CN108447553B - 一种医学成像方法、装置、系统及计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种医学成像方法、装置、系统及计算机可读存储介质，涉及数据处理技术领域，根据扫描数据集大小，将每个子重建区域对应的扫描数据集分别分配给合适数量的重建单元分别进行图像重建，整体上提高了图像重建的速度。所述方法包括：获取被检者的重建区域，并将重建区域划分为多个子重建区域；获取每个子重建区域对应的扫描数据集；根据每个子重建区域对应的扫描数据集大小，分别将每个子重建区域对应的扫描数据集分配给一个或多个重建单元分别进行图像重建，得到每个子重建区域对应的子图像；合并多个子重建区域对应的子图像，得到重建区域对应的图像。本发明实施例适用于医疗系统的PET图像重建过程中。

Description

一种医学成像方法、装置、系统及计算机可读存储介质

【技术领域】

本发明涉及数据处理技术领域，尤其涉及一种医学成像方法、装置、系统及计算机可读存储介质。

【背景技术】

PET(Positron Emission Tomography，正电子发射断层扫描成像)技术作为医学领域较先进的一种临床检查影像技术，在医学生物研究、临床诊断及治疗中担任着越来越重要的角色。

常规PET系统的轴向扫描视野范围局限在25公分左右，一般远小于人体全身的长度，为了改进PET系统，提出在机架的整个轴向配置多个PET探测器单元实现扫描视野的扩大，即长轴向PET系统。例如，将身体轴线方向上的扫描视野扩大到约2米的长度，从而能够同时诊断被检者的从头顶到脚趾的整个身体。

由于扫描视野的扩大，长轴向PET系统灵敏度得到大幅提高，但是扫描数据量也有了成倍的增长，导致重建图像时，负载增大，图像重建速度大幅降低。

【发明内容】

有鉴于此，本发明实施例提供了一种医学成像方法、装置、系统及计算机可读存储介质，可以有效提高长轴向PET系统的图像重建速度。

第一方面，本发明实施例提供一种医学成像方法，所述方法包括：

获取被检者的重建区域，并将所述重建区域划分为多个子重建区域；

获取每个所述子重建区域对应的扫描数据集；

根据每个所述子重建区域对应的扫描数据集大小，分别将每个子重建区域对应的扫描数据集分配给一个或多个重建单元分别进行图像重建，得到每个所述子重建区域对应的子图像；

合并所述多个子重建区域对应的子图像，得到所述重建区域对应的图像。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述获取每个所述子重建区域对应的扫描数据集，包括：

确定每个所述子重建区域对应的探测器单元；

获取每个所述子重建区域对应的探测器单元所采集的扫描数据集。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，每个所述子重建区域对应一个或多个探测器单元。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述确定每个所述子重建区域对应的探测器单元，包括：

获取每个所述子重建区域对应的初始探测块、终止探测块，以及轴向始端位置、轴向末端位置；

根据所述初始探测块与所述轴向末端位置，以及所述终止探测块与所述轴向始端位置，确定最大偏角投影响应线；

根据所述最大偏角投影响应线，确定每个所述子重建区域对应的探测器单元。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，在所述分别将每个子重建区域对应的扫描数据集分配给一个或多个重建单元分别进行图像重建之后，所述医学成像方法还包括：

当有重建单元完成图像重建任务时，对未完成图像重建任务的重建单元对应的扫描数据集进行重新分配。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述对未完成图像重建任务的重建单元对应的扫描数据集进行重新分配之前，所述医学成像方法还包括：

实时监测每个重建单元的图像重建进度。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述图像包括计算机断层扫描图像或正电子发射断层扫描图像。

第二方面，本发明实施例提供一种医学成像装置，所述装置包括：

第一处理单元，用于获取被检者的重建区域，并将所述重建区域划分为多个子重建区域；

获取单元，用于获取每个所述子重建区域对应的扫描数据集；

第二处理单元，用于根据每个所述子重建区域对应的扫描数据集大小，分别将每个子重建区域对应的扫描数据集分配给一个或多个重建单元分别进行图像重建，得到每个所述子重建区域对应的子图像；

