一種pet圖像的重建方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及圖像處理領(lǐng)域，尤其是設(shè)及一種PET圖像的重建方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層顯像（英文：Po S i tron Emi S S i on Compu t ed Tomogra地y，PET)是一種常用的醫(yī)學(xué)影像技術(shù)。在PET技術(shù)中，將生物生命代謝中必須的物 質(zhì)標(biāo)記上放射性核素，放射性核素在衰變過(guò)程中釋放出正電子，正電子運(yùn)動(dòng)較小的距離后， 遇到一個(gè)電子后發(fā)生煙滅事件，從而產(chǎn)生方向大致相反的光子對(duì)。因此，通過(guò)晶體上獲得的 投影數(shù)據(jù)探測(cè)光子對(duì)，能夠重建出放射性核素分布的Ξ維圖像（即PET圖像），從而得到放射 性核素在生物生命代謝中聚集的位置，W反映生命代謝活動(dòng)的情況。
[0003] 然而，在重建PET圖像時(shí)，由于正電子的煙滅射程、光子對(duì)的非準(zhǔn)直性、光子對(duì)在晶 體中的透射及散射等原因，會(huì)導(dǎo)致點(diǎn)擴(kuò)散問(wèn)題，影響重建圖像的分辨率和對(duì)比度。為了解決 點(diǎn)擴(kuò)散問(wèn)題，目前重建PET圖像時(shí)會(huì)在投影數(shù)據(jù)或者重建圖像上對(duì)點(diǎn)擴(kuò)散進(jìn)行校正，下面分 別說(shuō)明。
[0004] 在投影數(shù)據(jù)上進(jìn)行校正的重建方式是:根據(jù)關(guān)系式y(tǒng)'=Mx'重建出圖像X'，其中y' 表示投影數(shù)據(jù)，Μ為擴(kuò)散矩陣（即包含擴(kuò)散信息的系統(tǒng)矩陣），由于投影數(shù)據(jù)y'能夠測(cè)得，因 此需要獲得擴(kuò)散矩陣M。擴(kuò)散矩陣Μ的獲取過(guò)程包括:在X/處放置一個(gè)點(diǎn)源，獲得對(duì)應(yīng)的投 影數(shù)據(jù)y/，根據(jù)點(diǎn)源位置X/和投影數(shù)據(jù)y/獲得擴(kuò)散分布f(〇)，f(〇)指的是一個(gè)投影方向 上，點(diǎn)源在投影數(shù)據(jù)上的擴(kuò)散分布，σ為擴(kuò)散分布f(〇)的參數(shù)。通過(guò)重復(fù)上述過(guò)程，得到大量 的點(diǎn)源位置和分別對(duì)應(yīng)的擴(kuò)散參數(shù)0,從而擬合出點(diǎn)源位置與擴(kuò)散參數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系式，根據(jù) 該對(duì)應(yīng)關(guān)系式，就能夠獲得每一個(gè)點(diǎn)源位置對(duì)應(yīng)的擴(kuò)散參數(shù)，從而獲得該投影方向上的擴(kuò) 散矩陣，利用PET系統(tǒng)的對(duì)稱性，根據(jù)一個(gè)投影方向或者多個(gè)投影方向上的擴(kuò)散矩陣，就能 夠得到完整的擴(kuò)散矩陣M。
[0005] 在重建圖像上進(jìn)行校正的重建方式與之類似，區(qū)別在于根據(jù)投影數(shù)據(jù)擬合的是點(diǎn) 源在重建圖像上的擴(kuò)散分布，得到該擴(kuò)散分布中的擴(kuò)散參數(shù)，之后同樣需要得到大量的點(diǎn) 源位置W及分別對(duì)應(yīng)的擴(kuò)散參數(shù)，擬合出點(diǎn)源位置與擴(kuò)散參數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系式，根據(jù)圖像重 建時(shí)的投影數(shù)據(jù)重建出PET圖像。
