CN106691487B - 成像方法和成像系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种成像方法。该成像方法包括：通过计算机层析(CT)扫描获得CT图像；通过正电子发射层析(PET)探测获得PET数据；将所述PET数据划分为多个期相的PET数据；根据所述多个期相的PET数据分别重建相应期相的未经衰减校正的PET(NAC‑PET)图像；确定多个期相的所述NAC‑PET图像中与CT图像最匹配的NAC‑PET图像，作为参考期相的图像；确定其他期相的所述NAC‑PET图像到参考期相的图像的形变场；及至少根据所述形变场利用所述PET数据重建PET图像。本申请还公开一种成像系统。
Description
技术领域
本申请涉及一种医疗器械设备，尤其涉及一种用于运动校正的多模态成像方法和系统。
背景技术
多模态成像系统使用不同的模态，例如计算机层析(Computed Tomography，CT)和正电子发射层析(Positron Emission Computed Tomography，PET)来扫描。在操作期间，图像质量可能受到正在成像的受检体的运动，例如呼吸运动，的影响。在临床扫描过程中，由于每个床位的扫描时间比较长(大约2分钟左右)，受检体的呼吸运动会给重建图像带来比较大的影响，如肺下部可能会因为运动导致PET图像与CT的衰减系数图(μ-Map图)不匹配形成香蕉形伪影，以及运动区域的小病灶变形、定量不准确甚至不显像。
发明内容
有鉴于此，本申请的一个方面提供一种成像方法。该成像方法包括：通过计算机层析(CT)扫描获得CT图像；通过正电子发射层析(PET)探测获得PET数据；将所述PET数据划分为多个期相的PET数据；根据所述多个期相的PET数据分别重建相应期相的未经衰减校正的PET(NAC-PET)图像；确定多个期相的所述NAC-PET图像中与CT图像最匹配的NAC-PET图像，作为参考期相的图像；确定其他期相的所述NAC-PET图像到参考期相的图像的形变场；及至少根据所述形变场利用所述PET数据重建PET图像。
本申请的另一个方面提供一种成像系统。该成像系统包括：CT扫描单元，用来对受检体进行CT扫描来获得CT数据；图像重建单元，用来根据CT数据重建CT图像；PET探测单元，用来获得PET数据；处理器，用来将所述PET数据划分为多个期相的PET数据；根据所述多个期相的PET数据分别重建相应期相的NAC-PET图像；确定多个期相的所述NAC-PET图像中与CT图像最匹配的NAC-PET图像，作为参考期相的图像；确定其他期相的所述NAC-PET图像到参考期相的图像的形变场；及所述图像重建单元进一步用来至少根据所述形变场利用所述PET数据重建PET图像。
附图说明
图1所示为本申请多模态成像系统的一个实施例的示意图；
图2所示为图1的多模态成像系统的PET成像系统的PET探测器的一个实施例的侧面示意图；
图3所示为PET探测器沿横轴方向的剖面示意图；
图4所示为本申请成像方法的一个实施例的流程图；
图5所示为弹性配准方法的示意图；
图6所示为显示采样点的参考期相的图像与其他一个期相的图像的示意图；
图7所示为显示引入形变场之前的采样点的衰减系数图和显示引入形变场之后的采样点的衰减系数图的示意图；
图8所示为图4中成像方法的将PET数据划分为多个期相的PET数据的步骤的一个实施例的流程图；
图9所示为图8中根据时间帧数据确定PET数据的变化周期的子步骤的一个实施例的流程图；
图10所示为图4的成像方法的确定多个期相的NAC-PET图像中与CT图像最匹配的NAC-PET图像的步骤的一个实施例的流程图；
图11所示为本申请成像系统的一个实施例的示意框图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。除非另作定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
