CN106548473A - 一种构建相位图像的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种构建相位图像的方法及装置，属于医疗器械领域。所述方法包括：确定在一个运动周期内探测器对集合中的各探测器对的采集数据；构建第t个相位的转换矩阵，所述转换矩阵用于将目标相位对应的目标相位图像转换为所述第t个相位的相位图像，所述目标相位是T个相位中的一个相位，t＝0、1、2…T‑1；根据每个相位的转换矩阵构建用于反映所述第t相位和所述目标相位的转换关系；根据所述探测器对集合中的各探测器对的采集数据和所述构建的转换关系，构建出一幅相位图像。所述装置包括：确定模块、第一构建模块、第二构建模块和第三构建模块。本发明能够降低构建的相位图像的噪声。

Description

一种构建相位图像的方法及装置

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，特别涉及一种构建相位图像的方法及装置。

背景技术

PET/CT(Positron emission tomography/Computedtomography，正电子发射断层显像/X线计算机体层成像仪)设备是一种高端核医学影像诊断设备，其包括PET设备和CT设备。PET设备用于构建人体器官内的病灶图像，CT设备用于拍摄人体的CT图像，这样医生根据该CT图像并结合该病灶图像，能及早发现病灶、准确定位病灶，以及帮助医生诊断疾病。

目前在构造病灶图像时，PET设备先对病人进行扫描多个运动周期，每个运动周期划分成T个相位，然后根据每个运动周期的第t个相位内PET设备采集的采集数据，构建第t个相位的相位图像，t为大于或等于0且小于T的整数；其中，第t个相位的相位图像就是包括人体器官的病灶的病灶图像。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

目前在重建某个相位的相位图像时，利用该相位内采集的采集数据来构建该相位的相位图像，使得构建出的相位图像的噪声较高。

发明内容

为了降低构建的相位图像的噪声，本发明提供了一种构建相位图像的方法及装置。所述技术方案如下：

第一方面，提供了一种构建相位图像的方法，所述方法包括：

确定在一个运动周期内探测器对集合中的各探测器对的采集数据；

构建第t个相位的转换矩阵，所述转换矩阵用于将目标相位对应的相位图像转换为所述第t个相位的相位图像，所述目标相位是T个相位中的一个相位，t＝0、1、2…T-1；

根据每个相位的转换矩阵构建反映的是当前相位和目标相位无噪声图像的转换关系；

根据所述探测器对集合中的各探测器对的采集数据和所述构建的转换关系，构建出一幅相位图像。

可选的，所述构建第t个相位图像的转换矩阵，包括：

获取电子计算机断层扫描4D-CT设备构建的第t个相位的CT图像和所述目标相位的CT图像，t＝1、2……T-1；

根据所述第t个相位的CT图像和所述目标相位的CT图像，构建所述第t个相位的转换矩阵。

可选的，所述根据所述第t个相位的CT图像和所述目标相位的CT图像，构建所述第t个相位的转换矩阵，包括：

根据所述第t个相位的CT图像和所述目标相位的CT图像，通过B样条函数构建所述第t个相位的转换矩阵。

可选的，所述根据每个相位的转换矩阵构建反映的是当前相位和目标相位无噪声图像的转换关系，包括：

构建出如下转换关系；

在上述公式中， 分别表示第0相位、第1相位至第T-1相位的平均向量，每个平均向量的向量维度M为所述探测器对集合中的探测器对总数，包括所述探测器集合中的各探测器对对应的元素；M_e-＞0、M_e-＞1…M_e-＞T-1分别为目标相位e转换到第0相位、第1相位至第T-1相位的转换矩阵；r₀、r₁…r_T-1分别表示第0相位、第1相位至第T-1相位的噪声平均值。

可选的，所述根据所述探测器对集合中的各探测器对的采集数据和所述构建的转换关系，构建出目标相位图像，包括：

根据所述探测器对集合中的各探测器对的采集数据和所述构建的平均向量，通过如下公式构建出一幅相位图像：

为了求解上述公式，通常使用OSEM或MLEM算法，x_e为目标相位图像，对所述目标相位图像中的每个元素不断迭代，使L(x_e,y)值取最大值时为止，并输出目标相位图像x_e，且输出的目标相位图像x_e是所述构建出的目标相位的图像。在迭代过程中，由于所有数据都能利用，则图像噪声可以大大降低。

第二方面，提供了一种构建相位图像的装置，所述装置包括：

确定模块，用于确定在一个运动周期内探测器对集合中的各探测器对的采集数据；

第一构建模块，用于构建第t个相位的转换矩阵，所述转换矩阵用于将目标相位对应的目标相位图像转换为所述第t个相位的相位图像，所述目标相位是T个相位中的一个相位，t＝0、1、2…T-1；

