CN106963410A - Pet成像系统及其成像方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种PET成像系统及其成像方法。所述PET成像方法包括：将预定扫描区段划分为一个或多个子扫描区域，每个子扫描区域对应一个扫描床位；针对每个扫描床位预先判断对应的子扫描区域是否有生理运动；若是，通过第一种数据采集模式获取该扫描床位对应的子扫描区域在第一时间段内的PET数据，并至少根据第一时间段内的PET数据，获取子扫描区域的门控图像；若否，通过第二种数据采集模式获取该扫描床位对应的子扫描区域在第二时间段内的PET数据，并根据第二时间段内的PET数据，获取子扫描区域的静态图像。所述PET成像系统包括划分单元、判断单元、扫描单元和重建单元，并用于通过成像方法获取子扫描区域的静态或门控图像。

Description

PET成像系统及其成像方法
技术领域
本发明涉及医疗技术领域，特别涉及一种PET成像系统及其成像方法。
背景技术
PET(Positron Emission Tomography：正电子发射断层成像)成像技术是利用被标记的葡萄糖、氨基酸、胸腺嘧啶、受体的配体或血流显像剂等药物作为示踪剂，以解剖图像方式、从分子水平线上机体及病灶组织细胞的代谢、功能、血流、细胞增殖或受体分布状况，为临床提供更多生理和病理方面的诊断信息，对于帮助癌症的早期诊断有着优异的表现。
其中，数据采集是PET系统的一个重要组成部分，PET的数据采集存在多种工作方式，但总的来说，PET的数据采集包括三种扫描方式，分别是透射扫描、门控扫描和静态扫描(又称发射扫描)。通常地，对于患者全身的PET扫描一般采用静态扫描，即在示踪剂在体内达到稳定后开始采集PET数据，采集时间比较长。而门控扫描往往是单床位或双床位的扫描模式，其利用内脏器官运动的周期性特点，将数据采集与运动周期同步，是一种为消除脏器运动所产生的模糊效应而采用的扫描方式。
发明人发现，为获取患者全身的PET图像，一般预先对患者全身作一次静态扫描，然后，对具有生理运动的部位增加一次门控扫描。这样的做法，不但扫描以及图像重建时间长，用户体验差，而且对于不存在呼吸运动的体位比如腿部，花费的扫描时间以及得到的PET数据在临床上大多是没有意义的。因此，有必要提出一种能够实现高效扫描以及图像重建的成像系统及其成像方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种PET成像系统及其成像方法，旨在降低正电子断层成像扫描的扫描时间以及门控图像的重建时间。
为实现上述目的以及其它相关目的，本发明提供了一种PET成像方法，其包括：
将一预定扫描区段划分为一个或多个子扫描区域，每个子扫描区域对应一个扫描床位；
针对每个扫描床位预先判断其对应的子扫描区域是否存在生理运动；若该扫描床位对应的子扫描区域存在生理运动，则通过第一种数据采集模式获取该扫描床位对应的子扫描区域在第一时间段内的PET数据，并至少根据第一时间段内的PET数据获取该扫描床位对应的子扫描区域的门控图像；若该扫描床位对应的子扫描区域不存在生理运动，则通过第二种数据采集模式获取该扫描床位对应的子扫描区域在第二时间段内的PET数据，并根据第二时间段内的PET数据获取该扫描床位对应的子扫描区域的静态图像。
可选的，所述PET成像方法还包括：将多个扫描床位对应的子扫描区域的PET图像进行拼接，获取该预定扫描区段的PET图像。
可选的，所述第一种数据采集模式为门控数据采集，所述第二种数据采集模式为静态数据采集。
可选的，所述判断扫描床位对应的子扫描区域是否存在生理运动包括：
通过第一种数据采集模式或第二种数据采集模式获取该扫描床位对应的子扫描区域在第三时间段内的PET数据，并基于所述第三时间段内的PET数据获取该子扫描区域的生理运动特征，所述第三时间段小于所述第一时间段。
可选的，所述基于第三时间段内的PET数据获取子扫描区域的生理运动特征的具体过程包括：将所述第三时间段内的PET数据按照采集时间划分为多个PET数据段；重建所述多个PET数据段以得到多个PET图像；获取所述多个PET图像对应的质心运动曲线；根据所述多个PET图像对应的质心运动曲线得到子扫描区域的生理运动特征。
可选的，所述根据所述多个PET图像对应的质心运动曲线得到子扫描区域的生理运动特征包括：对所述多个PET图像对应的质心运动曲线进行傅立叶变换，在频域对所述质心运动曲线对应的频谱特征进行分析，并根据分析结果得到子扫描区域的生理运动特征。
可选的，所述至少根据第一时间段内的PET数据获取该扫描床位对应的子扫描区域的门控图像包括：
