【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及医学成像，尤其涉及一种pet图像的散射校正方法与系统。
技术介绍
1、正电子发射断层显像pet(positron emission tomography)是一种高端核医学影像诊断设备。在实际操作中利用放射性核素(如18f、11c等)对代谢物质进行标记并将核素注入人体，然后通过pet系统对患者进行功能代谢显像，反映生命代谢活动的情况，从而达到诊断的目的。目前商用的正电子发射断层显像pet通常和其他模态成像系统集成在一起，比如计算机断层扫描ct(computed tomography)或者磁共振成像mri(magnetic resonanceimaging)，达到同时对患者进行解剖结构成像的目的，可以对pet核素分布成像进行精确定位，提高了病灶定位的准确性。最终功能成像和解剖成像同机融合，兼容双模态成像的优点，可一目了然的了解全身的整体状况，达到早期发现病灶和诊断疾病的目的，对指导肿瘤和心脏、脑部疾病的诊治更具优势。
2、在正电子发射断层扫描系统采集过程中，光子在到达探测器之前有可能在人体内部发生康普顿散射而改变飞行方向。由于探测器的能量分辨率有限，这些散射事件被错误地按照真符合事件记录下来，混淆了核素的湮灭位置信息，进而在图像中产生散射伪影，严重影响图像质量。尤其在三维数据采集时，散射符合的数目可能达到总计数的30％-60％，这使得散射校正成为pet重建的关键环节之一。
3、目前常用的pet采集模式中往往存在一些影响散射分布的准确性进而严重影响图像质量的因素：
4、单散射模拟校正(
5、对于多模态采集模式，不同模态的图像往往提供散射校正所需的衰减信息。在实际临床中，多模态图像位置可能存在相对偏差，尾部拟合的范围不准确，导致在pet图像上产生散射伪影。以pet/ct系统为例，pet的扫描范围通常会大于其他模态(比如ct或mri)的扫描范围。在扫描体重比较大的患者时，其他模态成像很可能无法提供足够大的成像范围，这会导致线性衰减系数图像发生截断，pet图像和ct图像成像范围不匹配。
6、另外，ct扫描通常可以在很短时间内完成，获得的图像几乎是某时刻的快照。但是pet扫描速度较慢，每个体位通常会花费几分钟时间，因此不可能在病人屏气状态下完成数据采集，因此呼吸运动会导致pet和ct图像存在位置不匹配。另外在长时间的pet扫描中，病人身体有可能发生移动(如扫描时间较长时胳膊，头等部位会发生移动)，也会导致pet和ct图像相位不匹配。同时，扫描过程中体内含有金属物质患者的ct图像(比如心脏起搏器或金属牙套等)存在明显的高亮金属伪影，这会导致ct图像出现明显误差。
7、总而言之，在临床条件下，pet截断或pet和其他模态图像的不匹配会产生错误的线性衰减信息，导致错误的散射校正，甚至在pet图像上产生严重的散射伪影，散射校正的准确度有待进一步提高。
技术实现思路
1、(一)要解决的技术问题
2、鉴于现有技术的上述缺点、不足，本专利技术提供一种pet图像的散射校正方法与系统，其解决了如何进一步提升pet图像散射校正准确度的技术问题。
3、(二)技术方案
4、为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：
5、第一方面，本专利技术提供一种pet图像的散射校正方法，包括：
6、对pet采集过程进行建模得到未进行衰减校正的pet重建图像xnac；
7、基于canny算子提取xnac中的物体边缘信息，生成感兴趣区域的掩码矩阵q；
8、根据xnac和线性衰减系数分布μ和q确定初始散射分布s0；
9、根据迭代重建过程中的pet图像x、μ、散射分布s和散射校正因子α确定探测数据的log-likelihood函数；
10、保持μ和α为常数，最大化log-likelihood函数，得到pet迭代图像xj(n+1)；
11、保持x和α为常数，最大化log-likelihood函数，得到迭代衰减系数分布μn+1；
12、保持x和μ为常数，最大化log-likelihood函数，得到迭代散射校正因子αitn+1；
13、对xj(n+1)、μn+1和αitn+1进行交替迭代，得到满足最大化log-likelihood函数要求的x，μ，α的估计值；
14、根据x，μ，α的估计值得到散射校正后的pet图像；
15、其中，n为迭代次数。
16、可选地，根据如下公式得到q：
17、
18、其中，(xnac)j为未进行衰减校正的pet重建图像的单个像素，xb为pet重建图像中的物体区域。
19、可选地，所述对pet采集过程进行建模得到pet重建图像xnac，包括：
20、根据如下公式对pet采集过程进行建模得到pet重建图像xnac：
21、
22、其中，为探测数据的平均值；j为放射性活度分布图像空间的变量索引；m为放射性活度分布图像空间的大小；aijt为系统矩阵；i为探测数据正弦图响应线lor的变量索引；t为飞行时间tof离散空间的变量索引；xj为未知pet重建图像；lik为线性衰减系数矩阵；k为线性衰减系数图像空间的变量索引；k为线性衰减系数图像空间的大小；μk为线性衰减系数图像，xnac中衰减校正参数取μk＝0；αit为每个散射点的校正因子；sit为散射噪声的平均值；n为探测数据正弦图的大小；t为飞行时间tof离散空间的大小。
23、可选地，根据如下公式确定散射分布s：
24、
25、
26、
27、其中，ia表示正电子在s1上任意一点湮灭发射出一对γ光子，一个光子未经散射，沿着路径s1运动，被探测器a探测到，光子能量为511kev，探测效率为εas，线性衰减系数图像为μ，另一个光子在s点散射后沿路径s2运动，被探测器b探测到，光子能量小于511kev，探测效率为ε′bs，线性衰减系数图像为μ′；
28、ib表示正负电子在s2上任意一点湮灭发射出一对γ光子，一个光子未经散射，沿着路径s2运动，被探测器b探测到，光子能量511kev，探测效率为εbs，线性衰减系数图像为μ，另一个光子在s点散射后沿路径s1运动，被探测器a探测到，光子能量小于511kev，探测效率为εa′b，线性衰减系数图本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种PET图像的散射校正方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的PET图像的散射校正方法，其特征在于，根据如下公式得到Q：
3.根据权利要求2所述的PET图像的散射校正方法，其特征在于，所述对PET采集过程进行建模得到PET重建图像xnac，包括：
4.根据权利要求3所述的PET图像的散射校正方法，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的PET图像的散射校正方法，其特征在于，所述log-likelihood函数为：
6.根据权利要求5所述的PET图像的散射校正方法，其特征在于，所述为：
7.根据权利要求6所述的PET图像的散射校正方法，其特征在于，所述μn+1为：
8.根据权利要求7所述的PET图像的散射校正方法，其特征在于，所述保持x和μ为常数，最大化log-likelihood函数，得到迭代散射校正因子αitn+1，包括：
9.一种PET图像的散射校正系统，其特征在于，包括：
【技术特征摘要】
1.一种pet图像的散射校正方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的pet图像的散射校正方法，其特征在于，根据如下公式得到q：
3.根据权利要求2所述的pet图像的散射校正方法，其特征在于，所述对pet采集过程进行建模得到pet重建图像xnac，包括：
4.根据权利要求3所述的pet图像的散射校正方法，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的pet图像的散射校正方法，其特征在于，所述log-...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔洁，
申请(专利权)人：赛诺联合医疗科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：
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