向，该圆锥可称为该伽马光子的康普顿锥。基于此，可以确定伽马光子的入射方向在一个以散射光子的飞行方向OA为旋转轴，散射角θ为旋转角的圆锥上。
基于上述步骤，可以准确地获取散射光子的散射角和散射光子的飞行方向，从而可以准确地获取各组探测数据对应的康普顿锥，以便于基于康普顿锥甄别真符合事件，实现低能真事件数据的有效利用，助于后续提升图像重建质量。
应当注意的是，上述有关图2中的各个步骤的描述仅仅是为了示例和说明，而不限定本说明书的适用范围。对于本领域技术人员来说，在本说明书的指导下可以对图2中的各个步骤进行各种修正和改变。然而，这些修正和改变仍在本说明书的范围之内。
图4是根据本申请一些实施例所示的基于晶体间散射的康普顿锥获取装置的示例性模块图。如图4所示，基于晶体间散射的康普顿锥获取装置200包括：
数据获取模块210，配置为获取探测数据，所述探测数据包括位置信息、时间信息；
探测数据筛选模块220，配置为基于获取的探测数据，筛选出对应康普顿锥的用于符合的一组或两组探测数据；
康普顿锥确定模块230，配置为基于发生晶体间散射的散射光子的散射角和散射光子的飞行方向确定康普顿锥；所述散射光子的散射角和散射光子的飞行方向基于筛选出的一组或两组探测数据确定。
在一些实施例中，基于晶体间散射的康普顿锥获取装置还包括：
能窗设定模块，配置为设定能窗；
能量和统计模块，配置为统计仅包括两组探测数据的符合时间窗中的每组探测数据对应的能量和。
在一些实施例中，能量和统计模块包括能量计算模块，所述能量计算模块配置为计算每组探测数据包括的各探测数据子集对应的沉积能量。探测数据子集具体参考图2所示基于晶体间散射的康普顿锥获取方法100实施例，在此不作赘述。
在一些实施例中，能量计算模块包括：波形还原模块，配置为基于各探测数据子集还原其对应的脉冲波形；积分模块，配置为对脉冲波形进行积分计算各探测数据子集对应的沉积能量。
波形还原模块、积分模块具体参考现有技术，在此不做赘述。
在一些实施例中，数据获取模块210包括探测模块和采样模块，所述探测模块配置为获取闪烁脉冲信号；所述采样模块所述闪烁脉冲信号进行MVT采样获取所述探测数据，所述探测数据为时间-幅值对。
在一些实施例中，探测模块包括闪烁晶体阵列和光电转换元件，所述探测数据的位置信息包括获取探测数据的探测模块的IP地址编码及闪烁晶体阵列中各闪烁晶体的CH地址编码。
具体地，探测模块和采样模块的具体设计可以参考图2所示基于晶体间散射的康普顿锥获取方法100实施例，在此不作赘述。
在一些实施例中，探测数据筛选模块220，包括：
时间筛选模块，配置为设定符合时间窗，利用符合时间窗对探测数据进行筛选，获取位于若干符合时间窗内的探测数据；
位置筛选模块，配置为基于探测数据的位置信息对同一符合时间窗内的探测数据进行筛选，获取包括若干组探测数据的符合时间窗；
符合时间窗确定模块，配置为筛选出符合时间窗内的探测数据，在符合时间窗内仅包括两组探测数据；
能量筛选模块，配置为基于设定的能窗，基于两组探测数据各自对应的能量和与能窗的上限能量阈值的关系，筛选出同一符合时间窗内对应的能量和不超过上限能量阈值的两组探测数据；
康普顿锥分析模块，配置为对筛选出的符合时间窗内的两组探测数据进行分析，判断各组探测数据是否对应康普顿锥。
在一些实施例中，位置筛选模块进一步配置为筛选属于同一探测模块的IP地址编码的一组探测数据，并基于闪烁晶体的CH地址编码将该组探测数据划分为若干探测数据子集。
在一些实施例中，符合时间窗确定模块进一步配置为筛选出仅包括两组探测数据的符合时间窗，其中，两组探测数据位于同一符合时间窗内仅对应两个探测模块的IP地址编码。
在一些实施例中，能量筛选模块进一步配置为对同一符合时间窗内的两组探测数据，基于两组探测数据各自对应的能量和与能窗的上限能量阈值的关系进行筛选：若两组探测数据中至少有一组探测数据对应的能量和超过上限能量阈值，则舍掉该符合时间窗；若两组探测数据各自对应的能量和均不超过上限能量阈值，则保留该符合时间窗；其中，每组探测数据对应的能量和为该组探测数据包括的各探测数据子集对应的沉积能量之和，各探测数据子集对应的沉积能量基于对脉冲波形进行积分获取，所述脉冲波形利用各探测数据子集拟合获取。探测数据子集具体参考图2所示基于晶体间散射的康普顿锥获取方法100实施例，所述探测数据子集为对应于一个探测模块中的一个闪烁晶体的CH地址编码的数据集合。