第二构建模块，根据每个相位的转换矩阵构建出当前相位和目标相位无噪声图像的转换关系；

第三构建模块，用于根据所述探测器对集合中的各探测器对的采集数据和所述构建的转换矩阵，构建出一幅相位图像。

可选的，所述第一构建模块包括：

获取单元，用于获取电子计算机断层扫描4D-CT设备构建的第t个相位的CT图像和所述目标相位的CT图像，t＝1、2……T-1；

构建单元，用于根据所述第t个相位的CT图像和所述目标相位的CT图像，构建所述第t个相位的转换矩阵。

可选的，所述构建单元，用于根据所述第t个相位的CT图像和所述目标相位的CT图像，通过B样条函数构建所述第t个相位的转换矩阵。

可选的，所述第二构建模块，用于构建出如下转换关系；

在上述公式中， 分别表示第0相位、第1相位至第T-1相位的平均向量，每个平均向量的向量维度M为所述探测器对集合中的探测器对总数，包括所述探测器集合中的各探测器对对应的元素；M_e-＞0、M_e-＞1…M_e-＞T-1分别为目标相位e转换到第0相位、第1相位至第T-1相位的转换矩阵；r₀、r₁…r_T-1分别表示第0相位、第1相位至第T-1相位的噪声平均值。

可选的，所述第三构建模块，用于根据所述探测器对集合中的各探测器对的采集数据和所述构建的转换矩阵，通过如下公式构建出目标相位图像：

为了求解上述公式，通常使用OSEM或MLEM算法，x_e为目标相位图像，对所述目标相位图像中的每个元素不断迭代，使L(x_e,y)值取最大值时为止，并输出目标相位图像x_e，且输出的目标相位图像x_e是所述构建出的目标相位的图像。在迭代过程中，由于所有数据都能利用，则图像噪声可以大大降低。

本发明提供的技术方案的有益效果是：

在本发明实施例中，通过每个相位的转换矩阵以及一个运动周期内的各探测器对的采集数据来构建一幅相位图像，由于利用一个运动周期内的每个相位的转换矩阵和整个运动周期内的各探测器对的采集数据构建相位图像，从而降低了构建相位图像的噪声。将该相位图像呈现给医生，能够更好地帮助医生诊断疾病。

附图说明

图1-1是本发明实施例提供的一种PET设备结构示意图；

图1-2是本发明实施例提供的一种γ光子对产生示意图；

图1-3是本发明实施例1提供的一种构建相位图像的方法流程图；

图2-1是本发明实施例2提供的一种构建相位图像的方法流程图；

图2-2是本发明实施例2提供的一种PET/CT设备结构示意图；

图3是本发明实施例3提供的一种构建相位图像的装置结构示意图；

图4是本发明实施例4提供的一种处理终端结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

在PET/CT系统中，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。受心脏搏动和呼吸运动的影响，PET图像和CT图像对相同病灶在位置及相位上存在一定程度的不匹配。一方面，PET采集会将运动的病灶在不同位置时采集的数据叠加，对应的成像反映的是病灶位置的一个平均效应，这不可避免的带来了分辨率的下降，导致图像模糊和定量分析SUV值(标准化摄取值)准确性降低。另一方面，CT图像与PET图像配准融合产生偏差(特别在运动幅度最大的膈膜附近)，用瞬间的CT图像去对平均的PET图像做衰减校正必然出现误差，会在PET图像上产生局部伪影，可能影响胸腹部肿瘤的准确诊断与治疗计划的制定。

为了去除心脏搏动或校正呼吸运动所造成的影响，目前在PET/CT上通常使用门控技术，即通过特定的设备采集心脏或呼吸的运动信号，并以此为基础产生门控信号并发送给PET/CT采集控制系统。PET/CT采集控制系统接收到门控信号后，根据一定的阈值触发PET，与运动信号同步采集病灶的图像信息。采集到的数据按周期时相归类分析，保证在运动周期内的同一相位区间内病灶近似保持静止。这样将相同时相内的PET图像进行重建，减小了运动伪影，改善图像质量，提高了病灶定位的准确度和SUV值测量准确性。所有周期相位的图像综合分析，可以得到病灶三维空间影像随时间变化的运动信息，对临床诊断、分期和病灶放疗靶区的勾画有着重要的意义。另外，选择与CT位置最相匹配的相位，其衰减校正受运动影响最小，这提高了图像融合的精度和衰减校正的准确性，最终进一步提高了病灶SUV值测量准确性。

