Pet/ct幾何配準方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及PET/CT成像技術領域，尤其涉及一種PET/CT幾何配準方法和系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] PET/CT雙模式成像（PET表示正電子發(fā)射計算機斷層掃描，CT表示電子計算機斷 層掃描）可以獲得具有功能信息的PET圖像和具有精細解剖結構信息的CT圖像，兩種圖像 融合可以精確定位病灶位置，提高疾病診斷精確度。2001第一臺商業(yè)化臨床人體PET/CT問 世，目前PET/CT已經(jīng)廣泛應用于臨床疾病診斷，已經(jīng)基本替代了獨立的PET系統(tǒng)。PET/CT 技術也廣發(fā)應用于小動物成像研宄。通常PET探測器和CT探測器安裝在同一機架上，并共 用同一掃描床，病人快速的進行CT掃描后，進行PET掃描。區(qū)別于獨立的PET和CT系統(tǒng)， 一體機的設計減小了病人在不同機器上位置、狀態(tài)的變化。一體機PET/CT通常只需對PET 和CT進行剛性的幾何配準。傳統(tǒng)的幾何配準方法是使用正電子源特別制作的膜體進行PET 和CT成像，對兩種重建圖像進行剛性匹配，得到配準的旋轉(zhuǎn)矩陣和平移向量。但是傳統(tǒng)方 法需要制作含放射源的膜體，制作費時、費力、費錢，不適合于作為每日的臨床檢查。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發(fā)明的 一個目的在于提出一種PET/CT幾何配準方法，該方法可以對PET/CT進行幾何配準，用于機 器定期的標定，該方法不需要制備復雜的多點或多線正電子源，而且所設計的幾何體模型 價格便宜、可重復使用、精度高，而且對操作人員幾乎無輻射劑量。
[0004] 本發(fā)明的第二個目的在于提出一種PET/CT幾何配準系統(tǒng)。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面實施例的PET/CT幾何配準方法，包括以下步 驟：通過CT機對幾何體模型進行常規(guī)成像掃描和重建，以獲得CT重建圖像，其中，所述幾何 體模型由N個不含放射源的幾何體制備而成，且N多3 ;通過PET儀對所述幾何體模型進行 镥本底符合事件的掃描和重建，以獲得镥本底符合圖像；分別提取所述CT重建圖像和所述 镥本底符合圖像中每個所述幾何體的重心；根據(jù)所述幾何體的重心獲取所述CT重建圖像 和所述镥本底符合圖像的重心映射數(shù)據(jù)；根據(jù)所述重心映射數(shù)據(jù)獲取所述镥本底符合圖像 到所述CT重建圖像的旋轉(zhuǎn)矩陣和平移向量，并將所述旋轉(zhuǎn)矩陣和所述平移向量作為PET圖 像到CT圖像的配準參數(shù)。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明實施例的PET/CT幾何配準方法，可以對PET/CT進行幾何配準，用于機 器定期的標定，該方法不需要制備復雜的多點或多線正電子源，而且所設計的幾何體模型 價格便宜、可重復使用、精度高，而且對操作人員幾乎無輻射劑量。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第二方面實施例的PET/CT幾何配準系統(tǒng)，包括：幾何 體模型，其中，所述幾何體模型由N個不含放射源的幾何體制備而成，且N多3 ;CT機，用于 對所述幾何體模型進行常規(guī)成像掃描和重建，以獲得CT重建圖像；PET儀，用于對所述幾何 體模型進行镥本底符合事件的掃描和重建，以獲得镥本底符合圖像；數(shù)據(jù)處理裝置，所述數(shù) 據(jù)處理裝置包括：重心提取模塊，用于分別提取所述CT重建圖像和所述镥本底符合圖像中 每個所述幾何體的重心；映射模塊，用于根據(jù)所述幾何體的重心獲取所述CT重建圖像和所 述镥本底符合圖像的重心映射數(shù)據(jù)；配準參數(shù)獲取模塊，用于根據(jù)所述重心映射數(shù)據(jù)獲取 所述镥本底符合圖像到所述CT重建圖像的旋轉(zhuǎn)矩陣和平移向量。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明實施例的PET/CT幾何配準系統(tǒng)，可以對PET/CT進行幾何配準，用于機 器定期的標定，該系統(tǒng)不需要制備復雜的多點或多線正電子源，而且所設計的幾何體模型 價格便宜、可重復使用、精度高，而且對操作人員幾乎無輻射劑量。
