平滑化方法以及平滑化裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施方式的平滑化方法包含取得步驟（步驟100）、和平滑化步驟（步驟110、步驟120、步驟130以及步驟140）。取得步驟（步驟100）從由正電子放射斷層攝影（Positron?Emission?Tomography：PET）的PET掃描儀得到的數(shù)據(jù)中，通過延遲同時(shí)計(jì)數(shù)取得隨機(jī)事件數(shù)據(jù)。平滑化步驟（步驟110、步驟120、步驟130以及步驟140）通過使用了使L2標(biāo)準(zhǔn)最小化的基準(zhǔn)的重復(fù)處理，對(duì)上述隨機(jī)事件數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑化處理。
【專利說明】平滑化方法以及平滑化裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明的實(shí)施方式涉及平滑化方法以及平滑化裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在正電子放射斷層攝影(Positron Emission Tomography:PET)的重建中，隨機(jī)推定(random estimation)所使用的最準(zhǔn)確且通常的方法是延遲同時(shí)計(jì)數(shù)窗口推定(delayedcoincidence window estimation)。在該推定中，I 次煙沒(annihilation)中產(chǎn)生的 I 對(duì)光子間(一對(duì)Y (gamma)射線間)的相互關(guān)系被完全排除,結(jié)果,能夠只剩余隨機(jī)事件(randomevent)ο S卩，在PET中，使用同時(shí)計(jì)數(shù)用的時(shí)間窗(time window)所生成的同時(shí)計(jì)數(shù)信息中包含作為被隨機(jī)地同時(shí)計(jì)數(shù)的信息的隨機(jī)同時(shí)計(jì)數(shù)信息。在該隨機(jī)同時(shí)計(jì)數(shù)信息的校正中，一般使用以延遲同時(shí)計(jì)數(shù)為基礎(chǔ)的方法。延遲同時(shí)計(jì)數(shù)是指錯(cuò)開一方的Y射線檢測(cè)事件(event)的信息(計(jì)數(shù)信息)所包含的時(shí)間，對(duì)屬于時(shí)間窗口內(nèi)的2個(gè)Y射線檢測(cè)事件近似進(jìn)行同時(shí)計(jì)數(shù)的方法。在通過延遲同時(shí)計(jì)數(shù)而被同時(shí)計(jì)數(shù)的延遲同時(shí)計(jì)數(shù)信息中，不包含組合了湮沒Y射線的2個(gè)計(jì)數(shù)信息的真的同時(shí)計(jì)數(shù)信息。因此，能夠使用延遲同時(shí)計(jì)數(shù)信息來(lái)估計(jì)同時(shí)計(jì)數(shù)信息所包含的隨機(jī)同時(shí)計(jì)數(shù)信息。通過延遲同時(shí)計(jì)數(shù)從由PET掃描儀(scanner)得到的數(shù)據(jù)(data)(各個(gè)事件的計(jì)數(shù)信息)取得的數(shù)據(jù)成為隨機(jī)事件數(shù)據(jù)。但是，由于受限定的同時(shí)計(jì)數(shù)時(shí)間窗口、和短的收集時(shí)間，在統(tǒng)計(jì)學(xué)上，測(cè)量到的延遲數(shù)據(jù)只實(shí)現(xiàn)真的隨機(jī)數(shù)據(jù)的分布的I個(gè)場(chǎng)面(不連續(xù)、離散的分布)。因此，在沒有被恰適地進(jìn)行處理的情況下，在減去了遲發(fā)同時(shí)計(jì)數(shù)窗口數(shù)據(jù)(根據(jù)延遲同時(shí)計(jì)數(shù)信息得到的聲波圖(sonogram)的圖像或重建圖像的數(shù)據(jù))之后的瞬發(fā)數(shù)據(jù)(prompt data)(根據(jù)使用同時(shí)計(jì)數(shù)用的時(shí)間窗口而生成的同時(shí)計(jì)數(shù)信息得到的聲波圖的圖像或重建圖像的數(shù)據(jù))中，差異(即噪聲(noise))增加。即，由于延遲同時(shí)計(jì)數(shù)信息是離散且有限數(shù)的數(shù)據(jù)，所以統(tǒng)計(jì)噪聲大。在以往的延遲同時(shí)計(jì)數(shù)中，為了估計(jì)隨機(jī)同時(shí)計(jì)數(shù)的連續(xù)分布，需要進(jìn)行平滑化處理。
[0003]為了刪除高頻噪聲，公知有如傅里葉(Fourier)分析那樣，在被均勻采樣(sampling)的數(shù)據(jù)空間中進(jìn)行展開的圖像平滑化處理技術(shù)。但是，在被均勻采樣的空間中沒有直接取得的原始的延遲聲波圖。如果能夠?qū)⒃嫉难舆t聲波圖轉(zhuǎn)換成被均勻采樣的插補(bǔ)后的聲波圖，則大概能夠使用各種標(biāo)準(zhǔn)的平滑化處理技術(shù)。在被均勻插補(bǔ)后的聲波圖空間中對(duì)隨機(jī)聲波圖進(jìn)行了平滑化處理之后，大概能夠向被不規(guī)則采樣的原始的聲波圖空間進(jìn)行逆插補(bǔ)。