PET设备是一种高端核医学影像诊断设备，其可以对病人进行扫描，然后构造病人体内的病灶图像，帮助医生及早发现病灶。参见图1-1，PET设备包括处理终端1、一个或多个探测器环2。每个探测器环2由多个探测器3组成，在实际实现时每个探测器环2可以由若干探测器3组成，这些探测器3可以为闪烁探测器，终端设备1可以为计算机等。

在实际扫描过程中，可先利用放射性核素对代谢物质进行标记，然后可以采用注射方式向病人注射利用放射性核素标记的代谢物质。该代谢物质进入病人体内，会被病人体内的器官所吸收，以及用于标记该代谢物质的放射性核素也连同该代谢物质一起被吸收。其中，需要说明的是：如果病人体内的某个器官有病灶，该病灶对于放射性核素标记的代谢物质摄取高。例如，假设病人的肝内生长了肿瘤，由于肿瘤细胞的生长速度远大于病人体内的正常细胞，使该肿瘤对代谢物质的摄取要远多于病人体内的其他正常部位。

仍参见图1-1，病人在注射放射性药物之后，将病人放置在探测器环2中，让探测器环2对病人进行扫描。由于放射性核素的衰变，放射性示踪剂在被病人体内的器官和病灶部位吸收后，用于标记的放射性核素很快就会湮灭，并产生一对方向完全相反的一对γ光子，两者的方向互成180度。例如，参见图1-2，放射性核素在湮灭时产生了一对γ光子，分别为γ光子1和γ光子2，且γ光子1的方向和γ光子2的方向互成180度。在探测器环2扫描病人的过程中，每个放射性核素湮灭时产生的一对γ光子会被探测器环2上的两个探测器所接收。

在本发明实施例中，技术人员事先在探测器环中选择两个探测器组成一个探测器对，该两个探测器穿过PET的探测视野(FOV)。技术人员按上述方式组成一个探测器对集合，该探测器对集合包括多个探测器对。

在探测器环2对病人进行扫描过中，对于探测器环集合中的任一探测器对，该探测器对中的两个探测器会接收到一对γ光子。处理终端1记录该对探测器对的标识信息和接收该γ光子对的时间等数据，该探测器对的标识信息可以由该两个探测器的位置信息组成。

其中，放射性核素可以为¹⁸F、¹¹C等，放射性药物可以为放射性标记的葡萄糖、多巴胺等。让病人注射的代谢物质与病人需要检测的器官有关。如果病人需要检测的器官为心脏、肺、肝脏等器官，让病人注射的放射性药物可以为FDG(luorodeoxyglucose，氟代脱氧葡萄糖)。如果病人需要检测的器官为大脑，让病人注射的代谢物质可以为多巴胺。

其中，需要说明的是：PET设备可以对病人扫描一段时间，该段时间为N个运动周期，N为大于1的整数，例如N可以为10、15或20等数值。由于受病人体内的心脏搏动或肺部的呼吸运动的影响，病人体内的器官和病灶的位置是按照运动周期周期性地变动。如果该器官是心脏，则该器官的运动周期为心脏的跳动周期，如果该器官为肺或肝脏等器官，则该器官的运动周期为肺的呼吸周期。在利用PET设备扫描病人的实际操作中，会使用探测器环2对病人扫描N个运动周期，处理终端1会记录下该N个运动周期的每个运动周期内接收γ光子对的探测器对的标识信息和该探测器对接收的γ光子对的时间等数据。处理终端1还将每个运动周期划分成T个时间段，每个时间段称为一个相位，所以每个运动周期包括T个相位，T为大于1的整数，例如T可以为4、5或6等数值。

在扫描结束后，对于任一个相位，处理终端1记录了N个该相位内探测器对集合中的各探测器对接收γ光子对的时间等数据。然后，处理终端1根据该相位内接收γ光子对的各探测器对接收γ光子对的时间，统计该各探测器对接收γ光子对的数目，得到各探测器对的采集数据。最后，处理终端1根据该N个运动周期内的第t个相位内各探测器对的采集数据，构建出一个第t个相位的相位图像，该第t个相位的相位图像即为包括病人的器官和病灶的图像，可以呈现给医生，帮助医生进行疾病的诊断。在实现本发明技术方向时，还发现目前处理终端1只是利用了T分之一的采集数据来构造第t个相位的相位图像，剩下的T-1份采集数据都未用于构造第t个相位的相位图像，导致构造的相位图像的噪声较大。在本发明中可以通过如下任一实施例来构造出某个相位的相位图像，且构造的相位图像的噪声较低。

实施例1

参见图1-3，本发明实施例提供了一种构建相位图像的方法，所述方法包括：

步骤101：确定在一个运动周期内探测器对集合中的各探测器对的采集数据。

步骤102：构建第t个相位的转换矩阵，该转换矩阵用于将目标相位对应的相位图像转换为第t个相位的相位图像，该目标相位是T个相位中的一个相位，t＝0、1、2…T-1。