根据第一时间段内的PET数据和通过第一种数据采集模式获取的该扫描床位对应的子扫描区域在第三时间段内的PET数据，获取该扫描床位对应的子扫描区域的门控图像。
可选的，所述判断扫描床位对应的子扫描区域是否存在生理运动包括：为至少一个扫描床位设定用户标识，以通过读取所述至少一个扫描床位所具有的用户标识，判断该扫描床位对应的子扫描区域是否存在生理运动。
可选的，所述判断扫描床位对应的子扫描区域是否存在生理运动包括：获取扫描床位对应的子扫描区域的CT定位像，以基于该CT定位像识别该子扫描区域是否存在生理运动。
进一步的，本发明还提供了一种PET成像系统，其包括划分单元、判断单元、扫描单元和重建单元；
所述划分单元用于将一预定扫描区段划分为一个或多个子扫描区域，每个子扫描区域对应一个扫描床位；
所述判断单元用于针对每个扫描床位预先判断其对应的子扫描区域是否存在生理运动；
所述扫描单元用于根据所述判断单元的判断采集对应的PET数据，若所述判断单元判断扫描床位对应的子扫描区域存在生理运动，则所述扫描单元通过第一种数据采集模式获取该扫描床位对应的子扫描区域在第一时间段内的PET数据，若所述判断单元判断扫描床位对应的子扫描区域不存在生理运动，则所述扫描单元通过第二种数据采集模式获取该扫描床位对应的子扫描区域在第二时间段内的PET数据；
所述重建单元用于至少根据第一时间段内的PET数据获取该扫描床位对应的子扫描区域的门控图像和/或用于根据第二时间段内的PET数据获取该扫描床位对应的子扫描区域的静态图像。
可选的，所述PET成像系统还包括拼接单元，用于将多个扫描床位对应的子扫描区域的PET图像进行拼接，获取所述预定扫描区段的PET图像。
可选的，所述判断单元用于根据以下信息中的至少一种，判断扫描床位对应的子扫描区域是否存在生理运动：
该扫描床位对应的子扫描区域在第三时间段内的PET数据；
该扫描床位所具有的用户标识；
该扫描床位对应的子扫描区域的CT定位像；
其中，所述扫描单元还用于采集扫描床位对应的子扫描区域在第三时间段内的PET数据，且所述第三时间段小于所述第一时间段；且所述判断单元用于基于所述第三时间段内的PET数据获取子扫描区域的生理运动特征，并用于根据该子扫描区域的生理运动特征判断该子扫描区域是否存在生理运动。
可选的，在根据该子扫描区域的生理运动特征判断该子扫描区域是否存在生理运动时，所述判断单元用于将所述第三时间段内的PET数据按照采集时间划分为多个PET数据段，并重建所述多个PET数据段以得到多个PET图像，且获取所述多个PET图像对应的质心运动曲线，且根据所述多个PET图像对应的质心运动曲线得到子扫描区域的生理运动特征。
可选的，在根据所述多个PET图像对应的质心运动曲线得到子扫描区域的生理运动特征时，所述判断单元用于对所述多个PET图像对应的质心运动曲线进行傅立叶变换，在频域对所述质心运动曲线对应的频谱特征进行分析，并根据分析结果得到子扫描区域的生理运动特征。
可选的，所述PET成像系统还包括存储单元，所述存储单元存储有映射表，所述映射表存储有扫描床位与其用户标识之间的对照关系；且所述判断单元用于访问所述映射表并读取扫描床位对应的用户标识，并根据该用户标识判断扫描床位对应的子扫描区域是否存在生理运动。
可选的，所述PET成像系统还包括CT装置，用于获取扫描床位对应的子扫描区域的CT定位像并反馈给所述判断单元，所述判断单元用于根据该CT定位像判断扫描床位对应的子扫描区域是否存在生理运动。
可选的，所述PET成像系统还包括输出单元和输入单元；所述输出单元用于将上述预定扫描区段的PET图像输出，以供打印、显示或共享等；所述输入单元用于接收外界指令，所述外界指令包括门控重建的算法以及是否进行门控重建，所述重建单元根据该外界指令确定是否获取子扫描区域的门控图像以及以何种门控重建算法获取该门控图像。
可选的，所述PET成像系统还包括监测器，用于在所述扫描单元获取所述第一时间段内的PET数据时，监测子扫描区域的生理周期。
可选的，所述监测器包括监测所述子扫描区域的心动周期的心电图仪和监测所述子扫描区域的呼吸周期的呼吸监测器中的至少一个。
综上，在本发明提供的PET成像系统及其成像方法中，具有如下有益效果：
第一，本发明首先将一个预定扫描区段划分为一个或多个子扫描区域，且每个子扫描区域对应一个扫描床位；之后，针对每个扫描床位预先判断对应的子扫描区域是否是存在生理运动，若子扫描区域没有生理运动，则通过第二种数据采集模式获取该扫描床位对应的子扫描区域在第二时间段内的PET数据，以根据第二时间段内的PET数据得到该子扫描区域的静态图像，反之，若子扫描区域具有生理运动(如呼吸、脉搏、心跳)，则通过第一种数据采集模式获取该扫描床位对应的子扫描区域在第一时间段内的PET数据，以至少根据第一时间段内的PET数据得到该子扫描区域的门控图像。