在一些实施例中，康普顿锥分析模块进一步配置为基于两组探测数据各自对应的探测数据子集的数量判断各组探测数据是否对应康普顿锥；所述探测数据子集为对应于数据获取模块中一个探测模块中的一个闪烁晶体的CH地址编码的数据集合。
在一些实施例中，康普顿锥分析模块包括：
探测数据数量统计模块，配置为统计每组探测数据包括的探测数据子集的数量；
康普顿锥判别模块，配置为基于每组探测数据包括的探测数据子集的数量判别每组数据是否对应康普顿锥：
若两组探测数据中的一组包括两个以上探测数据子集，则该组探测数据对应康普顿锥；
若两组探测数据中的一组仅包括一个探测数据子集，则该组探测数据不对应康普顿锥。
在一些实施例中，康普顿锥确定模块230，进一步配置为以散射光子的飞行方向为旋转轴，以散射光子的散射角为旋转角确定的圆锥为康普顿锥，圆锥的母线方向为入射光子的方向。
在一些实施例中，康普顿锥确定模块230包括：
散射光子飞行方向确定模块，配置为确定发生晶体间散射的散射光子的飞行方向；
散射角确定模块，配置为确定散射光子的散射角。
在一些实施例中，散射角确定模块包括：第一沉积能量获取模块，配置为基于对应康普顿锥的各组探测数据获取散射光子发生散射时对应的沉积能量。
在一些实施例中，能量和统计模块进一步配置为统计每组探测数据对应的能量和，所述每组探测数据对应的能量和为该组探测数据包括的各探测数据子集对应的沉积能量之和；参见上文可知，探测数据子集为对应于数据获取模块中一个探测模块中的一个闪烁晶体的CH地址编码的数据集合。
在一些实施例中，基于晶体间散射的康普顿锥获取装置还包括：时间排序模块，配置为对每组探测数据按照时间信息排序，包括：以每组探测数据包括的各探测数据子集的初始时间排序。
在一些实施例中，第一沉积能量获取模块进一步配置为对每组探测数据按照时间信息排序，以初始时间排在第一位的探测数据子集作为发生散射时对应的探测数据子集；从能量计算模块获取的每组探测数据包括的各探测数据子集对应的沉积能量中，选取初始时间排在第一位的探测数据子集对应的沉积能量作为散射光子发生散射时对应的沉积能量。
在一些实施例中，散射角确定模块还包括散射角计算模块，配置为基于入射光子的能量和散射光子第一次发生散射时对应的沉积能量获取散射角。
在一些实施例中，散射角计算模块进一步配置为基于以下公式计算散射角：
其中Eγ是入射光子的能量，Es是散射光子发生散射时对应的沉积能量，me是电子质量，c是光速，θ是散射角。
在一些实施例中，散射光子飞行方向确定模块，包括：
能量沉积位置确定模块，配置为确定发生晶体间散射时对应的第一次发生能量沉积位置和散射光子第二次发生能量沉积位置确定，所述散射光子第一次发生能量沉积位置和散射光子第二次发生能量沉积位置的连线方向为散射光子的飞行方向。
在一些实施例中，基于晶体间散射的康普顿锥获取装置还包括：飞行数据确定模块，配置为：
以初始时间排在第一位的探测数据子集作为第一次发生能量沉积时对应的第一探测数据子集，基于第一探测数据子集获取的能量沉积位置为散射光子第一次发生能量沉积位置；以初始时间排在第二位的探测数据子集作为第二次发生能量沉积时对应的第二探测数据子集，基于第二探测数据子集获取的能量沉积位置为所述散射光子第二次发生能量沉积位置。
在一些实施例中，能量沉积位置确定模块进一步配置为基于对应康普顿锥的各组探测数据包括的位置信息及对应康普顿锥的各组探测数据对应的反应深度信息获取所述能量沉积位置。
在一些实施例中，反应深度为散射光子沉积至闪烁晶体的深度。在一些实施例中，反应深度基于双端读出DOI探测器或单端读出DOI探测器获取，具体可以参考现有技术，在此不做赘述。
在一些实施例中，能量沉积位置确定模块进一步配置为：
基于对应康普顿锥的各组探测数据对应的探测模块的IP地址编码及闪烁晶体的CH地址编码，确定散射光子沉积的闪烁晶体，基于反应深度信息确定散射光子在闪烁晶体上的能量沉积位置。