图1所示为多模态成像系统10的一个实施例的示意图。多模态成像系统10能够在多种模态下扫描受检体19，允许在不同的模态下进行多次扫描，因此多模态成像系统10的诊断能力比单模态系统的诊断能力强。图1所示的多模态成像系统10为正电子发射层析/计算机层析(PET/CT)成像系统，其包括CT成像系统11和PET成像系统12。多模态成像系统10能够在CT扫描模态下利用CT成像系统11扫描受检体19，并能够在PET扫描模态下利用PET成像系统12检测受检体19。
CT成像系统11包括机架13，机架13上设有X射线源15和相对于X射线源15设置的探测器阵列18。X射线源15可向受检体19发射X射线。探测器阵列18探测穿过受检体19的衰减的X射线，并产生表示探测到的X射线的强度的电信号。CT成像系统11将电信号转换为表示X射线衰减的投影数据，根据投影数据重建CT断层图像。在扫描过程中，机架13以及安装在其上的组件，例如X射线源15和探测器阵列18，围绕旋转中心旋转。承载台14将受检体19的至少一部分移入机架开口16内。
PET成像系统12包括PET探测器(未图示)，用来探测γ光子，将光信号转化为电信号。放射性核素在受检体19内部发生湮灭，生成一对方向基本相反的γ光子。一对γ光子被PET探测器的位于相对位置的一对探测器模块在一定时间窗(例如约6-10纳秒)内接收。一个γ光子入射到一个探测器模块的事件称作单事件，一对单事件称作符合事件。一个符合事件确定一条响应线。PET成像系统12根据若干条响应线重建图像，响应线是用于重建的数据的最小单元。
多模态系统10生成的CT图像可以用来诊断，也可用来生成衰减校正因子(或称作衰减系数)。在PET和CT扫描期间受检体19静躺在同一个承载台上，所以在这两次扫描期间，受检体19将位于同一位置和方位，这大大简化了将CT图像和PET图像相互关联和融合的过程。这允许使用CT图像来为PET图像的重建提供衰减校正因子，并允许图像解读者容易地将CT图像中呈现的解剖学信息和PET图像中呈现的功能信息相互关联。
本文中“图像”广义地指可视图像和表示可视图像的数据。但在很多实施例中，多模态系统10生成至少一个可视图像。尽管上下文在包括CT成像系统和PET成像系统的双模态成像系统的基础上描述本申请的实施例，但应了解，可以使用能够执行本文描述的方法的其他成像系统。
图2所示为PET成像系统12的PET探测器20的一个实施例的侧面示意图。图3所示为PET探测器20沿横轴方向的剖面示意图。PET探测器20包括若干探测器环21，每一个探测器环21包括若干探测器模块22。每个探测器模块22可包括若干闪烁晶体23，若干闪烁晶体23形成晶体阵列。闪烁晶体23可以吸收γ光子，并根据γ光子的能量产生一定数量的可见光光子。探测器模块22还包括光电检测器件(未图示)，其包括光电倍增管，将闪烁晶体23产生的可见光信号转化为电信号输出。每个探测器模块22可以包括一个或多个光电检测器件。电信号可被用来进行符合判定，例如，判断两个γ光子打到相对的两个探测器模块22的时间是否在预设的时间窗内。
一对γ光子可能打到同一探测器环21上的相对的两个探测器模块22，产生的符合事件称作直接符合事件。一对γ光子可能打到不同探测环21上的相对的两个探测器模块22，产生的符合事件称作交叉符合事件。
图4所示为成像方法40的一个实施例的流程图。成像方法40可用来对受检体19的运动的感兴趣部位，例如肺部、心脏，可对例如呼吸运动、心脏运动之类的运动进行补偿。下文中将以呼吸运动为例进行说明，但并不局限于呼吸运动。成像方法40包括步骤41-47。其中，
步骤41中，通过CT扫描获得CT图像。
发射X射线，X射线穿过受检体衰减后被检测，并生成表示X射线强度的电信号。电信号被接收并转换为表示X射线衰减的数字的投影数据。根据投影数据重建CT图像。
步骤42中，通过PET扫描获得PET数据。