相比于预先通过第二种数据采集模式获取所有扫描床位对应的子扫描区域在第二时间段内的PET数据后，以及通过第一种数据采集模式获取其中具有生理运动的子扫描区域在第一时间段内的PET数据，最后结合具有生理运动的子扫描区域在第一时间段内的PET数据、以及所有子扫描区域在第二时间段内的PET数据，得到预定扫描区域的PET图像，本发明提供的PET成像过程的扫描时间更短，且可以不必获取具有生理运动的子扫描区域在第二时间段内的PET数据，因此，可以简化数据处理，并缩短图像重建时间。
第二，本发明还可以通过第一种数据采集模式或第二种数据采集模式获取扫描床位对应的子扫描区域在第三时间段内的PET数据，且第三时间段小于第一时间段，那么，可通过第三时间段内的PET数据获取子扫描区域的生理运动特征，并根据该生理运动特征判断该扫描床位对应的子扫描区域是否存在生理运动，这样一来，可以进一步降低扫描时间，提高图像重建的效率。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的PET成像方法的流程图；
图2是本发明优选实施例一提供的获取子扫描区域的生理运动特征的流程图；
图3是本发明实施例一提供的第三时间段内多个PET图像对应的质心运动曲线图；
图4是图3所示的第三时间段内多个PET图像对应的质心运动的频谱图；
图5是本发明实施例二提供的PET成像方法的流程图；
图6是本发明实施例三提供的PET成像方法的流程图；
图7是本发明实施例四提供的PET成像系统的结构框图。
其中，PET成像系统-100；划分单元-110；判断单元-120；扫描单元-130；重建单元-140；拼接单元-150；存储单元-160；输入单元-170；输出单元-180；CT装置-191；拍照装置-192；后处理单元-193。
具体实施方式
为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图1～7以及具体实施例，对本发明提出的PET成像系统及其成像方法作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
首先，本发明提供的PET成像方法包括：
将一预定扫描区段划分为一个或多个子扫描区域，每个子扫描区域对应一个扫描床位；
针对每个扫描床位预先判断其对应的子扫描区域是否存在生理运动；若该扫描床位对应的子扫描区域存在生理运动，则通过第一种数据采集模式获取该扫描床位对应的子扫描区域在第一时间段内的PET数据，并至少根据第一时间段内的PET数据获取该扫描床位对应的子扫描区域的门控图像；若该扫描床位对应的子扫描区域不存在生理运动，则通过第二种数据采集模式获取该扫描床位对应的子扫描区域在第二时间段内的PET数据，并根据第二时间段内的PET数据获取该扫描床位对应的子扫描区域的静态图像。
其中，所述第一种数据采集模式优选是门控数据采集，所述第二种数据采集模式优选是静态数据采集。
接下去，为了进一步说明本发明的PET成像系统及其成像方法，本文假定上述预定扫描区段为患者全身，且假定该患者全身被划分为三个子扫描区域，分别为患者头部、患者胸腹部以及患者下肢，但此划分不应作为对本发明的限定，具体可根据PET装置所能够覆盖的PET成像空间来确定。另外，以生理运动为呼吸运动进行举例说明，但本发明所指的生理运动包括但不限于呼吸运动，还可以是心跳、脉搏等生理运动。再有，对上述三个子扫描区域的扫描操作顺序不作特别的限定，既可以先扫描患者头部，也可以先扫描患者胸腹部或患者下肢。
实施例一
图1是本发明实施例一提供的PET成像方法的流程图，如图1所示，该PET成像方法具体包括下述步骤。
步骤S01为：获取扫描床位对应的子扫描区域在第三时间段内的PET数据。
应当理解的是，每个子扫描区域对应于一个扫描床位，比如患者头部对应有一个扫描床位，患者胸腹部对应另一个扫描床位，患者下肢对应有其余的一个扫描床位，而二个子扫描区域所对应的扫描床位便构成双床位。故而，通过扫描床位的转换，可以调整子扫描区域。一个扫描床位对应于一次PET扫描，进行完一个扫描床位的扫描后，检查床载置患者移动到下一个扫描床位处进行PET扫描，即下一个扫描床位对应的子扫描区域进入PET成像空间内。
另外，所述第三时间段小于第一时间段，且所述第三时间段内的PET数据可通过门控数据采集或静态数据采集获取。
步骤S01之后，执行步骤S02：基于第三时间段内的PET数据获取对应的子扫描区域的生理运动特征。
然后，根据步骤S02中的生理运动特征执行步骤S03：
判断该扫描床位对应的子扫描区域是否存在呼吸运动；若该扫描床位对应的子扫描区域存在呼吸运动，则执行步骤S04。
步骤S04为：通过门控数据采集获取该扫描床位对应的子扫描区域在第一时间段内的PET数据，之后，执行步骤S05。