[0006] 顯然，在上述兩種重建方式中，都需要測(cè)量大量的點(diǎn)源位置W及分別對(duì)應(yīng)的擴(kuò)散 參數(shù)，W擬合出點(diǎn)源位置與擴(kuò)散參數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系式，工作量較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種PET圖像的重建方法及裝置，W實(shí)現(xiàn)在點(diǎn)擴(kuò) 散校正時(shí)不需要測(cè)量大量的點(diǎn)源位置W及分別對(duì)應(yīng)的擴(kuò)散參數(shù)，從而減少工作量。
[000引為此，本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是：
[0009]本發(fā)明提供了一種PET圖像的重建方法，獲取第一擴(kuò)散分布和第二擴(kuò)散分布;所述 第一擴(kuò)散分布為光子垂直入射到晶體正面時(shí)投影數(shù)據(jù)沿著入射方向的垂直方向的擴(kuò)散分 布，所述第一擴(kuò)散分布符合高斯分布;所述第二擴(kuò)散分布為光子垂直入射到晶體側(cè)面時(shí)投 影數(shù)據(jù)沿著入射方向的擴(kuò)散分布，所述第二擴(kuò)散分布符合伽馬分布;所述方法包括：
[0010] 確定投影方向上的第一晶體和第二晶體的位置；
[0011] 根據(jù)所述第一擴(kuò)散分布、所述第二擴(kuò)散分布、點(diǎn)源位置W及所述第一晶體的位置， 獲得第一擴(kuò)散表達(dá)式，其中，所述第一擴(kuò)散表達(dá)式用于表示投影數(shù)據(jù)從第一入射點(diǎn)到所述 第一晶體的擴(kuò)散程度；
[0012] 根據(jù)所述第一擴(kuò)散分布、所述第二擴(kuò)散分布、點(diǎn)源位置W及所述第二晶體的位置， 獲得第二擴(kuò)散表達(dá)式，其中，所述第二擴(kuò)散表達(dá)式用于表示投影數(shù)據(jù)從第二入射點(diǎn)到所述 第二晶體的擴(kuò)散程度;所述第一入射點(diǎn)和所述第二入射點(diǎn)分別為點(diǎn)源位置在所述投影方向 上對(duì)應(yīng)的兩個(gè)入射點(diǎn)；
[0013] 根據(jù)所述第一擴(kuò)散表達(dá)式和所述第二擴(kuò)散表達(dá)式，獲得擴(kuò)散關(guān)系式，所述擴(kuò)散關(guān) 系式用于表示點(diǎn)源位置與所述投影方向上的投影數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系；
[0014] 根據(jù)所述擴(kuò)散關(guān)系式進(jìn)行PET圖像的重建。
[0015] 可選的，所述獲得第一擴(kuò)散表達(dá)式，包括：
[0016] 對(duì)所述第一擴(kuò)散分布和所述第二擴(kuò)散分布的乘積在第一晶體的區(qū)域上進(jìn)行積分， 獲得所述第一擴(kuò)散表達(dá)式，所述第一晶體的區(qū)域包括第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述第一區(qū)域 為W所述第一入射點(diǎn)為原點(diǎn)，所述第一晶體在光子入射方向的垂直方向的投影區(qū)域，所述 第二區(qū)域?yàn)閃所述第一入射點(diǎn)為原點(diǎn)，所述第一晶體在光子入射方向的投影區(qū)域；
[0017] 所述獲得第二擴(kuò)散表達(dá)式，包括：