第三处理单元，用于合并所述多个子重建区域对应的子图像，得到所述重建区域对应的图像。

第三方面，本发明实施例提供一种医学成像系统，包括：

多个环状的探测器单元，沿轴向依次排列，所述探测器单元用于采集扫描数据集；

多个重建单元，所述多个重建单元用于进行图像重建；

处理器，所述处理器用于执行如上任一方面及任一可能的实现方式所述的方法。

第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，当所述计算机程序被执行时，实现如上任一方面及任一可能的实现方式所述的方法。

本发明实施例提供了一种医学成像方法、装置、系统及计算机可读存储介质，根据每个所述子重建区域对应的扫描数据集大小，将被检者每个子重建区域对应的扫描数据集分别分配给合适数量的重建单元分别进行图像重建，多组重建单元同时分别重建每个子重建区域的图像，得到每个子重建区域对应的子图像后进行合并，最后得到被检者重建区域对应的图像，整体上提高了图像重建的速度。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例提供的一种医学成像方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的一种PET系统的切面图；

图3是本发明实施例提供的另一种医学成像方法的流程图；

图4是本发明实施例提供的另一种医学成像方法的流程图；

图5是本发明实施例提供的一种医学成像装置的组成框图；

图6是本发明实施例提供的一种获取单元的组成框图。

【具体实施方式】

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例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。

应当理解，尽管在本发明实施例中可能采用术语第一、第二来描述处理单元，但这些单元不应限于这些术语。这些术语仅用来将单元彼此区分开。例如，在不脱离本发明实施例范围的情况下，第一处理单元也可以被称为第二处理单元，类似地，第二处理单元也可以被称为第一处理单元。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

本发明实施例提供了一种医学成像方法，适用于医疗系统的PET图像重建过程中，如图1所示，所述方法包括：

101、获取被检者的重建区域，并将所述重建区域划分为多个子重建区域。

步骤101中，通过读取并识别CT(Computed Tomography，计算机断层扫描)或PET图像，获取重建区域，并根据重建区域的形状及大小分为多个子重建区域。具体的举例说明，PET系统的一个切面图可以参考图2，在机架中形成通道，检查床板可移入或移出通道。被检者躺在检查床板上，检查床板被移入通道后，机架内设置的环绕通道的探测环可以采集重建图像所需要的数据。图2中，重建区域为覆盖被检者身体的一个规则区域，分为6个子重建区域，分别以00、10、20、30、40、50进行标识。

102、获取每个所述子重建区域对应的扫描数据集。

具体的，扫描数据集指的是探测器采集的数据经符合处理后得的符合事件数据的集合。

103、根据每个所述子重建区域对应的扫描数据集大小，分别将每个子重建区域对应的扫描数据集分配给一个或多个重建单元分别进行图像重建，得到每个所述子重建区域对应的子图像。

在一种具体实施方式中，重建单元可以是重建机或者云端处理器。

具体的，重建单元基于符合事件数据进行图像重建，重建方法可以是有序子集最大期望值迭代法(Ordered Subsets Expectation Maximization，OSEM)或者滤波反投影法(filtered back-projection，FBP)。

需要说明的是，每个子重建区域对应的扫描数据集可能会有重叠，在重建单元进行图像重建时，可以去除重复的扫描数据。

104、合并所述多个子重建区域对应的子图像，得到所述重建区域对应的图像。

上述发明实施例提供了一种医学成像方法，根据每个所述子重建区域对应的扫描数据集大小，将被检者每个子重建区域对应的扫描数据集分别分配给合适数量的重建单元分别进行图像重建，多组重建单元同时分别重建每个子重建区域的图像，得到每个子重建区域对应的子图像后进行合并，最后得到被检者重建区域对应的图像，整体上提高了图像重建的速度。