步骤S05为：至少根据第一时间段内的PET数据，以门控重建算法对这些第一时间段内的PET数据进行门控重建处理，以获取步骤S06中该扫描床位对应的子扫描区域的门控图像。
反之，在上述步骤S03中，若该扫描床位对应的子扫描区域不存在呼吸运动，则执行步骤S07：
通过静态数据采集获取该扫描床位对应的子扫描区域在第二时间段内的PET数据。之后，执行步骤S08：
根据第二时间段内的PET数据，以静态图像重建算法对这些第二时间段内的PET数据进行静态重建处理，获取步骤S09中该扫描床位对应的子扫描区域的静态图像。
在获取了子扫描区域的图像后，优选执行步骤S10：判断扫描是否结束。若扫描结束，则更优选执行步骤S11。若扫描还未结束，则执行步骤S12。
可选的，根据子扫描区域的数量是否等于设定的最大值来判断扫描是否结束，比如在本实施例中，将患者全身划分为3个子扫描区域。因此，在经过图像重建后的子扫描区域的数量达到3个时，便优选将所有子扫描区域的图像进行拼接，以获取患者全身的PET图像并输出以结束扫描。反之，在经过图像重建后的子扫描区域的数量未达到3个时，便继续对下一个子扫描区域进行判断、扫描、图像重建，直至经过图像重建后的子扫描区域的数量等于设定的最大值。
继而，若步骤S10中判断扫描未结束，则重复上述步骤，直至获取每个子扫描区域的图像。其中，若判断扫描未结束，则在获取上一个子扫描区域的图像后，执行步骤S12：切换至下一个扫描床位，以对应于下一个子扫描区域，即使下一个子扫描区域进入PET成像空间。
接着如之前所述，若骤S10中判断扫描结束，则执行步骤S11：将所有子扫描区域的图像进行拼接，获取预定扫描区段的PET图像。
举例来说，取得患者头部的静态图像、患者胸腹部的门控图像以及患者下肢的静态图像后，将患者头部的静态图像、患者胸腹部的门控图像以及患者下肢的静态图进行拼接，比如采用常规的图像拼接技术，从而获取患者全身的PET图像，这样便获取了经呼吸运动校正的患者全身的PET图像。
较佳地，还执行步骤S13：输出预定扫描区段的PET图像，之后，执行步骤S14，结束PET扫描。
上述实施例中，在利用门控重建算法获取子扫描区域的门控图像时，所述门控重建算法可以利用第三时间段内的PET数据获取子扫描区域的生理运动特征(本文中，定义为第一种门控重建算法)，也可以通过外部设备，比如生命体征监测器(可以是设定在患者上的绑带)采集子扫描区域的生理运动特征(本文中，定义为第二种门控重建算法)，最后根据获得的生理运动特征对第一时间段内的PET数据进行分帧处理，以得到该子扫描区域的门控图像。
其中，对于第二种门控重建算法来说，优选采用效果最优化方式建立子扫描区域的门控图像，有效确保能够实现用户对于门控重建的需求。对于第一种门控重建算法而言，优选采用效率最优化方式建立子扫描区域的门控图像，保证数字门控在有可靠的呼吸运动识别的前提下触发，保证可靠的门控图像质量。
此外，上述步骤S10和步骤S11之间无执行的先后顺序之区分，只要能够将所有子扫描区域的图像进行拼接，获取预定扫描区段的PET图像便可。换而言之，在一种方式中，可以在获取所有子扫描区域的图像后进行一次性拼接。在另一种优选方式中，在获取每一个子扫描区域的图像后，即执行一次拼接操作。具体来说，除最先获取的一个子扫描区域的图像外，在获取其余任一个子扫描区域的图像后，将在后获取的一个子扫描区域的图像与在先获取的所有子扫描区域的图像进行拼接处理，以获取当前的所有子扫描区域拼接后的PET图像，直至扫描结束完成拼接。以依次对患者头部、患者胸腹部、患者下肢进行扫描来说，将患者头部的静态图像与患者胸腹部的动态图像进行拼接，获取第一拼接后的PET图像，之后，将第一次拼接后的PET图像与患者下肢的静态图像再次拼接，获取第二次拼接后的PET图像，该第二次拼接后的PET图像即是患者全身的PET图像，此方式相比于第一种拼接操作，效率高。
在一个优选方案中，所述至少根据第一时间段内的PET数据获取该扫描床位对应的子扫描区域的门控图像包括：
根据第一时间段内的PET数据和通过门控数据采集模式获取的该扫描床位对应的子扫描区域在第三时间段内的PET数据，获取该扫描床位对应的子扫描区域的门控图像。
接着，如图2所示，上述步骤S02中，所述基于第三时间段内的PET数据获取子扫描区域的生理运动特征的具体过程优选包括：
步骤S021：将所述第三时间段内的PET数据按照采集时间划分为多个PET数据段；
步骤S022：重建所述多个PET数据段以得到多个PET图像；
步骤S023：获取所述多个PET图像对应的质心运动曲线；
步骤S024：根据所述多个PET图像对应的质心运动曲线得到子扫描区域的生理运动特征。