对受检体进行一个床位时间(例如，大约2分钟左右)的PET扫描。扫描期间湮灭产生的γ光子被探测，一个γ光子被探测为一个单事件，符合判定一对单事件为符合事件。PET数据为符合事件的计数。
步骤43中，将PET数据划分为多个期相的PET数据。
受检体在接受PET扫描时，呼吸运动会使得肺底部、膈肌部位在轴向方向(与承载台的移动方向平行)上发生2cm左右的往复运动，如图3所示的受检体19上的箭头方向。同时在切面上(与轴向垂直的平面)肺部也会有一定幅度地往复地“扩张-收缩”运动。这种往复运动客观上会引起PET数据表现出相应的周期性变化。类似于呼吸运动的其他往复运动也可引起PET数据的周期性变化。在一个实施例中，PET数据为类似正弦波地周期性变化，但不限于此。对于呼吸运动，PET数据的变化周期与呼吸周期一致。
将PET数据的一个变化周期划分为多个期相。典型地，按照相等的时间段划分期相。对应于期相的划分，一个变化周期内的PET数据划分为多个期相的PET数据。如此，可对每个周期的PET数据进行划分获得多个期相的PET数据。
步骤44中，根据多个期相的PET数据分别重建相应期相的未经衰减校正的PET(NAC-PET)图像。
对于每个期相重建一个NAC-PET图像。对期相的PET数据进行随机校正、正规校正和散射校正，并使用迭代重建算法得到NAC-PET图像。在一个实施例中，迭代重建算法可以包括带有惩罚函数的目标函数，来使得NAC-PET图像的噪声较低，整体比较平滑。
步骤45中，确定多个期相的NAC-PET图像中与CT图像最匹配的NAC-PET图像，作为参考期相的图像。
本文中所述的CT图像为对应PET扫描的床位时间的一个区段的图像，可以从CT扫描重建的整个图像中找出对应区段的图像。确定每个期相的NAC-PET图像与CT图像的匹配程度，找出与CT图像最匹配的一个期相的NAC-PET图像作为参考期相的图像。
步骤46中，确定其他期相的NAC-PET图像到参考期相的图像的形变场。
可利用基于区域的或者基于特征的弹性配准方法，计算每一个其他期相的NAC-PET图像到参考期相的图像的形变场T。
如图5所示为弹性配准方法的示意图。一个变化周期被分为N个期相(N为大于1的正整数)，重建有N个期相的NAC-PET图像，参考期相的图像为N个期相的NAC-PET图像中的一个。参考期相的图像之外的其他期相的NAC-PET图像到参考期相的图像的形变场表示为T1、T2…TN。形变场T表示期相的图像坐标到参考期相的图像坐标的映射关系，即确定了位置为(x,y,z)的体素在参考期相的图像中对应的位置(x’,y’,z’)。
步骤47中，至少根据形变场利用PET数据重建PET图像。
利用未划分的PET数据(即所有期相的PET数据)至少根据形变场重建与CT图像匹配的PET图像。将形变场引入PET图像重建模型，如此来对呼吸等运动进行补偿校正，抑制运动伪影。
PET图像可根据表达式(1)进行重建，
其中，下标s和s′表示图像的体素的索引值；λs表示PET图像的第s个体素；上标k表示迭代次数；n表示期相的索引值；nFrames表示期相个数；Atn表示第t条响应线第n个期相的衰减系数；ants表示第n个期相中体素s被晶体对t探测到的概率；Ytn表示第n个期相的PET数据中第t条响应线的符合事件计数；Sm表示PET数据Y的第m个子集。
当n的值为参考期相的索引值时，探测概率ants无需引入形变场进行计算。参考期相之外的其他期相的探测概率ants根据形变场计算。
如图6所示，图6左侧的图显示参考期相的图像中采样点P的位置，右侧的图显示其他一个期相的图像对应的采样点P’的位置。图中示出晶体1-4，其中晶体1与3为一对晶体，晶体2与4为一对晶体。采样点P’的位置相对于采样点P的位置有一定的位移。采样点P’相对于采样点P更靠近晶体对1与3之间形成的响应线。在做差值投影时，采样点P可能基本平均分到晶体对1和3之间的响应线和晶体对2和4之间的响应线上，而采样点P’则大部分分到晶体对1和3之间的响应线上。
