CN108703769A - Tof数据的校正方法、装置、系统和计算机可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种TOF数据的校正方法、装置、系统和计算机可读存储介质。该方法包括：采集当前时刻受检者目标区域的飞行时间正电子发射断层成像TOF‑PET数据以及所述目标区域的PET数据；根据所述PET数据获取所述目标区域的nonTOF图像，并将所述nonTOF图像作为TOF‑PET成像关系中的输入因子，确定TOF‑PET估计数据；根据所述TOF‑PET估计数据和所述TOF‑PET数据，确定TOF偏移量；根据所述TOF偏移量对所述TOF‑PET数据进行校正，获取校正后的TOF‑PET数据。该方法能够提高重建后的TOF‑PET图像的精准性。

Description

TOF数据的校正方法、装置、系统和计算机可读存储介质
技术领域
本发明涉及医学成像领域，特别是涉及一种TOF数据校正的方法、装置、 系统和计算机可读存储介质。
背景技术
飞行时间正电子发射断层成像(TOF-PET)扫描仪是核医学成像中的一种先 进的功能成像工具，其应用前景已经受到核医学成像研究者和设备制造厂商的 高度重视，其成像原理是：通过对生物体进行扫描前，给生物体注射含有放射 性核素的示踪剂，示踪剂在生物体内会发生衰变并产生正电子，衰变后产生的 正电子与生物体内的电子相遇时会发生正负电子对湮灭反应，从而生成一对方 向相反、能量相同的γ光子，环绕在被测生物体周围的探测器对这对光子进行探 测，并将信息以符合计数的方式进行存储，经一系列的电子学响应，将所述电 子学响应信号输入至计算机，以通过相应的图像重建算法生成能够反映示踪剂 在生物体内分布的图像。TOF-PET具有时间测量功能，其可以在符合时间窗内确定放射性核素分布的位置和强度，利用正电子湮灭产生的两个51lkeV的γ光子 到达探测器的时间差，根据光速定位湮灭事件在响应线(Line of Response，LOR) 上的位置，其可以提高PET扫描仪的成像质量，减少用药量，缩短扫描时间。
传统技术中，利用TOF-PET系统重建的图像可能会受到温度、湿度、TOF-PET 系统设计等因素的影响，导致TOF-PET图像产生伪影和定量误差，因此，需要 对TOF-PET系统的TOF数据进行校正。传统技术中，一般在每日清晨临床扫描 开始前，使用固体桶源或者其他固体的模体进行校正，获取当前系统状态下各 响应线晶体对的时间偏移量(可以称为TOF偏移量)，作为当日系统的TOF校正 信息。
但是，上述进行TOF数据的校正，其需要专业技术人员利用固体桶源或者 其他固体的模体进行有源操作，操作比较复杂；并且，原本经过校正的TOF偏 移量，可能会由于探测器中某个晶体的状态改变造成实际的TOF偏移量发生改 变，如果仍然使用清晨校正时获取的校正信息，极易导致重建的TOF-PET图像 产生伪影，并伴随定量误差，使得重建的TOF-PET图像的精准性较低。
发明内容
基于此，有必要针对传统技术操作比较复杂、极易导致TOF-PET重建的图 像产生伪影，并伴随定量误差，使得重建的TOF-PET图像的精准性较低的问题， 提供一种TOF数据校正的方法、装置、系统及计算机可读存储介质。
第一方面，本发明提供一种TOF数据校正方法，包括：
采集当前时刻受检者目标区域的飞行时间正电子发射断层成像TOF-PET数 据以及所述目标区域的PET数据；
根据所述PET数据获取所述目标区域的nonTOF图像，并将所述nonTOF图 像作为TOF-PET成像关系中的输入因子，确定TOF-PET估计数据；
根据所述TOF-PET估计数据和所述TOF-PET数据，确定TOF偏移量；
根据所述TOF偏移量对所述TOF-PET数据进行校正，获取校正后的TOF-PET 数据。
本实施例提供的TOF数据校正方法，计算机设备可以采集当前时刻受检者 目标区域的TOF-PET数据以及目标区域的PET数据，并根据PET数据获取目标 区域的nonTOF图像，然后将nonTOF图像作为TOF-PET成像关系中的输入因子 确定TOF-PET估计数据，并且根据TOF-PET估计数据和TOF-PET数据确定TOF 偏移量，最后根据TOF偏移量对TOF-PET数据进行校正，获取校正后的TOF-PET 数据。也就是说，本实施例直接根据当前时刻的实时的TOF-PET数据和PET数 据，确定TOF偏移量，并利用TOF偏移量进行TOF数据的校正，无需其它的有源操作即可确定TOF偏移量，操作方式比较简单；另外，TOF偏移量会受到温度、 湿度和PET系统设计等因素的影响，也就是说，TOF偏移量在不同的时刻可能会 对应不同的TOF偏移量，而nonTOF图像不牵涉可能随时间变化的TOF偏移量， 这样本实施例以nonTOF图像作为参照标准确定TOF偏移量，可以避免TOF偏移 量随时间变化而失准的情况，并且利用确定的TOF偏移量获取的校正后的 TOF-PET数据重建后的TOF-PET图像与nonTOF图像的像素值不一致特性得到改 善，从而可以减少利用校正后的TOF-PET数据得到的重建后的TOF-PET图像的 伪影和定量误差，提高重建后的TOF-PET图像的精准性。