步骤103：根据每个相位的转换矩阵构建出用于反映第t相位和目标相位无噪声图像的转换关系。

步骤104：根据该探测器对集合中的各探测器对的采集数据和该构建的转换关系，构建出一幅相位图像。

可选的，上述步骤102可以为：

1021：获取电子计算机断层扫描4D-CT设备构建的第t个相位的CT图像和目标相位的CT图像，t＝1、2……T-1；

1022：根据第t个相位的CT图像和目标相位的CT图像，构建第t个相位的转换矩阵。

可选的，上述步骤1022可以为：

根据第t个相位的CT图像和目标相位的CT图像，通过B样条函数构建第t个相位的转换矩阵。

可选的，上述步骤103可以为：

构建出如下转换关系；

在上述公式中， 分别表示第0相位、第1相位至第T-1相位的平均向量，向量维度M为所述探测器对集合中的探测器对总数；M_e-＞0、M_e-＞1…M_e-＞T-1分别为第e相位转换到第0相位、第1相位至第T-1相位的转换矩阵；r₀、r₁…r_T-1分别表示第0相位、第1相位至第T-1相位的噪声平均值。

可选的，上述步骤104可以为：

根据探测器对集合中的各探测器对的采集数据和构建的平均向量，通过如下公式构建出一幅相位图像

为了求解上述公式，通常使用OSEM或MLEM算法，

MLEM方法旨在寻找与测量的投影数据具有最大似然性(ML)的估计解，其迭代过程是由最大期望值算法(EM)来实现的。MLEM方法在每一次迭代过程中，使用所有的投影数据对重建图像每一个象素点的值进行校正，保证重建图像的投影数据与实际测量数据在统计上越来越接近。由于是以统计规律为基础，MLEM重建法具有很好的抗噪声能力，是目前公认为最优秀的迭代重建算法之一，尤其是在处理统计性差的数据时，更能显示出它相对于解析法的优越性，但是这种方法仍然存在迭代法的运算量大、运算时间长等缺点。OSEM方法在每一次迭代过程中将投影数据分成若干个子集，每一个子集对重建图像各象素点值校正以后，重建图像便被更新一次，所有的子集运算一遍，称为一次迭代过程，它所需要的运算时间与MLEM重建的时间基本相等。在ML-EM方法一次迭代过程中，重建图像被更新一次，而在OSEM方法中重建图像被更新若干次，所以OSEM方法具有加快收敛的作用。在上述公式中，x_e为目标相位图像，对所述目标相位图像中的每个元素不断迭代，使L(x_e,y)值取最大值时为止，并输出目标相位图像x_e，且输出的目标相位图像x_e是所述构建出的目标相位的图像。在迭代过程中，由于所有数据都能利用，则图像噪声可以大大降低。在本发明实施例中，通过每个相位的转换矩阵以及一个运动周期内的各探测器对的采集数据来构建一幅相位图像，由于利用一个运动周期内的每个相位的转换矩阵和整个运动周期内的各探测器对的采集数据构建相位图像，从而降低了构建相位图像的噪声。将该相位图像呈现给医生，能够更好地帮助医生诊断疾病。

实施例2

本发明实施例提供了一种构建相位图像的方法。本实施例的执行主体可以为上述实施例介绍的处理终端，且该构建方法是在利用PET设备对病人进行扫描后执行的。参见图2-1，该方法包括：

步骤201：确定在一个运动周期内探测器对集合中的各探测器对的采集数据。

其中，在对病人扫描的过程中由于处理终端记录了各探测器对集合中的各探测器对的标识信息和各探测器对接收γ光子对的时间等信息，因此从记录的数据可以确定出在某一个运动周期内各探测器对接收γ光子对的时间，统计出各探测器对接收γ光子对的数目，即得到在该运动周期内该各探测器对的采集数据。在本实施例中，运动周期可以为心脏的跳动周期或为肺的呼吸周期，在用PET设备扫描病人的同时可以采集病人的心电图和肺的呼吸运动图，从该心电图或呼吸运动图中可以确定出各个运动周期的时间范围。

其中，在本实施例中，将该运动周期在时间分别T个时间段。T为大于1的整数，该T个时间段称为T个相位。

步骤202：构建第t个相位的转换矩阵，该转换矩阵用于将目标相位对应的相位图像转换为第t个相位的相位图像，目标相位是T个相位中的一个相位，t＝0、1、2…T-1。

本步骤可以通过如下第一和第二两个步骤来实现，包括：

第一步：获取4D-CT设备构建的第t个相位的CT图像和目标相位的CT图像。

参见图2-2，通常PET设备和CT设备都是结合使用，两者并排设置，在对病人扫描时，首先病人先经过CT设备再经过PET设备，PET设备和CT设备依次对病人扫描。其中，CT设备在对病人扫描的过程中立即就可以构建出病人的CT图像。在本步骤中，可以从4D-CT设备中获取第t个相位的CT图像和目标相位的CT图像。

