基于循环一致的双域PET-CT图像合成方法、系统及设备技术方案

本发明专利技术提供一种基于循环一致的双域PET

【技术实现步骤摘要】
基于循环一致的双域PET
‑
CT图像合成方法、系统及设备


[0001]本申请涉及图像成像
，特别是涉及一种双域循环一致PET
‑
CT合成方法、系统及设备。

技术介绍

[0002]作为最高端的核医学成像技术，正电子发射断层层析成像(PET)在临床上应用广泛。PET可以在疾病处于分子水平变化的阶段，发现患者体内异常的生理代谢状况，从而定位并诊断出相关病灶。目前，PET已经在脑发育疾病(如阿尔兹海默症和癫痫)和癌症的早期筛查上应用广泛。然而，PET作为功能性成像技术，只能提供生理活动信息，仍然需要其他模态(如断层层析成像)提供结构信息用于病灶的精准定位。除此之外，PET也需要断层层析成像(CT)提供不同组织对射线的衰减参数用于PET自身的衰减矫正。所以临床上，PET和CT往往是一同采集的。然而，PET和CT都会对病人造成大量的辐射危害。对于某些需要进行多次PET检查的病人，为了减少辐射危害，我们希望只采集PET图像，然后通过图像生成的方法从PET图像生成对应的CT图像用于PET的衰减矫正和定位。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于循环一致的双域PET
‑
CT图像合成方法，其特征在于，所述方法包括：获取图像域的真实PET图像并输入至图像域的第一合成网络，以输出得到图像域的第一合成CT图像，并将所述图像域的第一合成CT图像进行Radon变换以得到投影域的第一跨域重构CT图像；将所述图像域的真实PET图像进行Radon变换以得到投影域的真实PET图像并输入至投影域的第三合成网络，以输出得到投影域的第二合成CT图像，并将所述投影域的第二合成CT图像进行逆Radon变换以得到图像域的第二跨域重构CT图像；获取图像域的真实CT图像并输入至图像域的第二合成网络，以输出得到图像域的第一合成PET图像，并将所述图像域的第一合成PET图像进行Radon变换以得到投影域的第一跨域重构PET图像；将所述图像域的真实CT图像进行Radon变换以得到投影域的真实CT图像并输入至投影域的第四合成网络，以输出得到投影域的第二合成PET图像，并将所述投影域的第二合成PET图像进行逆Radon变换以得到图像域的第二跨域重构PET图像；其中，将所述图像域的真实CT图像和所述图像域的第二跨域重构CT图像作为训练所述图像域的第一合成网络的监督损失；将所述投影域的真实CT图像和所述投影域的第一跨域重构CT图像作为训练投影域的第三合成网络的监督损失；将所述图像域的真实PET图像和所述图像域的第二跨域重构PET图像作为训练所述图像域的第二合成网络的监督损失；将所述投影域的真实PET图像和所述投影域的第一跨域重构PET图像作为训练投影域的第四合成网络的监督损失。2.根据权利要求1所述的基于循环一致的双域PET
‑
CT图像合成方法，其特征在于，所述图像域的第一合成网络、图像域的第二合成网络、投影域的第三合成网络以及投影域的第四合成网络组成基于图像域及投影域的双域循环一致PET/CT合成网络框架；基于监督损失约束条件对所述双域循环一致PET/CT合成网络框架进行训练及优化以得到优化的图像域的第一合成网络，进而得到高质量的合成CT图像。3.根据权利要求2所述的一种基于循环一致的双域PET
‑
CT图像合成方法，其特征在于，所述基于监督损失约束条件对所述双域循环一致PET/CT合成网络框架进行训练及优化，具体包括：基于监督损失约束条件交替训练所述图像域的第一合成网络和所述投影域的第三合成网络，以及基于监督损失约束条件交替训练所述图像域的第二合成网络和所述投影域的第四合成网络，以使所述图像域和所述投影域之间建立联系；基于监督损失约束条件交替训练并优化所述图像域的第一合成网络和所述图像域的第二合成网络，以使从PET图像合成CT图像的主任务和从CT图像合成PET图像的副任务之间建立联系。4.根据权利要求3所述的基于循环一致的双域PET
‑
CT图像合成方法，其特征在于，所述基于监督损失约束条件交替训练所述图像域的第一合成网络和所述投影域的第三合成网络，以及基于监督损失约束条件交替训练所述图像域的第二合成网络和所述投影域的第四合成网络，包括：训练所述图像域的第一合成网络时，使用所述图像域的真实CT图像作为所述图像域的第一合成CT图像的监督损失，并使用所述图像域的第二跨域重构CT图像作为所述图像域的
第一合成CT图像的跨域循环一致性监督损失，其函数表达式为：训练所述投影域的第三合成网络时，使用所述投影域的真实CT图像作为所述投影域的第二合成CT图像的监督损失，并使用所述投影域的第一跨域重构CT图像作为所述投影域的第二合成CT图像的跨域循环一致性监督损失，其函数表达式为：训练所述图像域的第二合成网络时，使用所述图像域的真实PET图像作为所述图像域的第一合成PET图像的监督损失，并使用所述图像域的第二跨域重构PET图像作为所述图像域的第一合成PET图像的跨域循环一致性监督损失，其函数表达式为：训练所述投影域的第四合成网络时，使用所述投影域的真实PET图像作为所述投影域的第二合成PET图像的监督损失，并使用将所述投影域的第一跨域重构PET图像作为所述投影域的第二合成PET图像的跨域一致性监督损失，其函数表达式为；其中，表示期望；x
CT
代表获取的图像域的真实CT图像；x
PET
代表获取的图像域的真实PET图像；λ1、λ2、λ3、λ4代表损失函数中的超参数，控制两个部分的重要程度；F代表正Radon变换；F
‑1代表逆Radon变换；代表图像域的第一合成网络；代表投影域的第三合成网络；代表图像域的第二合成网络；代表投影域的第四合成网络；‖
·
‖1为一阶范数。5.根据权利要求3所述的基于循环一致的双域PET
‑
CT图像合成方法，其特征在于，所述交替训练并优化所述图像域的第一合成网络和所述图像域的第二合成网络的具体过程包括：1)训练并优化所述图像域的第一合成网络：将所述图像域的真实PET图像输入至所述图像域的第一合成网络，以输出得到所述图像域的第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈定刚，张佳冬，
申请(专利权)人：上海科技大学，
类型：发明
国别省市：