[0004]噪聲表示具有噪聲的隨機(jī)聲波圖的頻譜(spectrum)的高頻分量。隨機(jī)聲波圖的平滑化處理能夠通過對(duì)傅里葉區(qū)域的高頻進(jìn)行濾波處理而應(yīng)用。即，隨機(jī)聲波圖的平滑化處理可通過在傅里葉轉(zhuǎn)換后的頻率空間中進(jìn)行高頻除去來(lái)執(zhí)行。但是，平滑化處理還會(huì)對(duì)存在于隨機(jī)聲波圖分布的信號(hào)引起大的變化。例如，平滑化后的結(jié)果是對(duì)高頻除去敏感、變化大。并且，傅里葉方式是信號(hào)的整體(global)表現(xiàn)，如插補(bǔ)后的隨機(jī)聲波圖被限定在包含能夠測(cè)量的所有響應(yīng)線(Line-Of-Response:L0R、也被稱為同時(shí)計(jì)數(shù)線)的蒙片(mask)的內(nèi)側(cè)的隨機(jī)聲波圖的平滑化處理的情況那樣，對(duì)于使用了不規(guī)則的蒙片的圖像而言會(huì)失敗。蒙片表示圖像中的能夠測(cè)量的部位。因此，蒙片的外側(cè)的任意部位不能測(cè)量，像素強(qiáng)度是零。即，由于傅里葉轉(zhuǎn)換是整體轉(zhuǎn)換，所以當(dāng)對(duì)于重建用的有效視野(Field-Of-View:F0V)等區(qū)域應(yīng)用蒙片時(shí)，不能夠使用傅里葉轉(zhuǎn)換。
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本特開2009-42029號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的課題在于，提供一種能夠推定隨機(jī)同時(shí)計(jì)數(shù)的連續(xù)分布的平滑化方法以及平滑化裝置。
[0007]實(shí)施方式的平滑化方法包含取得步驟和平滑化步驟。取得步驟從由正電子放射斷層攝影(Positron Emission Tomography:PET)的PET掃描儀得到的數(shù)據(jù)中，通過延遲同時(shí)計(jì)數(shù)取得隨機(jī)事件數(shù)據(jù)。平滑化步驟通過使用了使L2標(biāo)準(zhǔn)(norm)最小化的基準(zhǔn)的重復(fù)處理，對(duì)上述隨機(jī)事件數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑化處理。
【專利附圖】

【附圖說明】 [0008]圖1是表示隨機(jī)差異減少前后被插補(bǔ)的隨機(jī)聲波圖的圖。
[0009]圖2是表示圖1所示的隨機(jī)差異減少前后的隨機(jī)聲波圖的Φ=64時(shí)的輪廓(profile)白勺圖。
[0010]圖3是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的方法的流程圖。
[0011]圖4是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式所涉及的方法的流程圖。
[0012]圖5是表示執(zhí)行本發(fā)明的實(shí)施方式的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]以下，參照附圖，詳細(xì)說明平滑化方法以及平滑化裝置的實(shí)施方式。如果參照以下的詳細(xì)說明并與附圖建立關(guān)聯(lián)來(lái)考慮，則能夠更完全地理解本說明書所述的實(shí)施方式和附隨其的大量?jī)?yōu)點(diǎn)。其中，附圖作為一個(gè)例子被提供，并不限定本發(fā)明。
[0014]在一個(gè)實(shí)施方式中，提供一種用于對(duì)由正電子放射斷層攝影(Positron EmissionTomography:PET)的PET掃描儀得到的隨機(jī)事件數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑化處理的方法(平滑化方法)以及裝置(平滑化裝置)。一個(gè)實(shí)施方式所涉及的方法包含:取得步驟，從由PET掃描儀得到的數(shù)據(jù)中，通過延遲同時(shí)計(jì)數(shù)取得隨機(jī)事件數(shù)據(jù)；和平滑化步驟，通過使用了使L2標(biāo)準(zhǔn)最小化的基準(zhǔn)的重復(fù)處理，對(duì)上述隨機(jī)事件數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑化處理。進(jìn)行二維的平滑化處理時(shí)的實(shí)施方式所涉及的方法中的取得步驟將作為與t=0對(duì)應(yīng)的初始隨機(jī)事件數(shù)據(jù)的u (S、Φ、?=0)取得為Utl (S、Φ)。而且，進(jìn)行二維的平滑化處理時(shí)的實(shí)施方式所涉及的方法中的平滑步驟包含:2次中心差分計(jì)算步驟，計(jì)算出相對(duì)于s以及Φ的2次中心差分Uss以及Ηφφ ;斜率計(jì)算步驟，使用ut=2 (uss+u$$) - λ (U-Utl)來(lái)計(jì)算由作為恒定的參數(shù)的λ定義的斜率Ut ;更新步驟，當(dāng)設(shè)正數(shù)的At為最初重復(fù)時(shí)的h為O時(shí),使用u (S、Φ、t2)=u (S、(KtJ+AtUt，對(duì)隨機(jī)事件數(shù)據(jù)進(jìn)行更新；和重復(fù)步驟，重復(fù)“2次中心差分計(jì)算步驟、斜率計(jì)算步驟、以及更新步驟”，直到從上次重復(fù)起的u (S、Φ、?)的變化比規(guī)定的閾值小為止。