第二步：根据第t个相位的CT图像和目标相位的CT图像，构建第t个相位的转换矩阵。

本步骤可以为：根据第t个相位的CT图像和目标相位的CT图像，通过B样条函数构建第t个相位的转换矩阵。

在实际实现时，对第t个相位的CT图像中的任一个像素点，为了便于说明称该像素点为第一像素点，从目标相位的CT图像中获取该第一像素点对应的目标像素点，第一像素点在第t个相位的CT图像中的位置与目标像素点在目标相位的CT图像中的位置不同，通过B样条函数计算出第一像素点和目标像素点的差异信息；按上述方法计算出第t个相位的CT图像中的其他每个像素点的差异信息，将第t个相位的CT图像中的每个像素点的差异信息组成第t个相位的转换换矩阵。

在本实施例中，通过上述第一和第二两个步骤可以构建出该运动周期中的T个相位中的每个相位的转换矩阵。

步骤203：根据每个相位的转换矩阵反映的是当前相位和目标相位无噪声图像的转换关系。

可选的，本步骤具体可以通过如下几个步骤来实现，包括：

首先，在PET设备中事先定义了如下公开(1)所示的相位图像构建模型：

y＝E[y]＝A·x+r……(1)；

在上述公式中y＝[y₁,y₂,…,y_M]^T，表示探测器对集合中的各探测器对的采集数据，M为探测器对集合中的探测器对的总数目，A为系统矩阵，用数学的形式表达了PET设备中每个空间位置的点源被探测器探测到的概率，反映了系统的物理特性，r表示噪声的平均值，x表示待构建的相位图像，E[.]表示期望值算子。

其次，根据公式(1)的构建模型可以得出在第t个相位的相位图像构建模型，如下公式(2)所示。

E[y_t]＝A·x_t+r_t……(2)

在上述公式(2)中，t＝0，1，…，T-1，T为一个运动周期包括的相位总数，y_t为第t个相位内各探测器对的采集数据，x_t为第t相位的待构建相位图像，其是一个向量，探测对集合中的每个探测器对对应该向量中的一个元素，r_t为第t相位的噪声的平均值，y_t＝[y_1t,y_2t,…,y_Mt]^T。

其中，E[y_t]表示的是探测数据的期望值，其中，表示探测器对1在每个运动周期的第t相位内的采集数据去除掉统计噪声的平均值，的含义与的含义相同，就不一一说明。

然后，根据第t相位的转换矩阵，构建如下公式(3)所示的第t相位的相位图像表达模式。

x_t＝M_e-＞t·x_e……(3)；

在上述公式(3)中，x_t为第t相位的相位图像，M_e-＞t为第t个相位的转换矩阵，x_e为目标相位e的目标相位图像。其中，在上述公式(3)中目标相位图像x_e为未知量，第t相位的相位图像x_t也是未知量。其次，将公式(3)所示的相位图像表达带入公式(2)所示的相位图像构建模型，得到如下公式(4)所示第t相位的平均向量。

由于t＝0，…，T-1，因此可以将上述公式(4)所示第t相位的平均向量转换成矩阵形式，如下公式(5)所示。

上述公式(5)是构建的转换关系，在上述公式(5)中，分别为第0相位、第1相位至第T-1相位的平均向量，每个平均向量的向量维度M为探测器对集合中的探测器对总数；M_e-＞0、M_e-＞1…M_e-＞T-1分别为第e相位转换到第0相位、第1相位至第T-1相位的转换矩阵；r₀、r₁…r_T-1分别表示第0相位、第1相位至第T-1相位的噪声平均值，为事先测量的已知值，且可以事先存储在处理终端中。