其中，所述步骤S024优选包括：对所述多个PET图像对应的质心运动曲线进行傅立叶变换，在频域对所述质心运动曲线对应的频谱特征进行分析，并根据分析结果得到子扫描区域的生理运动特征。
举例来说，将3min内的PET数据按照100ms划分为1800个PET数据段，根据该1800个PET数据段得到1800个PET图像，之后，获取该1800个PET图像对应的如图3所示的质心运动曲线。在图3中，横坐标是第三时间段(单位为第n个100msms，n为正整数)，纵坐标是多个PET图像所对应的质心的相对位置。接着，将图3所示的质心运动曲线进行傅立叶变换，得到图4所示的频谱图，进一步地，根据该频谱图进行频谱特性分析，即可获取该子扫描区域的生理运动特征(即子扫描区域是否对应于胸腹部呼吸运动区域)。在图4中，横坐标是频率(单位为采样时间信号周期个数)，纵坐标是信号强度。
如图4所示，当信号强度最大值(180)所对应的目标频率位于人体正常的呼吸频率范围内，则可判断该子扫描区域存在呼吸运动，比如人体正常的呼吸频率在0.2Hz～0.5Hz之间，而信号强度最大值(180)所出现的目标频率为0.25Hz，那么，即可确定当前子扫描区域存在呼吸运动。
优选，当信号强度最大值(180)所对应的目标频率位于人体正常的呼吸频率范围内，确认该子扫描区域是否存在呼吸运动的步骤包括：
步骤一：将第三时间段所对应的整个频谱段划分为第一频谱段(即呼吸信号所在的频谱区段)以及第二频谱段(即噪声所在的频谱区段)，所述第一频谱段为所述目标频谱所在的频谱区域，且所述第一频谱段对应于人体的呼吸运动频率；
步骤二：获取所述第一频谱段的能量值和第二频谱段的能量值；
步骤三：获取第一频谱段的能量值与第二频谱段的能量值的比值；
步骤四：判断步骤三中的比值是否大于第一预设阙值，若该比值大于所述第一预设阙值，则判断该子扫描区域存在呼吸运动，若否，则判断该子扫描区域不存在呼吸运动。
在其他实施例中，当信号强度最大值(180)所对应的目标频率位于人体正常的呼吸频率范围内，确认该子扫描区域是否存在呼吸运动的步骤优选包括：
步骤一一：获取所述第一频谱段的能量值以及第三时间段对应的整个频谱段的能量值；
步骤一二：获取第一频谱段的能量值与整个频谱段的能量值的比值；
步骤一三：判断步骤一二中的比值是否大于第二预设阙值，若该比值大于所述第二预设阙值，则判断该子扫描区域存在呼吸运动，若否，则判断该子扫描区域不存在呼吸运动。
进一步的，考虑到患者的呼吸运动存在差异，在另一种实施例中，当信号强度最大值(180)所对应的目标频率位于人体正常的呼吸频率范围内，确认该子扫描区域是否存在呼吸运动的步骤优选包括：
步骤二一：将第三时间段所对应的整个频谱段划分为第三频谱段以及第五频谱段，所述第三频谱段包括前述第一频谱段以及第四频谱段，所述第四频谱段为2倍目标频率所在的频谱区域；例如信号强度最大值所对应的目标频率为0.4Hz，则其2倍为0.8Hz，那么，所述第一频谱段设定在0.2Hz～0.5Hz之间(对应于人体呼吸运动频率)，而所述第四频谱段设定在0.5Hz～1.0Hz之间，即所述第三频谱段设定在0.2Hz～1.0Hz之间；
步骤二二：获取所述第三频谱段的能量值和第五频谱段的能量值；
步骤二三：获取第三频谱段的能量值与第五频谱段的能量值的比值；
步骤二四：判断步骤二三中的比值是否大于第三预设阙值，若该比值大于第三预设阙值，则确定该子扫描区域存在呼吸运动。
当然，还可获取第三频谱段的能量值与第三时间段对应的整个频谱段的能量值的比值，并根据该比值是否大于第四预设阙值来判断子扫描区域是否存在呼吸运动；同样地，若该比值大于第四预设阙值，则即可确定该子扫描区域存在呼吸运动。
实施例二
本实施例中提供的PET成像方法的原理与实施例一基本相同，以下仅针对不同点进行描述。本实施例中，为至少一个扫描床位设定用户标识，以通过读取所述至少一个扫描床位所具有的用户标识，判断该扫描床位对应的子扫描区域是否存在生理运动。例如，患者头部对应的扫描床位以及患者下肢对应的扫描床位设定同一个用户标识，为患者胸腹部对应的扫描床位设定另一个用户标识，该两个用户标识不相同。
具体结合图5来说，本实施例的PET成像方法以步骤S21和步骤S22取代了实施例一中的步骤S01、步骤S02和步骤S03，其余步骤与实施例一相同。
其中，步骤S21为：获取子扫描区域对应的扫描床位所具有的用户标识。
具体的，所述用户标识较佳地为编号，如二维码、条形码等，比如患者头部对应的扫描床位的编号设定为A1，患者胸腹部以及患者下肢对应的扫描单床位的编号设定为A2(A1不等于A2)，通过获取当前扫描床位的编号即可知晓当前所执行的子扫描区域是否存在呼吸运动，显然，该方式中，假定预先知悉每个子扫描区域的呼吸运动状态。