采样点P’的探测概率与采样点P之间探测概率存在表达式(2)中的关系：
其中，nref表示参考期相的索引值；nother表示其他一个期相的索引值；t0表示晶体对1和3；t1表示晶体对2和4；
表示参考期相中采样点P被晶体对t0探测到的概率；
表示其他一个期相中采样点P’被晶体对t0探测到的概率；
表示参考期相中采样点P被晶体对t1探测到的概率；
表示其他一个期相中采样点P’被晶体对t1探测到的概率。
从表达式(2)可以看出采样点P’被晶体对1和3探测到的概率比采样点P被晶体对1和3探测到的概率高，而采样点P’被晶体对2和4探测到的概率比采样点P被晶体对2和4探测到的概率低，且采样点P’被晶体对2和4探测到的概率与被晶体对2和4探测到的概率之和等于采样点P被晶体对1和3探测到的概率与被晶体对2和4探测到的概率之和。图6仅示出一个例子的参考期相、形变场和采样点，上述关系对应于图6所示的例子。但不限于图6所示的例子，实际应用中会存在其他参考期相、形变场和采样点，且可得到其他探测概率之间的关系。
由此可知，参考期相之外的其他期相的探测概率ants需引入形变场计算。以根据形变场获得的采样点，例如图6中的采样点P’，为中心点位置计算探测概率ants。
在一个实施例中，根据形变场计算衰减系数，至少根据衰减系数重建PET图像。将CT图像转换为对应PET能量(511KeV)的衰减系数图(μ-Map图)，根据形变场确定衰减系数图中的采样点，计算采样点处的衰减系数值，以获得期相的衰减系数。利用衰减系数对PET数据进行衰减校正获得衰减校正的PET数据，利用衰减校正的PET数据重建衰减校正的PET图像。
如图7所示，左图中模拟未引入形变场之前的第n期相第t条响应线，取采样点P0、P1、P2、P3、P4。根据形变场Tn确定采样点P0、P1、P2、P3、P4发生位移后的对应的采样点P0’、P1’、P2’、P3’、P4’。仅为了图示说明的作用，图6中仅图示了5个采样点，但不限于此，采样点的个数和位置可以根据实际应用确定。第t条响应线第n期相的衰减系数Atn可以根据表达式(3)计算：
Atn＝∑iCT(Tn(Pi))·step (3)
其中，Pi表示未引入形变场之前的采样点，例如图7中的采样点P0、P1、P2、P3、P4；Tn(Pi)函数表示引入形变场之后采样点Pi对应的采样点Pi’，例如图7中的采样点P0’、P1’、P2’、P3’、P4’；CT(·)函数表示该点处的衰减系数值，则CT(Tn(Pi))表示采样点Pi’的衰减系数值；step表示采样点Pi’为中心的步进长度。计算出的衰减系数Atn可以带入表达式(1)中进行PET图像的重建。
成像方法40无需借助外部门控设备对期相进行划分，降低方法和对应的系统的设计和操作的复杂度。即使是一个床位时间的扫描数据量，成像方法40也可通过对数据进行期相划分和分析处理来实现对呼吸等运动的补偿重建，提高扫描效率。
图8所示为图4中成像方法40的将PET数据划分为多个期相的PET数据的步骤43的一个实施例的流程图。步骤43包括子步骤431-435。其中，
子步骤431中，统计事件计数以获得事件数据。
通过步骤42中的PET扫描，采集数据并统计事件计数，获得事件数据。事件数据可以是单事件计数或符合事件计数。对于单事件计数，统计每环的单事件的计数，作为事件数据。对于符合事件计数，将从PET探测器采集的三维(3D)数据变换成二维(2D)数据，从2D数据中统计每环的符合事件的计数，作为事件数据，此事件数据为PET数据。可以通过傅里叶重组等方法将3D数据变换成2D数据。
子步骤432中，将事件数据划分为多个时间帧数据。
将事件数据按照一定的时间间隔划分为多个时间帧数据。按照较短的时间间隔划分，但时间间隔也不宜过短，以免造成一个时间帧数据的数据量不足，即事件的计数很少，给后续的计算处理带来较大的误差。时间间隔可以大约为100-300毫秒之间的数值(包括端点值)，但不限于此。