最后，所以上述公式(5)可以表示为平均向量 分别为第0相位、第1相位至第T-1相位的平均向量，每个平均向量包括M维度，所以平均向量为T*M的向量。

从上述公式(6)可以看出，目标相位图像x_e是个未知变量，导致都是随目标相位图像x_e变化的未知变量。

步骤204：根据探测器对集合中的各探测器对的采集数据和构建的转换关系，构建出一幅相位图像。

根据探测器对集合中的各探测器对的采集数据和构建的转换关系，通过如下公式(7)构建出一幅目标相位图像：

其中，m＝0，1……M-1，L(x_e,y)是针对目标相位e的log-likelihood函数，如下公式(8)所示：

Pr为系统矩阵表示的概率函数，y_m为探测器对集合中的探测器对m的采集数据。

在上述公式(7)中，目标相位图像x_e为未知变量，其是一个向量。在本实施例中，为了求解上述公式，通常使用OSEM或MLEM算法，x_e为目标相位图像，对所述目标相位图像中的每个元素不断迭代，使L(x_e,y)值取最大值时为止，并输出目标相位图像x_e，且输出的目标相位图像x_e是所述构建出的目标相位的图像。在迭代过程中，由于所有数据都能利用，则图像噪声可以大大降低。。

其中，构建的一幅相位图像是一幅目标相位的目标相位图像。

进一步地，还可以将构建的相位图像与目标相位的CT图像融合成一幅图像，并显示该一幅图像给医生。

在本发明实施例中，通过每个相位的转换矩阵以及一个运动周期内的各探测器对的采集数据来构建一幅相位图像，从而降低了相位图像的噪声。将该相位图像呈现给医生，能够更好地帮助医生诊断疾病。

实施例3

参见图3，本发明实施例提供了一种构建相位图像的装置300，所述装置300包括：

确定模块301，用于确定在一个运动周期内探测器对集合中的各探测器对的采集数据；

第一构建模块302，用于构建第t个相位的转换矩阵，所述转换矩阵用于将目标相位对应的目标相位图像转换为所述第t个相位的相位图像，所述目标相位是T个相位中的一个相位，t＝0、1、2…T-1；

第二构建模块303，用于根据每个相位的转换矩阵构建出用于反映所述第t相位和目标相位无噪声图像的转换关系；

第二构建模块304，用于根据所述探测器对集合中的各探测器对的采集数据和所述构建的转换关系，构建出一幅相位图像。

可选的，所述第一构建模块302包括：

获取单元，用于获取电子计算机断层扫描4D-CT设备构建的第t个相位的CT图像和所述目标相位的CT图像，t＝1、2……T-1；

构建单元，用于根据所述第t个相位的CT图像和所述目标相位的CT图像，构建所述第t个相位的转换矩阵。

可选的，所述构建单元，用于根据所述第t个相位的CT图像和所述目标相位的CT图像，通过B样条函数构建所述第t个相位的转换矩阵。

可选的，所述第二构建模块303，用于按如下公式根据每个相位的转换矩阵构建出一个平均向量

在上述公式中， 分别表示第0相位、第1相位至第T-1相位的平均向量，每个平均向量中包括所述探测器集合中的各探测器对对应的元素；M_e-＞0、M_e-＞1…M_e-＞T-1分别为目标相位转换到第0相位、第1相位至第T-1相位的转换矩阵；r₀、r₁…r_T-1分别表示第0相位、第1相位至第T-1相位的噪声平均值。

可选的，所述第三构建模块304，用于根据所述探测器对集合中的各探测器对的采集数据和所述构建的转换关系，通过如下公式构建出一幅目标相位图像：

为了求解上述公式，通常使用OSEM或MLEM算法，x_e为目标相位图像，对所述目标相位图像中的每个元素不断迭代，使L(x_e,y)值取最大值时为止，并输出目标相位图像x_e，且输出的目标相位图像x_e是所述构建出的目标相位的图像。在迭代过程中，由于所有数据都能利用，则图像噪声可以大大降低。

在本发明实施例中，通过每个相位的转换矩阵以及一个运动周期内的各探测器对的采集数据来构建一幅相位图像，由于利用一个运动周期内的每个相位的转换矩阵和整个运动周期内的各探测器对的采集数据构建相位图像，从而降低了构建相位图像的噪声。将该相位图像呈现给医生，能够更好地帮助医生诊断疾病。

实施例4

参见图4，本发明实施例提供了一种处理终端400。该处理终端400用于实施上述实施例中提供的构建相位图像的方法。具体来讲：

处理终端400可以包括处理器410、收发器420、存储器430、输入单元440、显示单元450、音频电路460以及电源470等部件，如图4所示，本领域技术人员可以理解，图4中示出的终端结构并不构成对终端的限定，可以包括比图示更多或更少的部件或者组合某些部件，或者不同的部件布置。其中：

处理器410可以是终端的控制中心，利用各种接口和线路连接整个终端设备的各个部分，如收发器420和存储器430等，通过运行或执行存储在存储器430内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器430内的数据，执行处理终端400的各种功能和处理数据，从而对处理终端400进行整体监控。可选的，处理器410可包括一个或多个处理核心。在本发明中，处理器410可以用于确定门控信号的相关处理。收发器420可以用于接收和发送数据，终端可以通过收发器420接收和发送数据，终端可以通过因特网收发数据，收发器可以是网卡。