【附圖說明】
[0009] 圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的PET/CT幾何配準方法的流程圖；
[0010] 圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的CT重建圖像的示意圖；
[0011] 圖3是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的PET/CT系統(tǒng)的結構示意圖；
[0012] 圖4是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的通過PET儀對幾何體模型進行镥本底符合事件的 掃描和重建，以獲得镥本底符合圖像的流程圖；
[0013] 圖5是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的镥176的衰變綱圖；
[0014] 圖6是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的分別提取CT重建圖像和镥本底符合圖像中每個 幾何體的重心的流程圖；
[0015] 圖7是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的根據(jù)幾何體的重心獲取CT重建圖像和镥本底符 合圖像的重心映射數(shù)據(jù)的流程圖；
[0016] 圖8是根據(jù)本發(fā)明一個具體實施例的CT重建圖像的橫斷面、冠狀面和矢狀面圖；
[0017] 圖9是根據(jù)本發(fā)明一個具體實施例的根據(jù)旋轉(zhuǎn)矩陣和平移向量將镥本底符合重 建圖像進行旋轉(zhuǎn)和平移后的圖像的橫斷面、冠狀面和矢狀面圖；
[0018] 圖10是根據(jù)本發(fā)明一個具體實施例的將旋轉(zhuǎn)、平移后的镥本底符合重建圖像與 CT重建圖像進行融合后的圖像的橫斷面、冠狀面和矢狀面圖；
[0019] 圖11是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的PET/CT幾何配準系統(tǒng)的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0020] 下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0021] 目前，大部分的PET系統(tǒng)采用LSO、LYSO、LGSO等含镥晶體，天然镥中含有2. 6%的 176Lu同位素，具有天然本底輻射，主要包括一個平均能量596kev的β輻射和級聯(lián)的三個 γ輻射，能量分別為307keV，202keV和89keV。镥本底輻射可以在PET探測器上形成符合 事件。本發(fā)明就是利用該輻射提出了一種PET/CT幾何配準方法和系統(tǒng)。下面結合附圖說 明本發(fā)明實施例的PET/CT幾何配準方法和系統(tǒng)。
[0022] 圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的PET/CT幾何配準方法的流程圖。如圖1所示，本 發(fā)明實施例的PET/CT幾何配準方法，包括以下步驟：
[0023] SlOl，通過CT機對幾何體模型進行常規(guī)成像掃描和重建，以獲得CT重建圖像，其 中，幾何體模型由N個不含放射源的幾何體制備而成，且N多3。
[0024] 在本發(fā)明的一個實施例中，幾何體的材料為高密度材料，幾何體的形狀為球形或 三角形或多邊形。
[0025] 其中，下文對本發(fā)明實施例的PET/CT幾何配準方法進行具體說明時，均以幾何體 模型為金屬球模型為例進行舉例說明。