子步骤433中，根据时间帧数据确定PET数据的变化周期。
事件数据类似于PET数据成周期变化，事件数据的变化周期与PET数据的变化周期一致。根据事件数据的周期变化特点利用划分出的时间帧数据确定事件数据的变化周期，即获得PET数据的变化周期。在呼吸运动中，呼吸周期对应于PET数据的变化周期，因此呼吸周期被确定。
子步骤434中，将变化周期划分为多个期相。
一个变化周期按照相同的时间段划分为多个期相。在一个实施例中，第一个变化周期和最后一个变化周期舍弃，因为第一个变化周期和最后一个变化周期可能是不完整的周期，如此保证期相划分的准确性。剩余的其他每个周期均划分为多个期相。
子步骤435中，将PET数据对应期相划分为多个期相的PET数据。
PET数据对应期相进行划分，获得多个期相的PET数据。
图9所示为图8中根据时间帧数据确定PET数据的变化周期的子步骤433的一个实施例的流程图。子步骤433进一步包括子步骤4331-4333。其中，
子步骤4331中，选取一个时间帧数据作为基准时间帧数据。
从划分出的多个时间帧数据中选取一个时间帧数据。选取一个距离扫描开始时间大于1个PET数据变化周期(在呼吸运动中即呼吸周期)的时间帧数据。
子步骤4332中，从基准时间帧数据向前查找与基准时间帧数据相差最大且时间上最靠近的第一时间帧数据，从基准时间帧数据向后查找与基准时间帧数据相差最大且时间上最靠近的第二时间帧数据。
“向前”表示时间上在基准时间帧数据对应的时间之前，即沿时间轴的反方向。“向后”表示时间上在基准时间帧数据对应的时间之后，即沿时间轴的正方向。在一个实施例中，向前依次计算在前的时间帧数据与基准时间帧数据之间的差值，并比较相邻时间帧数据对应的差值，直至找到一个时间帧数据对应的差值比其之前和之后相邻的时间帧数据对应的差值都大，该找到的时间帧数据为时间上最靠近基准时间帧数据且差值最大的一个时间帧数据，即第一时间帧数据。类似地，从基准时间帧数据向后依次查找，找到第二时间帧数据。
子步骤4333中，根据第一时间帧数据与第二时间帧数据确定变化周期。
确定第一时间帧数据与第二时间帧数据之间的时间为半个PET数据的变化周期还是一个变化周期。如果第一时间帧数据Dpre与第二时间帧数据Dpost之间的差值小于第一时间帧数据Dpre与基准时间帧数据Dcur之间的差值和第二时间帧数据Dpost与基准时间帧数据Dcur之间的差值中较小的一个，可用表达式表达为Diff(Dpre,Dpost)<min(Diff(Dcur,Dpost),Diff(Dpre,Dcur))，那么第一时间帧数据与第二时间帧数据之间的时间为一个完整的变化周期。否则，第一时间帧数据与第二时间帧数据之间的时间为半个变化周期。
当基准时间帧数据刚好选取在波谷的位置，向前和向后分别找到的相差最大的时间帧数据在波峰的位置。类似地，当基准时间帧数据刚好选取在波峰的位置，向前和向后分别找到的相差最大的时间帧数据在波谷的位置。此时第一时间帧数据和第二时间帧数据之间的时间为一个周期。然而当选取的基准时间帧数据在波峰和波谷之间，则向前和向后分别找到的相差最大的时间帧数据在波峰和波谷的位置，或在波谷和波峰的位置。此时第一时间帧数据和第二时间帧数据之间的时间为半个周期。因此，第一时间帧数据为波峰点或波谷点，且第二时间帧数据也为波峰点或波谷点。
根据第一时间帧数据和第二时间帧数据中的至少一者可以确定PET数据的其他变化周期。在一个实施例中，从第一时间帧数据向前和向后查找变化周期。查找第一时间帧数据之前与第一时间帧数据相差最大的第三时间帧数据，两者之间的时间为半个周期。如果第一时间帧数据为波峰点，第三时间帧数据为波谷点。如果第一时间帧数据为波谷点，第三时间帧数据为波峰点。再从第三时间帧数据向前查找与第三时间帧数据相差最大的第四时间帧数据，两者之间的时间为半个周期。如此，向前查找到所有的半个周期，从而获得第一时间帧数据之前的所有变化周期。类似地，从第一时间帧数据向后查找到所有的变化周期。