进一步来说，结合前述方法流程，对于如何确定每个子重建区域对应的扫描数据集，本发明实施例的另一种可能的实现方式针对步骤102的实现，还提供了以下具体方法流程，如图3所示，步骤102包括：

1021、确定每个所述子重建区域对应的探测器单元。

具体的，在PET系统中，由探测块阵列组成一个探测环，多个探测环组成一个探测器单元，多个探测器单元才构成一个探测系统。例如图2所示，一个探测器单元包含20个由探测块阵列组成的探测环，一个探测系统包含6个探测器单元，分别以0、1、2、3、4、5标识。

需要说明的是，PET是从人体分子水平反映人体内脏器和组织的功能及代谢状况的诊断技术。PET图像重建的大致过程如下：含有正电子放射性的药物衰变放出的正电子与组织中的负电子发生湮灭反应，产生能量相等、运动方向相反的两个γ光子，通过环绕人体的探测块阵列接收两个γ光子，利用符合测量技术测量出这两个γ光子，即可获得正电子的位置信息，再用图像重建软件进行处理后可得到正电子在人体内分布情况的断层图像，即PET重建图像。其中，正电子和负电子湮灭反应产生运动方向相反的两个γ光子所在的直线称为投影响应线，见图2中斜线所示。因为每个子重建区域中所有光子的投影响应线方向是不定的，因此每个子重建区域可能对应一个探测器单元或者也可能对应相邻的多个探测器单元。一种具体的方式可以通过最大偏角投影响应线确定每个子重建区域对应的探测器单元。

1022、获取每个所述子重建区域对应的探测器单元所采集的扫描数据集。

进一步来说，结合前述方法流程，对于如何确定每个子重建区域对应到探测器单元，本发明实施例的另一种可能的实现方式，针对步骤1021的实现还提供了以下方法流程，如图4所示，步骤1021包括：

10211、获取每个所述子重建区域对应的初始探测块、终止探测块，以及轴向始端位置、轴向末端位置。

可见图2子重建区域1中初始探测块a和终止探测块b以及轴向始端位置c、轴向末端位置d的示意。需要说明的是，因为探测块的环状排列，子重建区域中包含多个初始探测块和多个终止探测块。

10212、根据所述初始探测块与所述轴向末端位置，以及所述终止探测块与所述轴向始端位置，确定最大偏角投影响应线。

需要说明的是，最大偏角投影响应线包括左右两侧的最大偏角投影响应线，可以称为第一最大偏角投影响应线和第二最大偏角投影响应线，分别由初始探测块与轴向末端位置、终止探测块与轴向始端位置确定的投影响应线确定。其中，偏角是投影响应线与轴向垂线(径向)所成的夹角，可见图2中角β。

步骤10212中，最大偏角投影响应线可以通过数学方法进行确定。通过将每个初始探测块和轴向末端位置相连接，进而将其中最大偏角的连线确定为第一最大偏角投影响应线；通过将每个终止探测块和轴向始端位置相连接，进而将其中最大偏角的连线确定为第二最大偏角投影响应线。基于图2，这里需要进一步对轴向初始位置和轴向末端位置进行说明，以轴向末端位置为例，由几何关系可知，初始探测块与所有轴向末端位置所组成切面的连线中，最大偏角的连线出现在初始探测块与切面上边长或下边长中某个轴向末端位置连接的时候，因图2为切面图，故轴向末端位置的投影为图2所示的两点，轴向初始位置同理。

10213、根据所述最大偏角投影响应线，确定每个所述子重建区域对应的探测器单元。

具体的，两个最大偏角投影响应线所包含的探测器单元，为该子重建区域对应的探测器单元。

进一步来说，结合前述方法流程，根据每个子重建区域对应的扫描数据集大小，可以分配给一个或多个重建单元进行图像重建，因此本发明实施例的另一种可能的实现方式针对步骤103的实现还提供了以下两种可能的实现方式。