[0018] 對(duì)所述第一擴(kuò)散分布和所述第二擴(kuò)散分布的乘積在第二晶體的區(qū)域上進(jìn)行積分， 獲得所述第二擴(kuò)散表達(dá)式，所述第二晶體的區(qū)域包括第Ξ區(qū)域和第四區(qū)域，所述第Ξ區(qū)域 為W所述第二入射點(diǎn)為原點(diǎn)，所述第二晶體在光子入射方向的垂直方向的投影區(qū)域，所述 第四區(qū)域?yàn)閃所述第二入射點(diǎn)為原點(diǎn)，所述第二晶體在光子入射方向的投影區(qū)域。
[0019] 可選的，還包括：
[0020] 獲取第Ξ?dāng)U散分布，所述第Ξ?dāng)U散分布為點(diǎn)源在投影方向的垂直方向上的擴(kuò)散分 布，所述第Ξ?dāng)U散分布符合高斯分布；
[0021] 根據(jù)所述第Ξ?dāng)U散分布獲得第Ξ?dāng)U散表達(dá)式，所述第Ξ?dāng)U散表達(dá)式用于表示所述 點(diǎn)源在第五區(qū)域的擴(kuò)散程度，所述第五區(qū)域?yàn)樗鳇c(diǎn)源在所述投影方向的垂直方向上的擴(kuò) 散區(qū)域；
[0022] 進(jìn)行PET圖像的重建之前，根據(jù)所述第Ξ?dāng)U散表達(dá)式對(duì)所述擴(kuò)散關(guān)系式進(jìn)行校正。
[0023] 可選的，還包括：
[0024] 獲取光子對(duì)非準(zhǔn)直性的概率表達(dá)式，所述概率表達(dá)式符合高斯分布；
[0025] 根據(jù)所述概率表達(dá)式獲得第四擴(kuò)散表達(dá)式，所述第四擴(kuò)散表達(dá)式用于表示非準(zhǔn)直 性對(duì)光子入射點(diǎn)產(chǎn)生影響的概率；
[0026] 進(jìn)行PET圖像的重建之前，根據(jù)所述第四擴(kuò)散表達(dá)式對(duì)所述擴(kuò)散關(guān)系式進(jìn)行校正。
[0027] 可選的，還包括：
[0028] 獲取第五擴(kuò)散表達(dá)式，所述第五擴(kuò)散表達(dá)式通過(guò)對(duì)>/及積分得到，^?^:為相對(duì)于投 影方向的光子發(fā)射角度；
[0029] 進(jìn)行PET圖像的重建之前，根據(jù)所述第五擴(kuò)散表達(dá)式對(duì)所述擴(kuò)散關(guān)系式進(jìn)行校正。
[0030]本發(fā)明提供了一種陽(yáng)咽像的重建裝置，包括：
[0031 ]分布獲取單元，用于獲取第一擴(kuò)散分布和第二擴(kuò)散分布;所述第一擴(kuò)散分布為光 子垂直入射到晶體正面時(shí)投影數(shù)據(jù)沿著入射方向的垂直方向的擴(kuò)散分布，所述第一擴(kuò)散分 布符合高斯分布;所述第二擴(kuò)散分布為光子垂直入射到晶體側(cè)面時(shí)投影數(shù)據(jù)沿著入射方向 的擴(kuò)散分布，所述第二擴(kuò)散分布符合伽馬分布；
[0032] 位置確定單元，用于確定投影方向上的第一晶體和第二晶體的位置；
[0033] 表達(dá)式獲取單元，用于根據(jù)所述第一擴(kuò)散分布、所述第二擴(kuò)散分布、點(diǎn)源位置W及 所述第一晶體的位置，獲得第一擴(kuò)散表達(dá)式，并且根據(jù)所述第一擴(kuò)散分布、所述第二擴(kuò)散分 布、點(diǎn)源位置W及所述第二晶體的位置，獲得第二擴(kuò)散表達(dá)式;其中，所述第一擴(kuò)散表達(dá)式 用于表示投影數(shù)據(jù)從第一入射點(diǎn)到所述第一晶體的擴(kuò)散程度，所述第二擴(kuò)散表達(dá)式用于表 示投影數(shù)據(jù)從第二入射點(diǎn)到所述第二晶體的擴(kuò)散程度，所述第一入射點(diǎn)和所述第二入射點(diǎn) 分別為點(diǎn)源位置在所述投影方向上對(duì)應(yīng)的兩個(gè)入射點(diǎn)；