在另一个实施例中，类似于从第一时间帧数据向前和向后查找所有的变化周期，从第二时间帧数据向前和向后查找并确定出所有的变化周期。在又一个实施例中，类似于从第一时间帧数据向前和向后查找所有的变化周期，从第一时间帧数据和第二时间帧数据分别向前和向后查找并确定出所有变化周期。在其他实施例中，还可以通过其他方式查找出所有的变化周期。
图10所示为图4的成像方法40的确定多个期相的NAC-PET图像中与CT图像最匹配的NAC-PET图像的步骤45的一个实施例的流程图。步骤45包括子步骤451-453。其中，
子步骤451中，计算CT图像中受检体的体积。
CT图像包括多层图像。对于每层图像，进行边缘检测获得显示图像中亮度变化明显的点的边缘图像，从边缘图像中确定外轮廓的边缘点，边缘点的集合确定一条闭合曲线。边缘点为最外一圈轮廓上的点，闭合曲线则为最外一圈轮廓，即为CT图像中的受检体的身体的外轮廓。分别找出边缘图像的每行和每列上的最两端的边缘点，来获得外轮廓的边缘点。CT图像中的受检体的图像的灰度与其外侧的空气的灰度相差最大。在一个实施例中，从边缘图像的每行和每列分别从两端向中间查找灰度值相差最大的点，即可获得外轮廓的边缘点。
计算每一条闭合曲线围成的面积，即每一层图像中受检体的切面面积。将每一条闭合曲线围成的面积与CT层厚相乘，并将所有闭合曲线围成的面积与CT层厚的乘积相加获得CT图像中的受检体的体积VolCT，可表达为表达式(4)
其中，i表示层号，all slice表示总层号，SCT,i表示第i层图像中闭合曲线围成的面积，thicknessCT表示CT层厚。
子步骤452中，分别计算多个期相的NAC-PET图像中的受检体的体积。
类似于子步骤451计算CT图像中受检体的体积的方法，计算每个期相的NAC-PET图像中的受检体的体积。通过确定闭合曲线，计算闭合曲线的面积，将一个期相中所有闭合曲线的面积和PET层厚相乘之后求和，获得一个期相的NAC-PET图像中的受检体的体积。
子步骤453中，分别比较多个期相的NAC-PET图像中的受检体的体积和CT图像中受检体的体积，以确定体积与CT图像中受检体的体积相差最小的一个期相的NAC-PET图像，作为参考期相的图像。
比对每一个期相的NAC-PET图像中的受检体的体积和CT图像中受检体的体积，找出体积相差最小的一个期相的NAC-PET图像。
与前述成像方法40的实施例相对应，本申请还提供了成像系统的实施例。图11所示为一个实施例的成像系统110的示意框图。成像系统110可以是图1所示的PET/CT多模态成像系统10。成像系统110包括CT扫描单元111、图像重建单元112、PET探测单元113和处理器114。
CT扫描单元111用来对受检体进行CT扫描来获得CT数据。CT扫描单元111包括射线源15和射线源15相对的探测器阵列18。射线源15发射X射线束17对受检体19进行扫描。X射线束17经过受检体19产生衰减，并被探测器阵列18检测。探测器阵列18包括多个探测器单元181，接收X射线并产生表示接收的X射线强度的电信号。CT扫描单元111还包括CT数据采集系统(Data Acquisition System，DAS)1110，用来采集探测器阵列18的探测器单元181产生的电信号，并将电信号转换成表示X射线衰减程度的投影数据，即CT数据。
图像重建单元112用来根据CT数据重建CT图像。图像重建单元112接收CT数据采集系统1110产生的CT数据，利用CT数据通过CT图像重建的方法重建CT图像。
PET探测单元113用来获得PET数据。PET探测单元113包括PET探测器20、PET数据采集系统1130和符合判定单元1131。PET探测器20用来探测γ光子，将光信号转换为电信号。PET数据采集系统1130用来采集PET探测器20产生的电信号，即采集单事件。符合判定单元1131用来判定PET数据采集系统1130采集的单事件中的符合事件，并计数符合事件，来获得PET数据。