第一种实现方式，包括：

1031、将一个子重建区域对应的扫描数据集分配给同一重建单元进行图像重建。

具体的，当当前子重建区域对应的扫描数据集较小时，也即当前子重建区域对应的符合事件数据较少或者说图像重建需要的时间较短时，可以为当前子重建区域分配一个重建单元进行图像重建。

第二种实现方式，包括：

1032、将一个子重建区域对应的扫描数据集分配给至少两个重建单元进行图像重建。

具体的，当当前子重建区域对应的扫描数据集较大时，也即当前子重建区域对应的符合事件数据较多或者说图像重建需要的时间较长时，可以为当前子重建区域分配多个重建单元同时进行图像重建。

进一步来说，结合前述方法流程，当把一个子重建区域对应的扫描数据集分配给多个重建单元进行图像重建时，当多个重建单元的图像重建进度差距比较大时，可以实时调整多个重建单元对应的扫描数据集，以在整体上提高子重建区域对应的所有重建单元的图像重建进度，进而尽快得到子重建区域对应的子图像。因此本发明实施例的另一种可能的实现方式还提供了以下方法流程，执行在步骤1032之后，包括：

1033、当有重建单元完成图像重建任务时，对未完成图像重建任务的重建单元对应的扫描数据集进行重新分配。

具体的，可以将一个子重建区域中未完成图像重建任务的重建单元对应的扫描数据集分配一部分给已完成图像重建任务的重建单元。

需要说明的是，由于图像重建是一个迭代过程，因此在上述两种为子重建区域分配重建单元的实现方式(步骤1031和步骤1032)基础上，有一种通用的提高图像重建速度的方法，即在每次迭代得到合并的图像之后，下次迭代计算子重建区域对应的子图像之前，根据上次每个子重建区域得到对应子图像的时间调整每个子重建区域对应的重建单元数目，具体的，时间长的子重建区域可以增加重建单元数目。

进一步来说，结合前述方法流程，为了可以实时知道每个重建单元的图像重建进度，在所述对未完成图像重建任务的重建单元对应的扫描数据集进行重新分配之前，本发明实施例的另一种可能的实现方式还提供了以下方法流程，执行在步骤1033之前，包括：

1033’、实时监测每个重建单元的图像重建进度。

本发明实施例提供了一种医学成像装置，适用于上述方法流程，如图5所示，所述装置包括：

第一处理单元21，用于获取被检者的重建区域，并将所述重建区域划分为多个子重建区域。

获取单元22，用于获取每个所述子重建区域对应的扫描数据集。

第二处理单元23，用于根据每个所述子重建区域对应的扫描数据集大小，分别将每个子重建区域对应的扫描数据集分配给一个或多个重建单元分别进行图像重建，得到每个所述子重建区域对应的子图像。

第三处理单元24，用于合并所述多个子重建区域对应的子图像，得到所述重建区域对应的图像。

可选的是，如图6所示，所述获取单元22包括：

确定模块221，用于确定每个所述子重建区域对应的探测器单元。

获取模块222，用于获取每个所述子重建区域对应的探测器单元所采集的扫描数据集。

可选的是，所述确定模块221具体用于：

获取每个所述子重建区域对应的初始探测块、终止探测块，以及轴向始端位置、轴向末端位置；

根据所述初始探测块与所述轴向末端位置，以及所述终止探测块与所述轴向始端位置，确定最大偏角投影响应线；

根据所述最大偏角投影响应线，确定每个所述子重建区域对应的探测器单元。

可选的是，所述第二处理单元23还用于：

当有重建单元完成图像重建任务时，对未完成图像重建任务的重建单元对应的扫描数据集进行重新分配。

可选的是，所述第二处理单元23还用于：

实时监测每个重建单元的图像重建进度。

本发明实施例提供了一种医学成像系统，包括：

多个环状的探测器单元，沿轴向依次排列，所述探测器单元用于采集扫描数据集；

多个重建单元，所述多个重建单元用于进行图像重建；

处理器，所述处理器用于执行上述任一实施例及任一可能的实现方式所实现的方法。

上述发明实施例提供了一种医学成像系统，根据每个所述子重建区域对应的扫描数据集大小，将被检者每个子重建区域对应的扫描数据集分别分配给合适数量的重建单元分别进行图像重建，多组重建单元同时分别重建每个子重建区域的图像，得到每个子重建区域对应的子图像后进行合并，最后得到被检者重建区域对应的图像，整体上提高了图像重建的速度。