之后，执行步骤S22：根据用户标识，判断该扫描床位对应的子扫描区域是否存在呼吸运动。具体的，若该用户标识指向的是具有呼吸运动的子扫描区域，则执行步骤S04；若该用户标识指向的是不具有呼吸运动的子扫描区域，则执行步骤S07。
实施例三
本实施例中提供的PET成像方法的原理与实施例一基本相同，以下仅针对不同点进行描述。
结合图6来说，本实施例的PET成像方法以步骤S31和步骤S32取代了实施例一中的步骤S01、步骤S02和步骤S03，其余步骤与实施例一相同。
其中，步骤S31为：获取扫描床位对应的子扫描区域的CT定位像。
步骤S32为：根据该CT定位像识别该子扫描区域是否存在呼吸运动。在此，若该CT定位像所呈现的是具有生理运动的子扫描区域，则执行步骤S04，反之，执行步骤S07。
本实施例中，在判断子扫描区域是否存在呼吸运动之前，先获取该子扫描区域的CT定位像(Topogram，也称Topo像)，以通过该CT定位像来识别当前子扫描区域是否为包括人体运动器官的组织区域。
具体的，CT设备的定位像的图像是以不同的灰度来表示的，其反映了人体器官和组织对X射线的吸收程度。在定位像中，黑影表示低吸收区，即低密度区，如肺部；白影表示高吸收区，即高密度区，如骨骼。实际工作中，常使用CT值表示密度的高低，一般地，定位像上空气、脂肪、水、软组织和骨骼的CT值依次增大。
本实施例中，可以根据CT定位像识别患者胸腹部，进而确定用于门控重建的扫描床位。具体的，获取CT定位像后，对该定位像进行图像分割，以获取子扫描区域内所包含的人体器官信息，比如识别具有呼吸运动的肺部。例如，在CT定位像上设定扫描范围后，利用患者人体上各部位的CT值存在差异的特性查找患者的胸腔边界，以得到患者的肺部。
实施例四
与上述实施例所不同的是，本实施例提供了一种PET成像系统100，具体如图7所示。所述PET成像系统100包括划分单元110、判断单元120、扫描单元130和重建单元140。
所述划分单元110用于将预定扫描区段划分为一个或多个子扫描区域。
所述判断单元120用于针对每个扫描床位预先判断其对应的子扫描区域是否存在生理运动。
所述扫描单元130用于根据判断单元120的判断采集对应的PET数据。若所述判断单元120判断扫描床位对应的子扫描区域存在生理运动，所述扫描单元130通过门控数据采集模式获取该扫描床位对应的子扫描区域在第一时间段内的PET数据。若所述判断单元120判断扫描床位对应的子扫描区域不存在生理运动，所述扫描单元通过静态数据采集模式获取该扫描床位对应的子扫描区域在第二时间段内的PET数据。
所述重建单元140用于至少根据第一时间段内的PET数据获取该扫描床位对应的子扫描区域的门控图像，或者根据第二时间段内的PET数据获取该扫描床位对应的子扫描区域的静态图像。再或者所述重建单元140既可以获取子扫描区域的门控图像，还可以获取子扫描区域的静态图像，即图像的获取集成于一个单元中完成。
本实施例中，所述判断单元120可根据实施例一至实施例三中描述的一种方式判断子扫描区域是否存在生理运动，即扫描床位对应的子扫描区域在第三时间段内的PET数据、扫描床位所具有的用户标识或子扫描区域的CT定位像。
进一步的，所述扫描单元130还用于采集扫描床位对应的子扫描区域在第三时间段内的PET数据，以便于判断单元120基于所述第三时间段内的PET数据获取子扫描区域的生理运动特征。
更进一步的，所述判断单元120用于将所述第三时间段内的PET数据按照采集时间划分为多个PET数据段，并重建所述多个PET数据段以得到多个PET图像，且获取所述多个PET图像对应的质心运动曲线，且根据所述多个PET图像对应的质心运动曲线得到子扫描区域的生理运动特征。具体的，所述判断单元120用于对所述多个PET图像对应的质心运动曲线进行傅立叶变换，在频域对所述质心运动曲线对应的频谱特征进行分析，并根据分析结果得到子扫描区域的生理运动特征。
可选的，所述PET成像系统100还包括拼接单元150，用于将多个扫描床位对应的子扫描区域的PET图像进行拼接，获取预定扫描区段的PET图像。更进一步的，所述拼接单元150可通过调整静态图像以及门控图像重叠部分的权重比以及平滑系数，以此保证门控图像和静态图像拼接位置的图像质量，尽可能体现扫描对象运动信息。
更可选的，所述PET成像系统100还包括存储单元160，所述存储单元160存储有映射表，所述映射表存储有一个或多个扫描床位与对应的用户标识之间的对照关系。所述判断单元120用于访问所述映射表并读取扫描床位对应的用户标识，并用于根据该用户标识判断该扫描床位对应的子扫描区域是否存在生理运动。
