一种PET图像的重建方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种PET图像的重建方法及装置，所述方法包括：确定投影方向上的第一晶体和第二晶体的位置；获得第一扩散表达式，所述第一扩散表达式用于表示投影数据从第一入射点到所述第一晶体的扩散程度；获得第二扩散表达式，所述第二扩散表达式用于表示投影数据从第二入射点到所述第二晶体的扩散程度；根据所述第一扩散表达式和所述第二扩散表达式，获得扩散关系式，所述扩散关系式用于表示点源位置与所述投影方向上的投影数据的对应关系；根据所述扩散关系式进行PET图像的重建。根据两次测量就能够获得第一扩散分布和第二扩散分布，不需要测量大量的点源位置以及分别对应的扩散参数，从而减少了工作量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像处理领域，尤其是涉及一种PET图像的重建方法及装置。
技术介绍
正电子发射型计算机断层显像(英文：PositronEmissionComputedTomography，PET)是一种常用的医学影像技术。在PET技术中，将生物生命代谢中必须的物质标记上放射性核素，放射性核素在衰变过程中释放出正电子，正电子运动较小的距离后，遇到一个电子后发生湮灭事件，从而产生方向大致相反的光子对。因此，通过晶体上获得的投影数据探测光子对，能够重建出放射性核素分布的三维图像(即PET图像)，从而得到放射性核素在生物生命代谢中聚集的位置，以反映生命代谢活动的情况。然而，在重建PET图像时，由于正电子的湮灭射程、光子对的非准直性、光子对在晶体中的透射及散射等原因，会导致点扩散问题，影响重建图像的分辨率和对比度。为了解决点扩散问题，目前重建PET图像时会在投影数据或者重建图像上对点扩散进行校正，下面分别说明。在投影数据上进行校正的重建方式是：根据关系式y'＝Mx'重建出图像x'，其中y'表示投影数据，M为扩散矩阵(即包含扩散信息的系统矩阵)，由于投影数据y'能够测得，因此需要获得扩散矩阵M。扩散矩阵M的获取过程包括：在xj'处放置一个点源，获得对应的投影数据yj'，根据点源位置xj'和投影数据yj'获得扩散分布f(σ)，f(σ)指的是一个投影方向上，点源在投影数据上的扩散分布，σ为扩散分布f(σ)的参数。通过重复上述过程，得到大量的点源位置和分别对应的扩散参数σ，从而拟合出点源位置与扩散参数的对应关系式，根据该对应关系式，就能够获得每一个点源位置对应的扩散参数，从而获得该投影方向上的扩散矩阵，利用PET系统的对称性，根据一个投影方向或者多个投影方向上的扩散矩阵，就能够得到完整的扩散矩阵M。在重建图像上进行校正的重建方式与之类似，区别在于根据投影数据拟合的是点源在重建图像上的扩散分布，得到该扩散分布中的扩散参数，之后同样需要得到大量的点源位置以及分别对应的扩散参数，拟合出点源位置与扩散参数的对应关系式，根据图像重建时的投影数据重建出PET图像。显然，在上述两种重建方式中，都需要测量大量的点源位置以及分别对应的扩散参数，以拟合出点源位置与扩散参数的对应关系式，工作量较大。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题在于提供一种PET图像的重建方法及装置，以实现在点扩散校正时不需要测量大量的点源位置以及分别对应的扩散参数，从而减少工作量。为此，本专利技术解决技术问题的技术方案是：本专利技术提供了一种PET图像的重建方法，获取第一扩散分布和第二扩散分布；所述第一扩散分布为光子垂直入射到晶体正面时投影数据沿着入射方向的垂直方向的扩散分布，所述第一扩散分布符合高斯分布；所述第二扩散分布为光子垂直入射到晶体侧面时投影数据沿着入射方向的扩散分布，所述第二扩散分布符合伽马分布；所述方法包括：确定投影方向上的第一晶体和第二晶体的位置；根据所述第一扩散分布、所述第二扩散分布、点源位置以及所述第一晶体的位置，获得第一扩散表达式，其中，所述第一扩散表达式用于表示投影数据从第一入射点到所述第一晶体的扩散程度；根据所述第一扩散分布、所述第二扩散分布、点源位置以及所述第二晶体的位置，获得第二扩散表达式，其中，所述第二扩散表达式用于表示投影数据从第二入射点到所述第二晶体的扩散程度；所述第一入射点和所述第二入射点分别为点源位置在所述投影方向上对应的两个入射点；根据所述第一扩散表达式和所述第二扩散表达式，获得扩散关系式，所述扩散关系式用于表示点源位置与所述投影方向上的投影数据的对应关系；根据所述扩散关系式进行PET图像的重建。