存储器430可用于存储软件程序以及模块，处理器410通过运行存储在存储器430的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。存储器430可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如确定门控信号功能等)等；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据(比如湮灭点位置信息等)等。此外，存储器430可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。输入单元440可以用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与用户设置以及功能控制有关的键盘、鼠标、操作杆、光学或者轨迹球信号输入。显示单元450可以用于显示由用户输入的信息或提供给用户的信息以及终端的各种图形用户接口，这些图形用户接口可以由图形、文本、图标、视频和其任意组合来构成。显示单元450可包括显示面板451，可选的，可以采用LCD(LiquidCrystal Display，液晶显示器)、OLED(Organic Light-Emitting Diode,有机发光二极管)等形式来配置显示面板451。音频电路460、扬声器461，传声器462可提供用户与终端之间的音频接口，音频电路460可将接收到的音频数据转换为电信号。电源470可以通过电源管理系统与处理器410逻辑相连，从而通过电源管理系统实现管理充电、放电、以及功耗管理等功能。电源470还可以包括一个或一个以上的直流或交流电源、再充电系统、电源故障检测电路、电源转换器或者逆变器、电源状态指示器等任意组件。

具体在本实施例中，处理终端400还包括有存储器，以及一个或者一个以上的程序，其中一个或者一个以上程序存储于存储器中，且经配置以由一个或者一个以上处理器执行。上述一个或者一个以上程序包含用于进行以下操作的指令：

确定在一个运动周期内探测器对集合中的各探测器对的采集数据；

构建第t个相位图像的转换矩阵，所述转换矩阵用于将所述第t个相位图像转换为目标相位的相位图像，所述目标相位是T个相位中的一个相位，t＝0、1、2…T-1；

根据每个相位的转换矩阵可以完成无噪声图像在不同相位之间的转换关系；

根据所述探测器对集合中的各探测器对的采集数据和所述构建的转换关系，构建出一幅相位图像。

可选的，所述构建第t个相位图像的转换矩阵，包括：

获取电子计算机断层扫描4D-CT设备构建的第t个相位的CT图像和所述目标相位的CT图像，t＝1、2……T-1；

根据所述第t个相位的CT图像和所述目标相位的CT图像，构建所述第t个相位的转换矩阵。

可选的，所述根据所述第t个相位的CT图像和所述目标相位的CT图像，构建所述第t个相位的转换矩阵，包括：

根据所述第t个相位的CT图像和所述目标相位的CT图像，通过B样条函数构建所述第t个相位的转换矩阵。

可选的，所述根据每个相位的转换矩阵构建用于反映所述第t相位和所述目标相位的转换关系，包括：

构建出如下转换关系；

在上述公式中， 分别表示第0相位、第1相位至第T-1相位的平均向量，每个平均向量中包括所述探测器集合中的各探测器对对应的元素；M_e-＞0、M_e-＞1…M_e-＞T-1分别为第0相位、第1相位至第T-1相位的转换矩阵；x_e为目标相位的目标相位图像，r₀、r₁…r_T-1分别表示第0相位、第1相位至第T-1相位的噪声平均值。

可选的，所述根据所述探测器对集合中的各探测器对的采集数据和所述构建的转换关系，构建出一幅相位图像，包括：

根据所述探测器对集合中的各探测器对的采集数据和所述构建的平均向量，通过如下公式构建出目标相位图像：

在上述公式中，x_e为目标相位图像，对所述目标相位图像中的每个元素不断迭代，使L(x_e,y)值取最大值时为止，并输出目标相位图像x_e，且输出的目标相位图像x_e是所述构建出的目标相位的图像。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种构建相位图像的方法，其特征在于，所述方法包括：

确定在一个运动周期内探测器对集合中的各探测器对的采集数据；

构建第t个相位的转换矩阵，所述转换矩阵用于将目标相位对应的目标相位图像转换为所述第t个相位的相位图像，所述目标相位是T个相位中的一个相位，t＝0、1、2…T-1；

根据每个相位的转换矩阵构建用于反映所述第t相位和所述目标相位的转换关系；

根据所述探测器对集合中的各探测器对的采集数据和所述构建的转换关系，构建出一幅相位图像。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述构建第t个相位的转换矩阵，包括：

获取电子计算机断层扫描4D-CT设备构建的第t个相位的CT图像和所述目标相位的CT图像，t＝1、2……T-1；

根据所述第t个相位的CT图像和所述目标相位的CT图像，构建所述第t个相位的转换矩阵。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述第t个相位的CT图像和所述目标相位的CT图像，构建所述第t个相位的转换矩阵，包括：