本实施例中，所述PET成像系统100还包括输入单元170和输出单元180。所述输出单元180用于将拼接单元150获取的预定扫描区段的PET图像进行输出，比如输出至打印机、服务器、显示器等，以便于打印、共享或显示等。所述输入单元170用于接收外界指令，所述外界指令包括门控重建的算法以及是否进行门控重建，所述重建单元140根据该外界指令确定是否获取子扫描区域的门控图像以及以何种门控重建算法获取该门控图像。该输入单元170可选是人机界面或键盘等。用户可以在重建单元140门控之前，通过输入单元170选择门控重建模型。所述输出单元180例如是网络端口，USB端口等。所述输出单元180可输出格式DICOM的PET图像，其会根据全身扫描以及重建状态合理设置相关输出参数，保证图像输出的正确性以及可兼容性。
在一个实施例中，所述PET成像系统100还包括CT装置191，用于获取子扫描区域的CT定位像并反馈给判断单元120，所述判断单元120用于根据该CT定位像判断子扫描区域是否具有能够产生呼吸运动的人体器官组织。
除了CT定位像外，所述PET成像系统100还优选包括拍照装置192，该拍照装置192可以获取子扫描区域的照片，所述判断单元120根据该照片识别当前子扫描区域是否为能够产生呼吸运动的体位。所述拍照装置192可设置在患者的上方，对准患者预被扫描的区域。比如，所述拍照装置192将拍摄到的照片发送至判断单元120的显示模块进行显示，如此，操作者便可根据显示的照片判断当前子扫描区域的呼吸运动状态。
进一步的，所述重建单元140优选根据第一时间段的PET数据以及通过门控数据采集模式获取的第三时间段内的PET数据，获取子扫描区域的门控图像。其中，所述扫描单元130在采集PET数据时，采集参数的设置可根据门控重建分帧数以及静态扫描参数确定。
优选的，所述PET成像系统100还包括后处理单元193，用于对重建单元140获取的门控图像进行后处理，并将后处理的门控图像输出至拼接单元150，以通过后处理的方式保证门控重建图像不同床位间统计特性一致性及定量正确性。
更优选的，所述PET系统100还包括控制单元(未图示)，分别与上述各个单元通讯连接，以在控制单元控制下实现智能化运行。详细来说，所述判断单元120在控制单元控制下判断子扫描区域是否存在呼吸运动；所述扫描单元130在控制单元控制下根据判断单元120判断的结果获取子扫描区域在对应时间段内的PET数据；所述重建单元140在控制单元控制下至少根据第一时间段内的PET数据，获取子扫描区域的门控图像，或者在控制单元控制下根据第二时间段内的PET数据，获取子扫描区域的静态图像；所述拼接单元150在控制单元控制下将多个子扫描区域的图像进行拼接，得到预定扫描区段的PET图像；所述输出单元180在控制单元控制下输出预定扫描区段的PET图像；所述后处理单元193在控制单元控制下对门控图像进行后处理；所述输入单元170可以将接收的外界指令发送给控制单元，使得控制单元根据该外界指令控制重建单元140是否实施门控重建或选择何种门控重建算法。
本实施例中，若所述重建单元140通过基于体外生命监测器采集呼吸运动的第二种门控重建算法来获得门控图像，所述PET成像系统100还包括监测器，用于在扫描单元130获取所述第一时间段内的PET数据时，监测子扫描区域的生理周期。所述监测器可包括监测所述子扫描区域的心动周期的心电图仪和监测所述子扫描区域的呼吸周期的呼吸监测器中的至少一个。
此外，当所述判断单元120检测到第三时间段内的PET数据中存在生理运动特征时，优先使用第二种门控重建方法来获取子扫描区域的门控图像。
最后，本发明的PET成像系统100为重建单元140提供两种可选择的决策模型，包括效率最优化和效果最优化。优选的，在获取子扫描区域的静态图像时，以效率最优为大权重设置，而在获取子扫描区域的门控图像时，以效果最优化为大权重设置。
综上，本发明提供的成像系统及其成像方法所取得的有益效果如下：
第一，本发明首先将一个预定扫描区段划分为一个或多个子扫描区域，且每个子扫描区域对应一个扫描床位；之后，针对每个扫描床位预先判断对应的子扫描区域是否是存在生理运动，若子扫描区域没有生理运动，则通过第二种数据采集模式获取该扫描床位对应的子扫描区域在第二时间段内的PET数据，以根据第二时间段内的PET数据得到该子扫描区域的静态图像，反之，若子扫描区域具有生理运动(如呼吸、脉搏、心跳)，则通过第一种数据采集模式获取该扫描床位对应的子扫描区域在第一时间段内的PET数据，以至少根据第一时间段内的PET数据得到该子扫描区域的门控图像。
相比于预先通过第二种数据采集模式获取所有扫描床位对应的子扫描区域在第二时间段内的PET数据后，以及通过第一种数据采集模式获取其中具有生理运动的子扫描区域在第一时间段内的PET数据，最后结合具有生理运动的子扫描区域在第一时间段内的PET数据、以及所有子扫描区域在第二时间段内的PET数据，得到预定扫描区域的PET图像，本发明提供的PET成像过程的扫描时间更短，且可以不必获取具有生理运动的子扫描区域在第二时间段内的PET数据，因此，可以简化数据处理，并缩短图像重建时间。