本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序被执行时，实现上述任一实施例或任一可能的实现方式所实现的方法。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

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单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机装置(可以是个人计算机，服务器，或者网络装置等)或处理器(Processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

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

Claims (9)

1.一种医学成像方法，其特征在于，所述方法包括：

获取被检者的重建区域，并将所述重建区域划分为多个子重建区域；

获取每个所述子重建区域对应的扫描数据集；

根据每个所述子重建区域对应的扫描数据集大小，分别将每个子重建区域对应的扫描数据集分配给一个或多个重建单元分别进行图像重建，以使多组所述重建单元同时分别重建每个所述子重建区域的图像，得到每个所述子重建区域对应的子图像；

合并所述多个子重建区域对应的子图像，得到所述重建区域对应的图像；

在所述分别将每个子重建区域对应的扫描数据集分配给一个或多个重建单元分别进行图像重建之后，所述医学成像方法还包括：

当有重建单元完成图像重建任务时，对未完成图像重建任务的重建单元对应的扫描数据集进行重新分配。

2.根据权利要求1所述的医学成像方法，其特征在于，所述获取每个所述子重建区域对应的扫描数据集，包括：

确定每个所述子重建区域对应的探测器单元；

获取每个所述子重建区域对应的探测器单元所采集的扫描数据集。

3.根据权利要求2所述的医学成像方法，其特征在于，每个所述子重建区域对应一个或多个探测器单元。

4.根据权利要求2所述的医学成像方法，其特征在于，所述确定每个所述子重建区域对应的探测器单元，包括：

获取每个所述子重建区域对应的初始探测块、终止探测块，以及轴向始端位置、轴向末端位置；

根据所述初始探测块与所述轴向末端位置，以及所述终止探测块与所述轴向始端位置，确定最大偏角投影响应线；

根据所述最大偏角投影响应线，确定每个所述子重建区域对应的探测器单元。

5.根据权利要求1所述的医学成像方法，其特征在于，在所述对未完成图像重建任务的重建单元对应的扫描数据集进行重新分配之前，所述医学成像方法还包括：

实时监测每个重建单元的图像重建进度。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述图像包括计算机断层扫描图像或正电子发射断层扫描图像。

7.一种医学成像装置，其特征在于，所述装置包括：

第一处理单元，用于获取被检者的重建区域，并将所述重建区域划分为多个子重建区域；

获取单元，用于获取每个所述子重建区域对应的扫描数据集；

第二处理单元，用于根据每个所述子重建区域对应的扫描数据集大小，分别将每个子重建区域对应的扫描数据集分配给一个或多个重建单元分别进行图像重建，以使多组所述重建单元同时分别重建每个所述子重建区域的图像，得到每个所述子重建区域对应的子图像；

第三处理单元，用于合并所述多个子重建区域对应的子图像，得到所述重建区域对应的图像；

所述第二处理单元还用于：

当有重建单元完成图像重建任务时，对未完成图像重建任务的重建单元对应的扫描数据集进行重新分配。

8.一种医学成像系统，其特征在于，包括：

多个环状的探测器单元，沿轴向依次排列，所述探测器单元用于采集扫描数据集；

多个重建单元，所述多个重建单元用于进行图像重建；

处理器，所述处理器用于执行权利要求1至6任一项所述的方法。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，当所述计算机程序被执行时，实现如权利要求1至6任一项所述的方法。

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