根据所述第t个相位的CT图像和所述目标相位的CT图像，通过B样条函数构建所述第t个相位的转换矩阵。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据每个相位的转换矩阵构建用于反映所述第t相位和所述目标相位的转换关系，包括：

构建出如下转换关系；

$\stackrel{\‾}{y}=A\·\left[\begin{array}{c}{M}_{e->0}\\ M_{e->1}\\ \mathrm{...}\\ M_{e->T-1}\end{array}\right]X_e+\left[\begin{array}{c}{r}_0\\ r_1\\ \mathrm{...}\\ r_{T-1}\end{array}\right],$

在上述公式中， 分别表示第0相位、第1相位至第T-1相位的平均向量，每个平均向量中包括所述探测器集合中的各探测器对对应的元素；M_e-＞0、M_e-＞1…M_e-＞T-1分别为第0相位、第1相位至第T-1相位的转换矩阵；x_e为目标相位的目标相位图像，r₀、r₁…r_T-1分别表示第0相位、第1相位至第T-1相位的噪声平均值。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述探测器对集合中的各探测器对的采集数据和所述构建的转换关系，构建出一幅相位图像，包括：

根据所述探测器对集合中的各探测器对的采集数据和所述构建的平均向量，通过如下公式构建出目标相位图像：

${\hat{x}}_e\left(y\right)=\underset{x_e\≥0}{\mathrm{argmax}}\[L(x_e,y)\]=\underset{x_e\≥0}{\mathrm{argmax}}\[\underset{m=0}{\overset{T-1}{\Σ}}{y}_{m}log{\stackrel{\‾}{y}}_m-{\stackrel{\‾}{y}}_m\];$

在上述公式中，x_e为目标相位图像，对所述目标相位图像中的每个元素不断迭代，使L(x_e,y)值取最大值时为止，并输出目标相位图像x_e，且输出的目标相位图像x_e是所述构建出的目标相位的图像。

6.一种构建相位图像的装置，其特征在于，所述装置包括：

确定模块，用于确定在一个运动周期内探测器对集合中的各探测器对的采集数据；

第一构建模块，用于构建第t个相位的转换矩阵，所述转换矩阵用于将目标相位对应的目标相位图像转换为所述第t个相位的相位图像，所述目标相位是T个相位中的一个相位，t＝0、1、2…T-1；

第二构建模块，用于根据每个相位的转换矩阵构建用于反映所述第t相位和所述目标相位的转换关系；

第三构建模块，用于根据所述探测器对集合中的各探测器对的采集数据和所述构建的转换关系，构建出一幅相位图像。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一构建模块包括：

获取单元，用于获取电子计算机断层扫描4D-CT设备构建的第t个相位的CT图像和所述目标相位的CT图像，t＝1、2……T-1；

构建单元，用于根据所述第t个相位的CT图像和所述目标相位的CT图像，构建所述第t个相位的转换矩阵。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述构建单元，用于根据所述第t个相位的CT图像和所述目标相位的CT图像，通过B样条函数构建所述第t个相位的转换矩阵。

9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二构建模块，用于构建出如下转换关系；

$\stackrel{\‾}{y}=A\·\left[\begin{array}{c}{M}_{e->0}\\ M_{e->1}\\ \mathrm{...}\\ M_{e->T-1}\end{array}\right]X_e+\left[\begin{array}{c}{r}_0\\ r_1\\ \mathrm{...}\\ r_{T-1}\end{array}\right];$

在上述公式中， 分别表示第0相位、第1相位至第T-1相位的平均向量，每个平均向量中包括所述探测器集合中的各探测器对对应的元素；M_e-＞0、M_e-＞1…M_e-＞T-1分别为第0相位、第1相位至第T-1相位的转换矩阵；x_e为目标相位的目标相位图像，r₀、r₁…r_T-1分别表示第0相位、第1相位至第T-1相位的噪声平均值。

10.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第三构建模块，用于根据所述探测器对集合中的各探测器对的采集数据和所述构建的平均向量，通过如下公式构建出目标相位图像：

${\hat{x}}_e\left(y\right)=\underset{x_e\≥0}{\mathrm{argmax}}\[L(x_e,y)\]=\underset{x_e\≥0}{\mathrm{argmax}}\[\underset{m=0}{\overset{T-1}{\Σ}}{y}_{m}log{\stackrel{\‾}{y}}_m-{\stackrel{\‾}{y}}_m\];$

在上述公式中，x_e为目标相位图像，对所述目标相位图像中的每个元素不断迭代，使L(x_e,y)值取最大值时为止，并输出目标相位图像x_e，且输出的目标相位图像x_e是所述构建出的目标相位的图像。