[0026] 具體地，首先使用高密度的N個金屬球制備金屬球模型，金屬球模型還包括由低 密度物質(zhì)（例如，塑料、泡沫、有機玻璃等）制作而成的固定支架，用于固定支撐金屬球，其 中，為了后續(xù)計算的需要，金屬球的個數(shù)為N多3。其中，金屬球的尺寸和固定支架的尺寸可 依據(jù)PET/CT系統(tǒng)的空間分辨率和系統(tǒng)幾何尺寸進行選擇。
[0027] 在本發(fā)明的一個實施例中，金屬球的材料可以是純金屬的或者是合金的。例如鐵、 鉛、鶴、鋼、鶴合金等。
[0028] 更具體地，在本發(fā)明的一個具體實施例中，采用5個鎢合金球，密度14. 95g/cm3, 一 個直徑l〇mm，4個直徑8mm。
[0029] 進一步地，將金屬球模型置于掃描床中在CT機中進行常規(guī)成像掃描和重建，例 如，在CT機中進行螺旋軌道掃描，采用FDK重建算法進行重建，以獲得CT重建圖像，如圖2 所示。其中，PET/CT系統(tǒng)的結構示意圖如圖3所示。
[0030] S102,通過PET儀對幾何體模型進行镥本底符合事件的掃描和重建，以獲得镥本 底符合圖像。
[0031] 在本發(fā)明的一個實施例中，如圖4所示，S102具體包括：
[0032] S1021，在未放置幾何體模型的條件下，通過PET儀進行預設時間的掃描，以獲得 空氣場符合事件，并獲取空氣場符合事件的list-mode數(shù)據(jù)，其中，PET儀的系統(tǒng)參數(shù)設置 為去掉PET儀的符合能窗的設置并增大符合時間窗。
[0033] 具體地，首先設置PET儀的系統(tǒng)參數(shù)，即去掉PET儀的符合能窗的設置，即獲得所 有觸發(fā)事件，并增大符合時間窗（例如，將符合時間窗調(diào)整至IOns)，確?？梢允占疨ET晶體 中镥本底的符合事件，收集list-mode數(shù)據(jù)。其中，圖5所示為镥176的衰變綱圖。
[0034] 進一步地，在未放置模型的條件下進行長時間（例如，10小時）掃描，獲得空氣場 符合事件，收集空氣場符合事件的list-mode數(shù)據(jù)，以用于后續(xù)實驗數(shù)據(jù)的歸一化矯正。
[0035] S1022,對幾何體模型進行镥本底符合事件的掃描，以獲取幾何體模型的镥本底符 合事件的list-mode數(shù)據(jù)。
[0036] 具體地，例如，將金屬球模型由掃描床移動至PET視野中心，采集2小時镥本底符 合事件，存為list-mode數(shù)據(jù)。
[0037] S1023,將空氣場符合事件的list-mode數(shù)據(jù)和幾何體模型的镥本底符合事件的 list-mode數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)重組，以獲得幾何體模型的三維正弦圖。
[0038] S1024,獲取空氣場符合事件的正弦圖，并根據(jù)空氣場符合事件的正弦圖對幾何體 模型的三維正弦圖進行歸一矯正。
[0039] 具體地，將金屬球模型的三維正弦圖除以空氣場符合事件的正弦圖，以對金屬球 模型的三維正弦圖進行歸一矯正。
[0040] S1025,根據(jù)圖像重建算法對矯正后的幾何體模型的三維正弦圖進行重建，以獲得 镥本底符合圖像。
[0041] 具體地，對矯正后的金屬球模型的三維正弦圖，采用圖像重建算法進行重建，以獲 得镥本底符合圖像。例如，圖像重建算法可以是三維FBP重建算法或3DRP重建算法。
[0042] S103,分別提取CT重建圖像和镥本底符合圖像中每個幾何體的重心。
[0043] 具體地，以金屬球模型包括5個金屬球為例，在本發(fā)明中采用自動重心獲取方法 對CT重建圖像提取5個重心坐標CT n，對镥本底符合模型圖像提取5個重心坐標Lun，η為 1-5。其中，下面對自動重心獲取方法進行詳細說明。
[0044] 在本發(fā)明的一個實施例中，如圖6所示，S103具體包括：
[0045] S1，分別對CT重建圖像和镥本底符合圖像進行平滑處理和去除背景信息處理；
[0046] S2,分別提取處理后的CT重建圖像和镥本底符合圖像的最大值所在位置Ml和 M2 ；
[0047] S3,分別計算以位置Ml和M2為中心、大小為預設值的區(qū)域的重心，并根據(jù)重心對 中心進行更新，并根據(jù)更新后的中心計算大小為預設值的區(qū)域的重心，將更新次數(shù)達到預 設次數(shù)時計算出的重心作為第一個幾何體的重心；
[0048] S4,將以第一個幾何體的重心、大小