处理器114用来将PET数据划分为多个期相的PET数据；根据多个期相的PET数据分别重建相应期相的NAC-PET图像；确定多个期相的NAC-PET图像中与CT图像最匹配的NAC-PET图像，作为参考期相的图像；确定其他期相的NAC-PET图像到参考期相的图像的形变场。
在一个实施例中，处理器114进一步用来获得表示事件计数的事件数据；将事件数据划分为多个时间帧数据；根据时间帧数据确定PET数据的变化周期；将变化周期划分为多个期相；及将PET数据对应期相划分为多个期相的PET数据。
在一个实施例中，处理器114进一步用来选取一个时间帧数据作为基准时间帧数据；从基准时间帧数据向前查找与基准时间帧数据相差最大且时间上最靠近的第一时间帧数据，从基准时间帧数据向后查找与基准时间帧数据相差最大且时间上最靠近的第二时间帧数据；及根据第一时间帧数据与第二时间帧数据确定变化周期。
在一个实施例中，处理器114进一步用来计算CT图像中受检体的体积；分别计算多个期相的NAC-PET图像中的受检体的体积；分别比较多个期相的NAC-PET图像中的受检体的体积和CT图像中受检体的体积，以确定体积与所述CT图像中受检体的体积相差最小的一个期相的NAC-PET图像，作为参考期相的图像。
处理器114可执行图4的成像方法40中的步骤43-46，且可以执行图8-10中的子步骤。
图像重建单元112进一步用来至少根据形变场利用PET数据重建PET图像。图像重建单元112接收符合判定单元1131产生的PET数据，通过PET重建方法重建PET图像。
在一个实施例中，处理器114进一步用来根据形变场计算衰减系数，且图像重建单元112用来至少根据衰减系数重建PET图像。
成像系统110的图像重建单元112、处理器114、CT扫描单元111的CT数据采集系统1110、及PET探测单元113的PET数据采集系统1130和符合判定单元1131可以通过软件实现，也可以通过硬件或者软硬件结合的方式实现。上述成像系统30中各个单元的功能和作用的实现过程具体详见上述成像方法40中对应步骤及其子步骤的实现过程，在此不再赘述。
在一个实施例中，成像系统110还可包括其他未图示的元件。例如，
X射线控制器，用来控制射线源15发射射线，可控制射线源15发生的X射线强度。
承载台控制单元，控制承载台14的运动，可控制驱动承载台14运动的电机的运行。
机架控制单元，控制射线源15和CT探测器阵列18的旋转速度和角度方位。
存储装置，可存储图像重建单元112重建的CT图像、NAC-PET图像和PET图像。在一个实施例中，存储装置也可存储处理器114处理的数据、图像重建过程中的中间处理数据。在一些实施例中，存储装置可以是磁存储介质或光存储介质，例如，硬盘、存储芯片等，但不限于此。
输入装置，用来接收来自使用者的输入，可包括键盘和/或其他用户输入装置。
显示装置，可显示重建的图像和/或其他数据。CT图像和PET图像可在同一空间合并成一幅图像由显示装置显示。显示装置可包括液晶显示仪、阴极射线管显示仪、等离子显示仪等。
对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部部件来实现本申请方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种成像方法，其特征在于：其包括：
通过计算机层析（CT）扫描获得CT图像；
通过正电子发射层析（PET）扫描获得PET数据；
将所述PET数据划分为多个期相的PET数据；
根据所述多个期相的PET数据分别重建相应期相的NAC-PET图像；
确定多个期相的所述NAC-PET图像中与CT图像最匹配的NAC-PET图像，作为参考期相的图像；
确定其他期相的所述NAC-PET图像到参考期相的图像的形变场，所述形变场表示所述其他期相的所述NAC-PET图像坐标到所述参考期相的所述图像坐标的映射关系；及