在一些实施例中，基于晶体间散射的康普顿锥获取装置还包括：
地址编码识别模块，配置为识别第一探测数据子集对应的探测模块的IP地址编码及其闪烁晶体阵列的第一闪烁晶体的CH地址编码；识别第二探测数据子集对应的该探测模块的闪烁晶体阵列的第二闪烁晶体的CH地址编码；
反应深度探测模块，配置为获取第一闪烁晶体、第二闪烁晶体对应的反应深度信息。
在一些实施例中，能量沉积位置确定模块，进一步配置为基于第一探测数据子集对应的第一闪烁晶体、第二探测数据子集对应的第二闪烁晶体对应的反应深度信息，确定散射光子第一次发生能量沉积时在第一闪烁晶体上的能量沉积位置、第二次发生能量沉积时在第二闪烁晶体上的能量沉积位置，其中，所述能量沉积位置为闪烁晶体上的能量沉积深度对应的深度截面中心位置，闪烁晶体上第一发生能量沉积位置与第二发生能量沉积位置的连线为散射光子的飞行方向。
在一些实施例中，反应深度探测模块为双端读出DOI探测器或单端读出DOI探测器。双端读出DOI探测器或单端读出DOI探测器具体参考现有技术，在此不作赘述。
在图4所示的实施例中，可以准确地获取散射光子的散射角和散射光子的飞行方向，从而可以准确地获取各组探测数据对应的康普顿锥，以便于基于康普顿锥甄别真符合事件，实现低能真事件数据的有效利用，有助于后续提升图像重建质量。
在本申请实施例中，基于晶体间散射的康普顿锥获取装置200可用于实施基于晶体间散射的康普顿锥获取方法100或本文其他实施例所述的方法，并且可以选择性地结合基于晶体间散射的康普顿锥获取方法100或其他方法的特征，反之亦然。
在一些实施例中，本申请还提供了一种数字化***，包括图4实施例所述的基于晶体间散射的康普顿锥获取装置200。
在一些具体实施例中，数字化***可以为PET***，也可以为PET/CT或PET/MRI，但不限于此。
在本申请所述的数字化***的实施例中，可以准确地获取散射光子的散射角和散射光子的飞行方向，从而可以准确地获取各组探测数据对应的康普顿锥，以便于基于康普顿锥甄别真符合事件，实现低能真事件数据的有效利用，有助于后续提升图像重建质量。
在本申请实施例中，数字化***可用于实施基于晶体间散射的康普顿锥获取方法100或本文其他实施例所述的方法，并且可以选择性地结合基于晶体间散射的康普顿锥获取方法100或其他方法的特征，反之亦然。
在本申请实施例中，数字化***可还可以以不矛盾的方式包括基于晶体间散射的康普顿锥获取装置200，或者可以与基于晶体间散射的康普顿锥获取装置200结合得到新的实施例，反之亦然。
在一些实施例中，本申请还提供了一种数字化设备，其可包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时可以实现上述实施例中任一项所述的基于晶体间散射的康普顿锥获取方法的步骤。
尽管未示出，在一些实施例中还提供一种计算机可读存储介质，存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中任一项所述的基于晶体间散射的康普顿锥获取方法的步骤。该计算机程序包含组成根据本申请实施例的装置的各个程序模块/单元，各个程序模块/单元构成的计算机程序被执行时能够实现与上述实施例中描述的方法中的各个步骤所对应的功能。该计算机程序还可在如本申请实施例所述的电子设备上运行。
本文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。
同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本申请中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
