CN106548453B - Pet图像重建方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种PET图像重建方法，包括以下步骤：在第一床位对一扫描对象进行PET扫描，获取第一PET数据和第一PET图像；在第二床位对所述扫描对象进行PET扫描，获取第二PET数据和第二PET图像，所述第二床位与所述第一床位具有重叠区域；从所述第一PET数据中提取位于所述重叠区域的第三PET数据；从所述第二PET数据中提取位于所述重叠区域的第四PET数据；合并所述第三PET数据和第四PET数据，利用所述合并数据重建第三PET图像；将所述第一PET图像、第二PET图像和第三PET图像进行拼接，获取所述扫描对象的第四PET图像。本发明充分利用现有数据，可以降低图像噪声，提高重叠区域的图像质量。

Description

PET图像重建方法及系统
技术领域
本发明主要涉及正电子发射断层扫描(Positron Emission Tomography，PET)技术领域，尤其涉及一种PET图像重建方法及系统。
背景技术
目前正电子发射断层扫描装置一般为多环结构，即探测器在每一环上按多边形排列，多个探测器环相互连接成近似成空心圆柱状。扫描时将病人置于探测器环内部。在3D采集模式下，系统在轴向上每一个层面的灵敏度呈现出中间高两边低的三角形分布，即相同时间内位于轴向两端的层面采集的数据较少而位于轴向中间的层面采集的数据较多；相应的对于单床位重建图像而言，图像的信噪比在轴向上呈现出中间高两边低的现象。
由于正电子放射成像装置在轴向上长度有限，无法一次扫描覆盖人体需要成像的所有部位，因此需要进行多床位扫描。多床位扫描时，病人躺在病床上，完成当前床位扫描后，病床向内(向外)移动一个床位的距离进行下一个床位的扫描。在实际操作时，由于轴向两端的层面采集的数据较少，造成每个床位轴向两端图像的噪声过大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种PET图像重建方法及系统，可以降低图像噪声，提高PET图像质量。
为了解决上述问题，本发明提供了一种PET图像重建方法，包括以下步骤：
在第一床位对扫描对象进行PET扫描，获取第一PET数据和第一PET图像；
在第二床位对所述扫描对象进行PET扫描，获取第二PET数据和第二PET图像，所述第二床位与所述第一床位具有重叠区域；
从所述第一PET数据中提取位于所述重叠区域的第三PET数据；
从所述第二PET数据中提取位于所述重叠区域的第四PET数据；
合并所述第三PET数据和第四PET数据，利用合并数据重建第三PET图像；
将所述第一PET图像、第二PET图像和第三PET图像进行拼接，获取所述扫描对象的第四PET图像。
优选地，在所述PET图像重建方法中，所述将所述第一PET图像、第二PET图像和第三PET图像进行拼接，包括：将所述第一PET图像、第二PET图像和第三PET图像进行加权拼接。
优选地，在所述PET图像重建方法中，所述加权拼接中，所述第一PET图像、第二PET图像利第三PET图像的拼接系数的利为定值。
优选地，在所述PET图像重建方法中，所述第一PET数据、第二PET数据、第三PET数据、第四PET数据以列表模式或弦图模式保存。
优选地，在所述PET图像重建方法中，对所述第一PET数据进行校正，利用校正后的所述第一PET数据重建所述第一PET图像；对所述第二PET数据进行校正，利用校正后的所述第二PET数据重建所述第二PET图像。
优选地，在所述PET图像重建方法中，从校正后的所述第一PET数据中提取位于所述重叠区域的所述第三PET数据，从校正后的所述第二PET数据中提取位于所述重叠区域的所述第四PET数据。
优选地，在所述PET图像重建方法中，合并所述第三PET数据和第四PET数据后，对所述合并数据进行校正，利用校正后的所述合并数据重建所述第三PET图像。
优选地，在所述PET图像重建方法中，合并所述第三PET数据和第四PET数据时，所述第三PET数据和所述第四PET数据按照角度顺序或采集时间顺序排列。
本发明还提供了另一种PET图像重建方法，包括以下步骤：
在第一床位对扫描对象进行PET扫描，获取第一PET数据；
在第二床位对所述扫描对象进行PET扫描，获取第二PET数据，所述第二床位与所述第一床位具有重叠区域；
从所述第一PET数据中提取位于所述重叠区域的第三PET数据；
从所述第二PET数据中提取位于所述重叠区域的第四PET数据；
合并所述第三PET数据和第四PET数据，利用合并数据重建第三PET图像。
本发明还提供了一种PET图像重建系统，包括：
PET数据和图像获取单元，用于在第一床位对扫描对象进行PET扫描，获取第一PET数据和第一PET图像，在第二床位对所述扫描对象进行PET扫描，获取第二PET数据和第二PET图像，所述第二床位与所述第一床位具有重叠区域；