第二，本发明还可以通过第一种数据采集模式或第二种数据采集模式获取扫描床位对应的子扫描区域在第三时间段内的PET数据，且第三时间段小于第一时间段，那么，可通过第三时间段内的PET数据获取子扫描区域的生理运动特征，并根据该生理运动特征判断该扫描床位对应的子扫描区域是否存在生理运动，这样一来，可以进一步降低扫描时间，提高图像重建的效率。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种PET成像方法，其特征在于，包括：
将一预定扫描区段划分为一个或多个子扫描区域，每个子扫描区域对应一个扫描床位；
针对每个扫描床位预先判断其对应的子扫描区域是否存在生理运动；若该扫描床位对应的子扫描区域存在生理运动，则通过第一种数据采集模式获取该扫描床位对应的子扫描区域在第一时间段内的PET数据，并至少根据第一时间段内的PET数据获取该扫描床位对应的子扫描区域的门控图像；若该扫描床位对应的子扫描区域不存在生理运动，则通过第二种数据采集模式获取该扫描床位对应的子扫描区域在第二时间段内的PET数据，并根据第二时间段内的PET数据获取该扫描床位对应的子扫描区域的静态图像。
2.根据权利要求1所述的PET成像方法，其特征在于，还包括：
将多个扫描床位对应的子扫描区域的PET图像进行拼接，获取该预定扫描区段的PET图像。
3.根据权利要求1所述的PET成像方法，其特征在于，所述第一种数据采集模式为门控数据采集，所述第二种数据采集模式为静态数据采集。
4.根据权利要求1所述的PET成像方法，其特征在于，所述判断扫描床位对应的子扫描区域是否存在生理运动包括：
通过第一种数据采集模式或第二种数据采集模式获取该扫描床位对应的子扫描区域在第三时间段内的PET数据，并基于所述第三时间段内的PET数据获取该子扫描区域的生理运动特征，所述第三时间段小于所述第一时间段。
5.根据权利要求4所述的PET成像方法，其特征在于，所述基于第三时间段内的PET数据获取子扫描区域的生理运动特征的具体过程包括：
将所述第三时间段内的PET数据按照采集时间划分为多个PET数据段；
重建所述多个PET数据段以得到多个PET图像；
获取所述多个PET图像对应的质心运动曲线；以及
根据所述多个PET图像对应的质心运动曲线得到子扫描区域的生理运动特征。
6.根据权利要求5所述的PET成像方法，其特征在于，所述根据所述多个PET图像对应的质心运动曲线得到子扫描区域的生理运动特征包括：
对所述多个PET图像对应的质心运动曲线进行傅立叶变换，在频域对所述质心运动曲线对应的频谱特征进行分析，并根据分析结果得到子扫描区域的生理运动特征。
7.根据权利要求4所述的PET成像方法，其特征在于，所述至少根据第一时间段内的PET数据获取该扫描床位对应的子扫描区域的门控图像包括：
根据第一时间段内的PET数据和通过第一种数据采集模式获取的该扫描床位对应的子扫描区域在第三时间段内的PET数据，获取该扫描床位对应的子扫描区域的门控图像。
8.根据权利要求1所述的PET成像方法，其特征在于，所述判断扫描床位对应的子扫描区域是否存在生理运动包括：
为至少一个扫描床位设定用户标识，以通过读取所述至少一个扫描床位所具有的用户标识，判断该扫描床位对应的子扫描区域是否存在生理运动。
9.根据权利要求1所述的PET成像方法，其特征在于，所述判断扫描床位对应的子扫描区域是否存在生理运动包括：
获取扫描床位对应的子扫描区域的CT定位像，以基于该CT定位像识别该子扫描区域是否存在生理运动。
10.一种PET成像系统，其特征在于，包括：
划分单元，用于将一预定扫描区段划分为一个或多个子扫描区域，每个子扫描区域对应一个扫描床位；
判断单元，用于针对每个扫描床位预先判断其对应的子扫描区域是否存在生理运动；
扫描单元，用于根据所述判断单元的判断采集对应的PET数据，若所述判断单元判断扫描床位对应的子扫描区域存在生理运动，所述扫描单元通过第一种数据采集模式获取该扫描床位对应的子扫描区域在第一时间段内的PET数据，若所述判断单元判断扫描床位对应的子扫描区域不存在生理运动，所述扫描单元通过第二种数据采集模式获取该扫描床位对应的子扫描区域在第二时间段内的PET数据；
重建单元，用于至少根据第一时间段内的PET数据获取该扫描床位对应的子扫描区域的门控图像和/或用于根据第二时间段内的PET数据获取该扫描床位对应的子扫描区域的静态图像。
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