此外，本领域技术人员可以理解，本申请的各方面可以通过若干具有可专利性的种类或情况进行说明和描述，包括任何新的和有用的工序、机器、产品或物质的组合，或对他们的任何新的和有用的改进。相应地，本申请的各个方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微码等)执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为“数据块”、“模块”、“引擎”、“单元”、“组件”或“***”。此外，本申请的各方面可能表现为位于一个或多个计算机可读介质中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编码。
计算机存储介质可能包含一个内含有计算机程序编码的传播数据信号，例如在基带上或作为载波的一部分。该传播信号可能有多种表现形式，包括电磁形式、光形式等，或合适的组合形式。计算机存储介质可以是除计算机可读存储介质之外的任何计算机可读介质，该介质可以通过连接至一个指令执行***、装置或设备以实现通讯、传播或传输供使用的程序。位于计算机存储介质上的程序编码可以通过任何合适的介质进行传播，包括无线电、电缆、光纤电缆、RF、或类似介质，或任何上述介质的组合。
本申请各部分操作所需的计算机程序编码可以用任意一种或多种程序语言编写，包括面向对象编程语言如Java、Scala、Smalltalk、Eiffel、JADE、Emerald、C++、C#、VB.NET、Python等，常规程序化编程语言如C语言、Visual Basic、Fortran 2003、Perl、COBOL 2002、PHP、ABAP，动态编程语言如Python、Ruby和Groovy，或其他编程语言等。该程序编码可以完全在用户计算机上运行、或作为独立的软件包在用户计算机上运行、或部分在用户计算机上运行部分在远程计算机运行、或完全在远程计算机或服务器上运行。在后种情况下，远程计算机可以通过任何网络形式与用户计算机连接，比如局域网(LAN)或广域网(WAN)，或连接至外部计算机(例如通过因特网)，或在云计算环境中，或作为服务使用如软件即服务(SaaS)。
此外，除非权利要求中明确说明，本申请所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本申请流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本申请实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的***组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的***。
同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。
针对本申请引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本申请作为参考。与本申请内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本申请权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本申请中的)也除外。需要说明的是，如果本申请附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本申请所述内容有不一致或冲突的地方，以本申请的描述、定义和/或术语的使用为准。
最后应说明的是：以上所述仅为本申请的示例实施例而已，并不用于限制本申请，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (27)

1.一种康普顿锥获取方法，其特征在于，所述康普顿锥获取方法包括：
获取探测数据，所述探测数据包括位置信息、时间信息；
基于获取的探测数据，筛选出对应康普顿锥的用于符合的一组或两组探测数据；
基于发生晶体间散射的散射光子的散射角和散射光子的飞行方向确定康普顿锥；所述散射光子的散射角和散射光子的飞行方向基于筛选出的一组或两组探测数据确定。
2.根据权利要求1所述的康普顿锥获取方法，其特征在于，获取探测数据包括：
获取闪烁脉冲信号；