提取单元，用于从所述第一PET数据中提取位于所述重叠区域的第三PET数据，以及所述第二PET数据中提取位于所述重叠区域的第四PET数据；
合并单元，用于合并所述第三PET数据和第四PET数据，利用合并数据重建第三PET图像；
拼接单元，用于将所述第一PET图像、第二PET图像和第三PET图像进行拼接，获取所述扫描对象的第四PET图像。
与现有技术相比，本发明的PET图像重建方法及系统，充分利用已有数据，降低图像噪声，提高重叠区域图像质量。
附图说明
图1是本发明中一实施例的PET图像重建方法的流程图；
图2是本发明中一实施例的图像拼接方法的示意图；
图3是本发明PET图像重建系统的一实施例的结构示意图。
具体实施方式
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
图1是本发明中一实施例的PET图像重建方法的流程图。如图1所示，本实施例的PET图像重建方法，包括：
执行步骤S1，在第一床位对扫描对象进行PET扫描，获取第一PET数据和第一PET图像；
执行步骤S2，在第二床位对所述扫描对象进行PET扫描，获取第二PET数据和第二PET图像，所述第二床位与所述第一床位具有重叠区域。
本实施例中，床位的数量是2，床位扫描顺序是第一床位、第二床位。在实际进行扫描时，首先将病床中对应第一床位的部分移动到PET扫描中心，对病人进行PET扫描，获取第一PET数据；然后将第二床位对应的病床部分移动到PET扫描中心，对病人进行扫描，获取第二PET数据。在本发明的其他实施例中，床位的扫描顺序还可以是第二床位、第一床位。在本发明的其他实施例中，床位的数量还可以是3、4、5或6等。本发明对床位的数量和扫描顺序不作限制，操作人员可以根据需求对床位的数量和扫描顺序进行设置。
为了改善由于采集数据少造成的每个床位轴向两端图像噪声过大的现象，本发明中，两个相邻床位间留有重叠的区域，输出每床重建图像后，对重叠区域进行拼接产生最后完整的人体全身重建图像。
本实施例为两床位扫描，第一床位和第二床位轴向长度相等，长度为L，两个床位重叠区域的轴向长度为D。在本发明的另一个实施例中，床位的数量是3，具体为第一床位与第二床位相邻，第一床位与第二床位具有第一重叠区域，第二床位与第三床位相邻，第二床位与第三床位之间具有第二重叠区域。在本发明的另一个实施例中，床位的数量是4，具体为第一床位与第二床位相邻，第一床位与第二床位具有第一重叠区域，第二床位与第三床位相邻，第二床位与第三床位不具有重叠区域，第三床位与第四床位相邻，第三床位与第四床位具有第二重叠区域。在本发明中，不应限制为所有相邻床位均具有重叠区域，也可以只有部分相邻床位具有重叠区域。同时，本发明对床位长度和相邻床位的重叠区域的大小不作限制。
步骤S1中，获取第一PET数据，并利用获取的第一PET数据重建第一PET图像；步骤S2中，获取第二PET数据，并利用第二PET数据重建第二PET图像。获取的第一PET数据和第二PET数据可以采用列表模式保存，也可以采用弦图模式保存。本实施例中，获取的PET数据采用列表模式保存，具体为，探测器接收到每一个符合事件按列表模式记录为(ia，ib，ra，rb)，其中，(ia，ib)表示一个符合事件在探测器环向上的定位，(ra，rb)表示一个符合事件在探测器轴向上的定位。
利用获取的PET数据重建PET图像前，还可以先对PET数据进行校正，该校正包括散射校正、随机校正、衰减校正以及探测器效率归一化校正中的一种或多种。对第一PET数据进行校正，然后利用校正后的第一PET数据重建第一PET图像，对第二PET数据进行校正，利用校正后的第二PET数据重建第二PET图像。利用校正后的PET数据重建PET图像，提高了图像质量。
执行步骤S3，从所述第一PET数据中提取位于所述重叠区域的第三PET数据；
执行步骤S4，从所述第二PET数据中提取位于所述重叠区域的第四PET数据。
第一床位和第二床位具有重叠区域，相应的，在第一床位处获取的第一PET数据和在第二床位处获取的第二PET数据均包含位于重叠区域的PET数据。从所述第一PET数据中全部或部分地提取位于所述重叠区域的第三PET数据；从所述第二PET数据中全部或部分地提取位于所述重叠区域的第四PET数据。本实施例采用列表模式保存PET数据，可以根据符合事件轴向上的坐标(ra，rb)判断该符合事件是否位于床位重叠区域中，并作标记。将标记的符合事件从第一PET数据中提取出来，形成第三PET数据，将标记的符合事件从第二PET数据中提取出来，形成第四PET数据。执行步骤S5，合并所述第三PET数据和第四PET数据，利用合并数据重建第三PET图像。