可选的，所述获得第一扩散表达式，包括：对所述第一扩散分布和所述第二扩散分布的乘积在第一晶体的区域上进行积分，获得所述第一扩散表达式，所述第一晶体的区域包括第一区域和第二区域，所述第一区域为以所述第一入射点为原点，所述第一晶体在光子入射方向的垂直方向的投影区域，所述第二区域为以所述第一入射点为原点，所述第一晶体在光子入射方向的投影区域；所述获得第二扩散表达式，包括：对所述第一扩散分布和所述第二扩散分布的乘积在第二晶体的区域上进行积分，获得所述第二扩散表达式，所述第二晶体的区域包括第三区域和第四区域，所述第三区域为以所述第二入射点为原点，所述第二晶体在光子入射方向的垂直方向的投影区域，所述第四区域为以所述第二入射点为原点，所述第二晶体在光子入射方向的投影区域。可选的，还包括：获取第三扩散分布，所述第三扩散分布为点源在投影方向的垂直方向上的扩散分布，所述第三扩散分布符合高斯分布；根据所述第三扩散分布获得第三扩散表达式，所述第三扩散表达式用于表示所述点源在第五区域的扩散程度，所述第五区域为所述点源在所述投影方向的垂直方向上的扩散区域；进行PET图像的重建之前，根据所述第三扩散表达式对所述扩散关系式进行校正。可选的，还包括：获取光子对非准直性的概率表达式，所述概率表达式符合高斯分布；根据所述概率表达式获得第四扩散表达式，所述第四扩散表达式用于表示非准直性对光子入射点产生影响的概率；进行PET图像的重建之前，根据所述第四扩散表达式对所述扩散关系式进行校正。可选的，还包括：获取第五扩散表达式，所述第五扩散表达式通过对积分得到，为相对于投影方向的光子发射角度；进行PET图像的重建之前，根据所述第五扩散表达式对所述扩散关系式进行校正。本专利技术提供了一种PET图像的重建装置，包括：分布获取单元，用于获取第一扩散分布和第二扩散分布；所述第一扩散分布为光子垂直入射到晶体正面时投影数据沿着入射方向的垂直方向的扩散分布，所述第一扩散分布符合高斯分布；所述第二扩散分布为光子垂直入射到晶体侧面时投影数据沿着入射方向的扩散分布，所述第二扩散分布符合伽马分布；位置确定单元，用于确定投影方向上的第一晶体和第二晶体的位置；表达式获取单元，用于根据所述第一扩散分布、所述第二扩散分布、点源位置以及所述第一晶体的位置，获得第一扩散表达式，并且根据所述第一扩散分布、所述第二扩散分布、点源位置以及所述第二晶体的位置，获得第二扩散表达式；其中，所述第一扩散表达式用于表示投影数据从第一入射点到所述第一晶体的扩散程度，所述第二扩散表达式用于表示投影数据从第二入射点到所述第二晶体的扩散程度，所述第一入射点和所述第二入射点分别为点源位置在所述投影方向上对应的两个入射点；关系式获取单元，用于根据所述第一扩散表达式和所述第二扩散表达本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种PET图像的重建方法，其特征在于，获取第一扩散分布和第二扩散分布；所述第一扩散分布为光子垂直入射到晶体正面时投影数据沿着入射方向的垂直方向的扩散分布，所述第一扩散分布符合高斯分布；所述第二扩散分布为光子垂直入射到晶体侧面时投影数据沿着入射方向的扩散分布，所述第二扩散分布符合伽马分布；所述方法包括：确定投影方向上的第一晶体和第二晶体的位置；根据所述第一扩散分布、所述第二扩散分布、点源位置以及所述第一晶体的位置，获得第一扩散表达式，其中，所述第一扩散表达式用于表示投影数据从第一入射点到所述第一晶体的扩散程度；根据所述第一扩散分布、所述第二扩散分布、点源位置以及所述第二晶体的位置，获得第二扩散表达式，其中，所述第二扩散表达式用于表示投影数据从第二入射点到所述第二晶体的扩散程度；所述第一入射点和所述第二入射点分别为点源位置在所述投影方向上对应的两个入射点；根据所述第一扩散表达式和所述第二扩散表达式，获得扩散关系式，所述扩散关系式用于表示点源位置与所述投影方向上的投影数据的对应关系；根据所述扩散关系式进行PET图像的重建。