对所述闪烁脉冲信号进行采样获取所述探测数据，所述探测数据包括时间-幅值对。
3.根据权利要求2所述的康普顿锥获取方法，其特征在于，所述闪烁脉冲信号基于探测模块获取，所述探测数据的位置信息包括获取探测数据的探测模块的IP地址编码及闪烁晶体阵列中各闪烁晶体的CH地址编码。
4.根据权利要求2所述的康普顿锥获取方法，其特征在于，通过多电压阈值采样方法或者ADC采样方法进行采样。
5.根据权利要求1所述的康普顿锥获取方法，其特征在于，基于获取的探测数据，筛选出对应康普顿锥的用于符合的一组或两组探测数据，包括：
设定符合时间窗，利用符合时间窗对探测数据进行筛选，获取位于若干符合时间窗内的探测数据；
基于探测数据的位置信息对位于同一符合时间窗内的探测数据进行筛选，获取符合位置要求的探测数据；
筛选出符合时间窗内的探测数据，在符合时间窗内仅包括两组探测数据；
设定能窗，基于两组探测数据各自对应的能量和与能窗的上限能量阈值的关系，筛选出同一符合时间窗内对应的能量和不超过上限能量阈值的两组探测数据；
对筛选出的符合时间窗内的两组探测数据进行分析，判断各组探测数据是否对应康普顿锥。
6.根据权利要求5所述的康普顿锥获取方法，其特征在于，符合时间窗根据先验信息确定。
7.根据权利要求5所述的康普顿锥获取方法，其特征在于，基于探测数据的位置信息对位于同一符合时间窗内的探测数据进行筛选，包括：筛选属于同一探测模块的IP地址编码的一组探测数据，并基于闪烁晶体的CH地址编码将该组探测数据划分为若干探测数据子集。
8.根据权利要求5所述的康普顿锥获取方法，其特征在于，符合时间窗内仅包括两组探测数据，其中，两组探测数据位于同一符合时间窗内且仅对应两个探测模块的IP地址编码。
9.根据权利要求5所述的康普顿锥获取方法，其特征在于，能窗基于先验信息确定。
10.根据权利要求5或9所述的康普顿锥获取方法，其特征在于，设定能窗，基于两组探测数据各自对应的能量和与能窗的上限能量阈值的关系，筛选出同一符合时间窗内对应的能量和不超过上限能量阈值的两组探测数据，包括：
对同一符合时间窗内的两组探测数据，基于两组探测数据各自对应的能量和与能窗的上限能量阈值的关系进行筛选：若两组探测数据中至少有一组对应的能量和超过上限能量阈值，则舍掉该符合时间窗；若两组探测数据各自对应的能量和均不超过上限能量阈值，则保留该符合时间窗。
11.根据权利要求10所述的康普顿锥获取方法，其特征在于，每组探测数据对应的能量和为该组探测数据包括的各探测数据子集对应的沉积能量之和，各探测数据子集对应的沉积能量基于对脉冲波形进行积分获取，所述脉冲波形利用各探测数据子集拟合获取；所述探测数据子集为对应于一个探测模块中的一个闪烁晶体的CH地址编码的数据集合。
12.根据权利要求5所述的康普顿锥获取方法，其特征在于，对筛选出的符合时间窗内的两组探测数据进行分析，判断各组探测数据是否对应康普顿锥，包括：
基于两组探测数据各自对应的探测数据子集的数量判断各组探测数据是否对应康普顿锥；所述探测数据子集为对应于一个探测模块中的一个闪烁晶体的CH地址编码的数据集合。
13.根据权利要求12所述的康普顿锥获取方法，其特征在于，基于两组探测数据各自对应的探测数据子集的数量判断各组探测数据是否对应康普顿锥，包括：
若其中一组探测数据包括两个以上探测数据子集，则该组探测数据对应康普顿锥；
若其中一组探测数据仅包括一个探测数据子集，则该组探测数据不对应康普顿锥。
14.根据权利要求1所述的康普顿锥获取方法，其特征在于，所述康普顿锥为以散射光子的飞行方向为旋转轴，以散射光子的散射角为旋转角的圆锥，圆锥的母线方向为入射光子的方向。
15.根据权利要求14所述的康普顿锥获取方法，其特征在于，
基于对应康普顿锥的各组探测数据获取散射光子发生散射时对应的沉积能量；
所述散射光子的散射角基于入射光子的能量和散射光子发生散射时对应的沉积能量获取。
16.根据权利要求15所述的康普顿锥获取方法，其特征在于，基于对应康普顿锥的各组探测数据获取散射光子发生散射时对应的沉积能量，包括：
统计每组探测数据包括的各探测数据子集对应的沉积能量之和；