将第三PET数据和第四PET数据组合成新的数据序列，在新的数据序列中，根据重建算法的不同，数据可以按照角度顺序，也可以按照采集时间顺序排列。合并位于床位重叠区域的第三PET数据和第四PET数据，并以列表模式保存。如果在对第一PET数据和第二PET数据进行校正后，从第一PET数据中提取第三PET数据，从第二PET数据中提取第四PET数据，合并的第三PET数据和第四PET数据已经包含之前计算的物理校正系数，此处不需要再对合并数据进行校正，可以直接进行图像重建，获得床位重叠区域的第三PET图像。如果对第一PET数据和第二PET数据进行校正前，从第一PET数据中提取第三PET数据，从第二PET数据中提取第四PET数据，此处还可以对合并数据进行校正，该校正包括散射校正、随机校正、衰减校正以及探测器效率归一化校正中的一种或多种，利用校正后的合并数据进行图像重建，获得床位重叠区域的第三PET图像。
执行步骤S6，将所述第一PET图像、第二PET图像和第三PET图像进行拼接，获取所述扫描对象的第四PET图像。
进行图像拼接时，可以采用多幅图一起拼接的方式，也可以采用一幅图接一幅图的拼接方式。在本实施例中，采用三幅图一起拼接的方式，如图2所示，图像A代表在第一床位处获得的第一PET图像，图像B代表在第二床位处获得的第二PET图像，图像C代表在重叠区域处获得的第三PET图像，图像A和图像B的长度均为L，图像C的长度为D，图像(A+B+C)表示图像A、图像B、图像C合并后的图像。本实施例中，按照加权方法进行拼接，拼接策略如下，非重叠区域直接取原图灰度值，重叠区域由三幅图按照权值各自贡献一部分组成新的灰度值，权值组成见表达式(1)所示：
μA(d)+μB(d)+μC(d)＝1 (1)
Figure BDA0000807580610000061
Figure BDA0000807580610000062
Figure BDA0000807580610000063
其中，μA(d)为图像A的拼接系数，μB(d)为图像B的拼接系数，μC(d)为图像C的拼接系数，d为重叠区域中每一个像素到重叠区域边缘的轴向长度，D为重叠区域的轴向长度。
本实施例中，采用式(2)、(3)、(4)的拼接函数进行加权拼接，但是本发明中，加权拼接的拼接函数选择并不唯一，只要保证三个床位的拼接系数之和为定值即可。
需要说明的是，通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请的部分或全部可借助软件并结合必需的通用硬件平台来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可包括其上存储有机器可执行指令的一个或多个机器可读介质，这些指令在由诸如计算机、计算机网络或其他电子设备等一个或多个机器执行时可使得该一个或多个机器根据本发明的实施例来执行操作。机器可读介质可包括，但不限于，软盘、光盘、CD-ROM(紧致盘-只读存储器)、磁光盘、ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)、EPROM(可擦除可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)、磁卡或光卡、闪存、或适于存储机器可执行指令的其他类型的介质/机器可读介质。
本申请可用于众多通用或专用的计算系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等。
本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
本发明还提供了一种PET图像重建系统。如图3所示，本实施例的PET图像重建系统，包括：
PET数据和图像获取单元10，用于在第一床位对扫描对象进行PET扫描，获取第一PET数据和第一PET图像，在第二床位对所述扫描对象进行PET扫描，获取第二PET数据和第二PET图像，所述第二床位与所述第一床位具有重叠区域；
提取单元11，用于从所述第一PET数据中提取位于所述重叠区域的第三PET数据，以及所述第二PET数据中提取位于所述重叠区域的第四PET数据；
合并单元12，用于合并所述第三PET数据和第四PET数据，利用合并数据重建第三PET图像；
拼接单元13，用于将所述第一PET图像、第二PET图像和第三PET图像进行拼接，获取所述扫描对象的第四PET图像。
需要说明的是，本领域技术人员可以理解，上述部分组件可以是诸如：可编程阵列逻辑(Programmable Array Logic，PAL)、通用阵列逻辑(Generic Array Logic，GAL)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、复杂可编程逻辑器件(ComplexProgrammable Logic Device，CPLD)等可编程逻辑器件中的一种或多种，但是本发明对此不做具体限制。