[0015]并且，在上述方法的實(shí)施方式中，λ是0.05與2.0之間的值。或者，在上述方法的實(shí)施方式中，λ是O與0.01之間的值。另外，在上述的方法中，At是0.05與0.1之間的值。另外，在上述的方法中，u (S、Φ、?)在由以下的式(I)得到的值比上述規(guī)定的閾值小時(shí)收斂。
[0016]【數(shù)學(xué)公式I】
[0017]
【權(quán)利要求】
1.一種平滑化方法，其特征在于，包含: 取得步驟，從由正電子放射斷層攝影的PET掃描儀得到的數(shù)據(jù)中，通過延遲同時(shí)計(jì)數(shù)取得隨機(jī)事件數(shù)據(jù)；和 平滑化步驟，通過使用了使L2標(biāo)準(zhǔn)最小化的基準(zhǔn)的重復(fù)處理，對(duì)上述隨機(jī)事件數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑化處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平滑化方法，其特征在于， 上述取得步驟將作為與t=0對(duì)應(yīng)的初始隨機(jī)事件數(shù)據(jù)的u (S、Φ、?=0)取得為Utl (S、Φ )， 上述平滑化步驟包含: 2次中心差分計(jì)算步驟，計(jì)算對(duì)于s以及Φ的2次中心差分Uss以及; 斜率計(jì)算步驟，使用Ut=2 (uss+u$$)-A (U-Utl)來(lái)計(jì)算由作為恒定的參數(shù)的λ定義的斜率Ut ; 更新步驟，當(dāng)設(shè)正數(shù)的At為最初重復(fù)時(shí)的h為O時(shí),使用u (S、(Kt2)=U(S、來(lái)對(duì)隨機(jī)事件數(shù)據(jù)進(jìn)行更新；以及 重復(fù)步驟，重復(fù)進(jìn)行上述2次中心差分計(jì)算步驟、上述斜率計(jì)算步驟以及上述更新步驟,直到從上次的重復(fù)起的u (S、Φ、?)的變化比規(guī)定的閾值小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平滑化方法，其特征在于， 上述取得步驟將作為與t=0對(duì)應(yīng)的初始隨機(jī)事件數(shù)據(jù)的u (S、Φ、ζ、Θ、t=0)取得為U0 ( S、Φ、Z、Θ ), 上述平滑化步驟包含: 2次中心差分計(jì)算步驟，計(jì)算對(duì)于S、Φ、ζ以及Θ的2次中心差分uss、U41 、Uzz以及U 0 0 ; 斜率計(jì)算步驟，使用Ut=2 (Uss+U$$+Uzz+U0 e ) - λ (U_UQ)來(lái)計(jì)算由作為恒定的參數(shù)的λ定義的斜率Ut ; 更新步驟，當(dāng)設(shè)正數(shù)的At為最初重復(fù)時(shí)的為O時(shí),使用u (S、Φ、ζ、Θ、t2) =u (s> Φ > ζ> θ、ti)+Atut對(duì)隨機(jī)事件數(shù)據(jù)進(jìn)行更新；以及 重復(fù)步驟，重復(fù)進(jìn)行上述2次中心差分計(jì)算步驟、上述斜率計(jì)算步驟、以及上述更新步驟,直到從上次的重復(fù)起的u (S、Φ、ζ、Θ、t)的變化比規(guī)定的閾值小。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的平滑化方法，其特征在于， λ是0.05與2.0之間的值。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的平滑化方法，其特征在于， λ是O與0.01之間的值。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的平滑化方法，其特征在于， At是0.05與0.1之間的值。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的平滑化方法，其特征在于， u (S、Φ、?)在由以下的式(I)得到的值小于上述規(guī)定的閾值時(shí)收斂， 【式I】
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的平滑化方法，其特征在于， u (S、Φ、ζ、Θ、t)在由以下的式(2)得到的值小于上述規(guī)定的閾值時(shí)收斂，
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的平滑化方法，其特征在于， 上述平滑化方法還包含蒙片步驟，該蒙片步驟應(yīng)用蒙片，以使上述初始隨機(jī)事件數(shù)據(jù)被限定在包含由上述PET掃描儀能夠測(cè)量的所有響應(yīng)線的區(qū)域。