[0034] 關(guān)系式獲取單元，用于根據(jù)所述第一擴(kuò)散表達(dá)式和所述第二擴(kuò)散表達(dá)式，獲得擴(kuò) 散關(guān)系式，所述擴(kuò)散關(guān)系式用于表示點(diǎn)源位置與所述投影方向上的投影數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系；
[0035] 圖像重建單元，用于根據(jù)所述擴(kuò)散關(guān)系式進(jìn)行PET圖像的重建。
[0036] 可選的，所述表達(dá)式獲取單元包括：
[0037] 第一獲取子單元，用于對(duì)所述第一擴(kuò)散分布和所述第二擴(kuò)散分布的乘積在第一晶 體的區(qū)域上進(jìn)行積分，獲得所述第一擴(kuò)散表達(dá)式，所述第一晶體的區(qū)域包括第一區(qū)域和第 二區(qū)域，所述第一區(qū)域?yàn)閃所述第一入射點(diǎn)為原點(diǎn)，所述第一晶體在光子入射方向的垂直 方向的投影區(qū)域，所述第二區(qū)域?yàn)閃所述第一入射點(diǎn)為原點(diǎn)，所述第一晶體在光子入射方 向的投影區(qū)域；
[0038] 第二獲取子單元，用于對(duì)所述第一擴(kuò)散分布和所述第二擴(kuò)散分布的乘積在第二晶 體的區(qū)域上進(jìn)行積分，獲得所述第二擴(kuò)散表達(dá)式，所述第二晶體的區(qū)域包括第Ξ區(qū)域和第 四區(qū)域，所述第Ξ區(qū)域?yàn)閃所述第二入射點(diǎn)為原點(diǎn)，所述第二晶體在光子入射方向的垂直 方向的投影區(qū)域，所述第四區(qū)域?yàn)閃所述第二入射點(diǎn)為原點(diǎn)，所述第二晶體在光子入射方 向的投影區(qū)域。
[0039] 可選的，還包括第一校正單元；
[0040] 所述分布獲取單元，還用于獲取第Ξ?dāng)U散分布，所述第Ξ?dāng)U散分布為點(diǎn)源在投影 方向的垂直方向上的擴(kuò)散分布，所述第Ξ?dāng)U散分布符合高斯分布；
[0041] 所述表達(dá)式獲取單元，還用于根據(jù)所述第Ξ?dāng)U散分布獲得第Ξ?dāng)U散表達(dá)式，所述 第Ξ?dāng)U散表達(dá)式用于表示所述點(diǎn)源在第五區(qū)域的擴(kuò)散程度，所述第五區(qū)域?yàn)樗鳇c(diǎn)源在所 述投影方向的垂直方向上的擴(kuò)散區(qū)域；
[0042] 所述第一校正單元，用于所述圖像重建單元進(jìn)行PET圖像的重建之前，根據(jù)所述第 Ξ?dāng)U散表達(dá)式對(duì)所述擴(kuò)散關(guān)系式進(jìn)行校正。
[0043] 可選的，還包括第二校正單元；
[0044] 所述表達(dá)式獲取單元，還用于獲取光子對(duì)非準(zhǔn)直性的概率表達(dá)式，所述概率表達(dá) 式符合高斯分布，W及根據(jù)所述概率表達(dá)式獲得第四擴(kuò)散表達(dá)式，所述第四擴(kuò)散表達(dá)式用 于表示非準(zhǔn)直性對(duì)光子入射點(diǎn)產(chǎn)生影響的概率；
[0045] 所述第二校正單元，用于所述圖像重建單元進(jìn)行PET圖像的重建之前，根據(jù)所述第 四擴(kuò)散表達(dá)式對(duì)所述擴(kuò)散關(guān)系式進(jìn)行校正。
[0046] 可選的，還包括第Ξ校正單元；
[0047] 所述表達(dá)式獲取單元，還用于獲取第五擴(kuò)散表達(dá)式，所述第五擴(kuò)散表達(dá)式通過(guò)對(duì) 口/