至少根据所述形变场利用所有期相的PET数据重建与CT图像匹配的PET图像。
2.如权利要求1所述的成像方法，其特征在于：所述将所述PET数据划分为多个期相的PET数据的步骤包括：
统计事件计数以获得事件数据；
将所述事件数据划分为多个时间帧数据；
根据所述时间帧数据确定所述PET数据的变化周期；
将所述变化周期划分为多个期相；及
将所述PET数据对应所述期相划分为多个期相的PET数据。
3.如权利要求2所述的成像方法，其特征在于：所述根据所述时间帧数据确定所述PET数据的变化周期的步骤包括：
选取一个所述时间帧数据作为基准时间帧数据；
从所述基准时间帧数据向前查找与所述基准时间帧数据相差最大且时间上最靠近的第一时间帧数据，从所述基准时间帧数据向后查找与所述基准时间帧数据相差最大且时间上最靠近的第二时间帧数据；及
根据所述第一时间帧数据与所述第二时间帧数据确定所述变化周期。
4.如权利要求1所述的成像方法，其特征在于：所述确定多个期相的所述NAC-PET图像中与CT图像最匹配的NAC-PET图像的步骤包括：
计算所述CT图像中受检体的体积；
分别计算多个所述期相的NAC-PET图像中的受检体的体积；
分别比较多个所述期相的NAC-PET图像中的受检体的体积和所述CT图像中受检体的体积，以确定体积与所述CT图像中受检体的体积相差最小的一个期相的NAC-PET图像，作为所述参考期相的图像。
5.如权利要求1所述的成像方法，其特征在于：所述至少根据所述形变场利用所有期相的PET数据重建与CT图像匹配的PET图像的步骤包括：根据所述形变场计算衰减系数，且至少根据所述衰减系数重建与CT图像匹配的PET图像。
6.一种成像系统，其特征在于：其包括：
CT扫描单元，用来对受检体进行CT扫描来获得CT数据；
图像重建单元，用来根据CT数据重建CT图像；
PET探测单元，用来获得PET数据；
处理器，用来将所述PET数据划分为多个期相的PET数据；根据所述多个期相的PET数据分别重建相应期相的NAC-PET图像；确定多个期相的所述NAC-PET图像中与CT图像最匹配的NAC-PET图像，作为参考期相的图像；确定其他期相的所述NAC-PET图像到参考期相的图像的形变场，所述形变场表示所述其他期相的所述NAC-PET图像坐标到所述参考期相的所述图像坐标的映射关系；及
所述图像重建单元进一步用来至少根据所述形变场利用所有期相的PET数据重建与CT图像匹配的PET图像。
7.如权利要求6所述的成像系统，其特征在于：所述处理器进一步用来获得表示事件计数的事件数据；将所述事件数据划分为多个时间帧数据；根据所述时间帧数据确定所述PET数据的变化周期；将所述变化周期划分为多个期相；及将所述PET数据对应所述期相划分为多个期相的PET数据。
8.如权利要求7所述的成像系统，其特征在于：所述处理器进一步用来选取一个所述时间帧数据作为基准时间帧数据；从所述基准时间帧数据向前查找与所述基准时间帧数据相差最大且时间上最靠近的第一时间帧数据，从所述基准时间帧数据向后查找与所述基准时间帧数据相差最大且时间上最靠近的第二时间帧数据；及根据所述第一时间帧数据与所述第二时间帧数据确定所述变化周期。
9.如权利要求6所述的成像系统，其特征在于：所述处理器进一步用来计算所述CT图像中受检体的体积；分别计算多个所述期相的NAC-PET图像中的受检体的体积；分别比较多个所述期相的NAC-PET图像中的受检体的体积和所述CT图像中受检体的体积，以确定体积与所述CT图像中受检体的体积相差最小的一个期相的NAC-PET图像，作为所述参考期相的图像。
10.如权利要求6所述的成像系统，其特征在于：所述处理器进一步用来根据所述形变场计算衰减系数，且所述图像重建单元进一步用来至少根据所述衰减系数重建与CT图像匹配的PET图像。
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