10.一種平滑化裝置，其特征在于， 具備處理電路， 該處理電路執(zhí)行以下處理:取得處理，從由正電子放射斷層攝影的PET掃描儀得到的數(shù)據(jù)中，通過延遲同時(shí)計(jì)數(shù)取得隨機(jī)事件數(shù)據(jù)；和 平滑化處理，通過使用了使L2標(biāo)準(zhǔn)最小化的基準(zhǔn)的重復(fù)處理，對(duì)上述隨機(jī)事件數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑化。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的平滑化裝置，其特征在于， 上述處理電路在上述取得處理中，將作為與t=0對(duì)應(yīng)的初始隨機(jī)事件數(shù)據(jù)的u (S、Φ、t=0)取得為 U0 (S、Φ ), 在上述平滑化處理中，執(zhí)行以下處理: 2次中心差分計(jì)算處理，計(jì)算對(duì)于s以及Φ的2次中心差分Uss以及U41 Φ ; 斜率計(jì)算處理，使用Ut=2 (uss+u$$)-A (U-Utl)來(lái)計(jì)算由作為恒定的參數(shù)的λ定義的斜率Ut ; 更新處理，當(dāng)設(shè)正數(shù)的At為最初重復(fù)時(shí)的h為O時(shí),使用u (S、(Kt2)=U(S、Φ、h) + Λ tut對(duì)隨機(jī)事件數(shù)據(jù)進(jìn)行更新；以及 重復(fù)處理，重復(fù)進(jìn)行上述2次中心差分計(jì)算處理、上述斜率計(jì)算處理、以及上述更新處理,直到從上次的重復(fù)起的u (S、Φ、?)的變化比規(guī)定的閾值小。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的平滑化裝置，其特征在于， 上述處理電路在上述取得處理中，將作為與t=0對(duì)應(yīng)的初始隨機(jī)事件數(shù)據(jù)的u (S、Φ、ζ、Θ、t=0)取得為 U。(S、Φ、ζ、Θ )， 在上述平滑化處理中，執(zhí)行以下處理: 2次中心差分計(jì)算處理，計(jì)算對(duì)于S、Φ、ζ以及Θ的2次中心差分uss、U41 、Uzz以及U 0 0 ; 斜率計(jì)算處理，使用Ut=2 (Uss+U$$+Uzz+U0 e ) - λ (U-Uci)來(lái)計(jì)算由作為恒定的參數(shù)的λ定義的斜率Ut ; 更新處理，當(dāng)設(shè)正數(shù)的At為最初重復(fù)時(shí)的為O時(shí),使用u (S、Φ、ζ、Θ、t2) =u (s> Φ > ζ> θ、ti)+Atut對(duì)隨機(jī)事件數(shù)據(jù)進(jìn)行更新；以及重復(fù)處理，重復(fù)進(jìn)行上述2次中心差分計(jì)算處理、上述斜率計(jì)算處理、以及上述更新處理，直到從上次的重復(fù)起的u (S、Φ、ζ、Θ、t)的變化小于規(guī)定的閾值。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或者12所述的平滑化裝置，其特征在于， λ是0.05與2.0之間的值。
14.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的平滑化裝置，其特征在于， λ是O與0.01之間的值。
15.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的平滑化裝置，其特征在于， At是0.05與0.1之間的值。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的平滑化裝置，其特征在于， u (S、Φ、?)在由以下的式(3)得到的值小于上述規(guī)定的閾值時(shí)收斂， 【式3】
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的平滑化裝置，其特征在于， u (S、Φ、ζ、Θ、t)在由以下的式(4)得到的值小于上述規(guī)定的閾值時(shí)收斂， 【式4】
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的平滑化裝置，其特征在于， 上述處理電路還執(zhí)行蒙片處理，該蒙片處理應(yīng)用蒙片，以使上述初始隨機(jī)事件數(shù)據(jù)被限定在包含由上述PET掃描儀能夠測(cè)量的所有響應(yīng)線的區(qū)域。
【文檔編號(hào)】G06T3/00GK103534610SQ201380000697
【公開日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年5月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月18日
【發(fā)明者】牛曉鋒, 董云, 王文莉 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝, 東芝醫(yī)療系統(tǒng)株式會(huì)社