需要说明的是，本领域技术人员可以理解，本发明还可应用于其他组合式医学成像系统，比如：组合式正电子发射断层扫描和磁共振成像系统(Positron EmissionTomography-Magnetic Resonance Imaging，PET-MR)、组合式(Positron EmissionTomography-Computed Tomography，PET-CT)等。
虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种PET图像重建方法，其特征在于，包括以下步骤：
在第一床位对扫描对象进行PET扫描，获取第一PET数据和第一PET图像；
在第二床位对所述扫描对象进行PET扫描，获取第二PET数据和第二PET图像，所述第二床位与所述第一床位具有重叠区域；
获取的第一PET扫描数据和第二PET扫描数据采用列表模式保存；
从所述第一PET数据中提取位于所述重叠区域的第三PET数据；
从所述第二PET数据中提取位于所述重叠区域的第四PET数据；
根据符合事件轴向上的坐标(ra，rb)判断该符合事件是否位于重叠区域中，并做标记；
将标记的符合事件从第一PET数据中提取出来，形成第三PET数据，将标记的符合事件从第二PET数据中提取出来，形成第四PET数据；
合并所述第三PET数据和第四PET数据，利用合并数据重建第三PET图像；将所述第一PET图像、第二PET图像和第三PET图像进行拼接，获取所述扫描对象的第四PET图像。
2.如权利要求1所述的PET图像重建方法，其特征在于，所述将所述第一PET图像、第二PET图像和第三PET图像进行拼接，包括：将所述第一PET图像、第二PET图像和第三PET图像进行加权拼接。
3.如权利要求2所述的PET图像重建方法，其特征在于，所述加权拼接中，所述第一PET图像、第二PET图像和第三PET图像的拼接系数的和为定值。
4.如权利要求1所述的PET图像重建方法，其特征在于，所述第一PET数据、第二PET数据、第三PET数据、第四PET数据以列表模式保存。
5.如权利要求1所述的PET图像重建方法，其特征在于，对所述第一PET数据进行校正，利用校正后的所述第一PET数据重建所述第一PET图像；对所述第二PET数据进行校正，利用校正后的所述第二PET数据重建所述第二PET图像。
6.如权利要求5所述的PET图像重建方法，其特征在于，从校正后的所述第一PET数据中提取位于所述重叠区域的所述第三PET数据，从校正后的所述第二PET数据中提取位于所述重叠区域的所述第四PET数据。
7.如权利要求1所述的PET图像重建方法，其特征在于，合并所述第三PET数据和第四PET数据后，对所述合并数据进行校正，利用校正后的所述合并数据重建所述第三PET图像。
8.如权利要求1所述的PET图像重建方法，其特征在于，合并所述第三PET数据和第四PET数据时，所述第三PET数据和所述第四PET数据按照角度顺序或采集时间顺序排列。
9.一种PET图像重建方法，其特征在于，包括以下步骤：
在第一床位对扫描对象进行PET扫描，获取第一PET数据；
在第二床位对所述扫描对象进行PET扫描，获取第二PET数据，所述第二床位与所述第一床位具有重叠区域；
获取的第一PET扫描数据和第二PET扫描数据采用列表模式保存；从所述第一PET数据中提取位于所述重叠区域的第三PET数据；
从所述第二PET数据中提取位于所述重叠区域的第四PET数据；
根据符合事件轴向上的坐标(ra，rb)判断该符合事件是否位于重叠区域中，并做标记；
将标记的符合事件从第一PET数据中提取出来，形成第三PET数据，将标记的符合事件从第二PET数据中提取出来，形成第四PET数据；
合并所述第三PET数据和第四PET数据，利用合并数据重建第三PET图像。
10.一种PET图像重建系统，其特征在于，包括：
PET数据和图像获取单元，用于在第一床位对扫描对象进行PET扫描，获取第一PET数据和第一PET图像，在第二床位对所述扫描对象进行PET扫描，获取第二PET数据和第二PET图像，所述第二床位与所述第一床位具有重叠区域，获取的第一PET扫描数据和第二PET扫描数据采用列表模式保存；
提取单元，用于从所述第一PET数据中提取位于所述重叠区域的第三PET数据，以及所述第二PET数据中提取位于所述重叠区域的第四PET数据，根据符合事件轴向上的坐标(ra，rb)判断该符合事件是否位于重叠区域中，并做标记；将标记的符合事件从第一PET数据中提取出来，形成第三PET数据，将标记的符合事件从第二PET数据中提取出来，形成第四PET数据；
合并单元，用于合并所述第三PET数据和第四PET数据，利用合并数据重建第三PET图像；
拼接单元，用于将所述第一PET图像、第二PET图像和第三PET图像进行拼接，获取所述扫描对象的第四PET图像。
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