【技术特征摘要】
1.一种PET图像的重建方法，其特征在于，获取第一扩散分布和第二扩散分布；所述第
一扩散分布为光子垂直入射到晶体正面时投影数据沿着入射方向的垂直方向的扩散分布，
所述第一扩散分布符合高斯分布；所述第二扩散分布为光子垂直入射到晶体侧面时投影数
据沿着入射方向的扩散分布，所述第二扩散分布符合伽马分布；所述方法包括：
确定投影方向上的第一晶体和第二晶体的位置；
根据所述第一扩散分布、所述第二扩散分布、点源位置以及所述第一晶体的位置，获得
第一扩散表达式，其中，所述第一扩散表达式用于表示投影数据从第一入射点到所述第一
晶体的扩散程度；
根据所述第一扩散分布、所述第二扩散分布、点源位置以及所述第二晶体的位置，获得
第二扩散表达式，其中，所述第二扩散表达式用于表示投影数据从第二入射点到所述第二
晶体的扩散程度；所述第一入射点和所述第二入射点分别为点源位置在所述投影方向上对
应的两个入射点；
根据所述第一扩散表达式和所述第二扩散表达式，获得扩散关系式，所述扩散关系式
用于表示点源位置与所述投影方向上的投影数据的对应关系；
根据所述扩散关系式进行PET图像的重建。
2.根据权利要求1所述的重建方法，其特征在于，所述获得第一扩散表达式，包括：
对所述第一扩散分布和所述第二扩散分布的乘积在第一晶体的区域上进行积分，获得
所述第一扩散表达式，所述第一晶体的区域包括第一区域和第二区域，所述第一区域为以
所述第一入射点为原点，所述第一晶体在光子入射方向的垂直方向的投影区域，所述第二
区域为以所述第一入射点为原点，所述第一晶体在光子入射方向的投影区域；
所述获得第二扩散表达式，包括：
对所述第一扩散分布和所述第二扩散分布的乘积在第二晶体的区域上进行积分，获得
所述第二扩散表达式，所述第二晶体的区域包括第三区域和第四区域，所述第三区域为以
所述第二入射点为原点，所述第二晶体在光子入射方向的垂直方向的投影区域，所述第四
区域为以所述第二入射点为原点，所述第二晶体在光子入射方向的投影区域。
3.根据权利要求1或2所述的重建方法，其特征在于，还包括：
获取第三扩散分布，所述第三扩散分布为点源在投影方向的垂直方向上的扩散分布，
所述第三扩散分布符合高斯分布；
根据所述第三扩散分布获得第三扩散表达式，所述第三扩散表达式用于表示所述点源
在第五区域的扩散程度，所述第五区域为所述点源在所述投影方向的垂直方向上的扩散区
域；
进行PET图像的重建之前，根据所述第三扩散表达式对所述扩散关系式进行校正。
4.根据权利要求1或2所述的重建方法，其特征在于，还包括：
获取光子对非准直性的概率表达式，所述概率表达式符合高斯分布；
根据所述概率表达式获得第四扩散表达式，所述第四扩散表达式用于表示非准直性对
光子入射点产生影响的概率；
进行PET图像的重建之前，根据所述第四扩散表达式对所述扩散关系式进行校正。
5.根据权利要求1或2所述的重建方法，其特征在于，还包括：
获取第五扩散表达式，所述第五扩散表达式通过对积分得到，为相对于投影方
向的光子发射角度；
进行PET图像的重建之前，根据所述第五扩散表达式对所述扩散关系式进行校正。
6.一种PET图像的重建装置，其特征在于，包括：
分布获取单元，用于获取第一扩散分布和第二扩散分布；所述第一扩散分布为光子垂
直入射到晶体正面时投影数据沿着入射方向...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘勺连，李明，孙智鹏，
申请(专利权)人：沈阳东软医疗系统有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21