对每组探测数据按照时间信息排序，以初始时间排在第一位的探测数据子集作为发生散射时对应的探测数据子集；从每组探测数据包括的各探测数据子集对应的沉积能量中，选取初始时间排在第一位的探测数据子集对应的沉积能量作为散射光子第一次发生散射时对应的沉积能量；
所述探测数据子集为对应于一个探测模块中的一个闪烁晶体的CH地址编码的数据集合。
17.根据权利要求16所述的康普顿锥获取方法，其特征在于，统计每组探测数据包括的各探测数据子集对应的沉积能量之和，包括：
基于各探测数据子集还原其对应的脉冲波形，并对脉冲波形进行积分计算各探测数据子集对应的沉积能量。
18.根据权利要求15所述的康普顿锥获取方法，其特征在于，获取散射角的公式如下：
其中Eγ是入射光子的能量，Es是散射光子发生散射时对应的沉积能量，me是电子质量，x是光速，θ是散射角。
19.根据权利要求14所述的康普顿锥获取方法，其特征在于，散射光子的飞行方向基于发生晶体间散射时对应的第一次发生能量沉积位置和散射光子第二次发生能量沉积位置确定，所述散射光子第一次发生能量沉积位置和散射光子第二次发生能量沉积位置的连线方向为散射光子的飞行方向。
20.根据权利要求19所述的康普顿锥获取方法，其特征在于，
对每组探测数据按照时间信息排序，以初始时间排在第一位的探测数据子集作为第一次发生能量沉积时对应的第一探测数据子集，基于第一探测数据子集获取的能量沉积位置为散射光子第一次发生能量沉积位置；
以初始时间排在第二位的探测数据作为第二次发生能量沉积时对应的第二探测数据子集，基于第二探测数据子集获取的能量沉积位置为所述散射光子第二次发生能量沉积位置；
所述探测数据子集为对应于一个探测模块中的一个闪烁晶体的CH地址编码的数据集合。
21.根据权利要求20所述的康普顿锥获取方法，其特征在于，所述能量沉积位置基于对应康普顿锥的各组探测数据包括的位置信息及对应康普顿锥的各组探测数据对应的反应深度信息获取。
22.根据权利要求21所述的康普顿锥获取方法，其特征在于，反应深度为散射光子沉积至闪烁晶体的深度；基于对应康普顿锥的各组探测数据包括的位置信息其及探测数据对应的反应深度信息获取，包括：
基于对应康普顿锥的各组探测数据对应的探测模块的IP地址编码及闪烁晶体的CH地址编码，确定散射光子沉积的闪烁晶体，基于反应深度信息确定散射光子在闪烁晶体上的能量沉积位置。
23.根据权利要求22所述的康普顿锥获取方法，其特征在于，
散射光子第一次发生能量沉积时对应的能量沉积位置，为基于第一探测数据子集及其对应的反应深度信息获取的散射光子在探测模块的闪烁晶体阵列的第一闪烁晶体上的能量沉积位置；
散射光子第二次发生能量沉积时对应的能量沉积位置，为基于第二探测数据子集及其对应的反应深度信息获取的散射光子在同一探测模块的闪烁晶体阵列的第二闪烁晶体上的能量沉积位置，其中，所述能量沉积位置为闪烁晶体上的能量沉积深度对应的深度截面中心位置，闪烁晶体上第一次发生能量沉积位置与第二次发生能量沉积位置的连线方向为散射光子的飞行方向。
24.一种康普顿锥获取装置，其特征在于，包括：
数据获取模块，配置为获取探测数据，所述探测数据包括位置信息、时间信息；
探测数据筛选模块，配置为基于获取的探测数据，筛选出对应康普顿锥的用于符合的一组或两组探测数据；
康普顿锥确定模块，配置为基于发生晶体间散射的散射光子的散射角和散射光子的飞行方向确定康普顿锥；所述散射光子的散射角和散射光子的飞行方向基于筛选出的一组或两组探测数据确定。
25.一种数字化***，其特征在于，包括如权利要求24所述的康普顿锥获取装置。
26.一种数字化设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至23中任一项所述的康普顿锥获取方法的步骤。
27.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至23中任一项所述的康普顿锥获取方法的步骤。
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