在其中一个实施例中，所述将所述nonTOF图像作为TOF-PET成像关系中的 输入因子，确定TOF-PET估计数据，包括：
对所述nonTOF图像进行投影，获得所述nonTOF图像在TOF数据域的计数 估计因子；
获取所述nonTOF图像在TOF数据域的随机校正因子和散射校正因子；
根据所述nonTOF图像在TOF数据域的计数估计因子、所述随机校正因子和 散射校正因子，得到所述TOF-PET估计数据。
本实施例提供的TOF数据校正方法，计算机设备可以对nonTOF图像进行投 影，获得nonTOF图像在TOF数据域的计数估计因子，并获取nonTOF图像在TOF 数据域的随机校正因子和散射校正因子，进而根据nonTOF图像在TOF数据域的 计数估计因子、随机校正因子和散射校正因子，得到TOF-PET估计数据。也就 是说，本实施例中，计算机设备可以将不牵涉随时间变化的TOF偏移量的nonTOF 图像作为参照标准，根据nonTOF图像获得nonTOF图像在TOF数据域的计数估 计因子，并结合nonTOF图像在TOF数据域的随机校正因子和散射校正因子确定 TOF-PET估计数据，即，计算机设备可以根据准确的nonTOF图像确定TOF-PET估计数据，这样可以提高得到的TOF-PET估计数据的准确性。
在其中一个实施例中，所述根据所述nonTOF图像在TOF数据域的计数估计 因子、所述随机校正因子和散射校正因子，得到所述TOF-PET估计数据，包括：
根据所述nonTOF图像在TOF数据域的计数估计因子、所述随机校正因子和 散射校正因子的和，确定所述TOF-PET估计数据。
在其中一个实施例中，所述根据所述TOF-PET估计数据和所述TOF-PET数 据，确定TOF偏移量，包括：
对所述TOF-PET数据在时间维度上进行时间偏移，得到平移后的TOF-PET 数据；
根据所述平移后TOF-PET数据与所述TOF-PET估计数据的差值，确定所述 TOF偏移量。
本实施例提供的TOF数据的校正方法，计算机设备可以根据对TOF-PET数 据在时间维度上进行时间偏移，得到平移后的TOF-PET数据，进而根据平移后 TOF-PET数据与TOF-PET估计数据的差值确定TOF偏移量。由于TOF-PET估计数 据是根据不牵涉可能随时间变化的nonTOF图像获得的，因此，将nonTOF图像 作为参照标准，获取的TOF-PET估计数据会较为准确，进而根据平移后的TOF-PET 数据减去TOF-PET估计数据的差值确定的TOF偏移量也会较为准确。
在其中一个实施例中，所述根据所述平移后TOF-PET数据与所述TOF-PET 估计数据的差值，确定所述TOF偏移量，包括：
确定使所述平移后TOF-PET数据与所述TOF-PET估计数据的差值的平方值 最小的时间偏移量为所述TOF偏移量。
在其中一个实施例中，所述根据所述TOF偏移量对所述TOF-PET数据进行 校正，获取校正后的TOF-PET数据，包括：
将所述TOF-PET数据在时间维度上偏移所述TOF偏移量，得到所述校正后 的TOF-PET数据。
在其中一个实施例中，所述方法还包括：
采用所述校正后的TOF-PET数据进行图像重建，得到TOF-PET图像。
本实施例提供的TOF数据的校正方法，计算机设备可以将TOF-PET数据在 时间维度上偏移TOF偏移量，得到校正后的TOF-PET数据，并采用校正后的 TOF-PET数据进行图像重建，得到TOF-PET图像。由于nonTOF图像不牵涉可能 随时间变化的TOF偏移量，这样通过根据nonTOF图像确定的TOF偏移量获取的 校正后的TOF-PET数据重建后的TOF-PET图像与nonTOF图像的像素值不一致特 性得到改善，从而可以减少利用校正后的TOF-PET数据得到的重建后的TOF-PET 图像的伪影和定量误差，提高重建后的TOF-PET图像的精准性。
第二方面，本发明实施例提供一种TOF数据校正装置，包括：
采集模块，用于采集当前时刻受检者目标区域的飞行时间正电子发射断层 成像扫描仪TOF-PET数据以及所述目标区域的PET数据；
第一确定模块，用于根据所述PET数据获取所述目标区域的nonTOF图像， 并将所述nonTOF图像作为TOF-PET成像关系中的输入因子，确定TOF-PET估计 数据；
第二确定模块，用于根据所述TOF-PET估计数据和所述TOF-PET数据，确 定TOF偏移量；
校正模块，用于根据所述TOF偏移量对所述TOF-PET数据进行校正，获取 校正后的TOF-PET数据。
第三方面，本发明实施例提供一种TOF数据校正系统，包括PET扫描仪和 计算机设备，其中计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处 理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时可用于执行一种图像重 建方法，所述方法包括：
采集当前时刻受检者目标区域的飞行时间正电子发射断层成像TOF-PET数 据以及所述目标区域的PET数据；
根据所述PET数据获取所述目标区域的nonTOF图像，并将所述nonTOF图 像作为TOF-PET成像关系中的输入因子，确定TOF-PET估计数据；
根据所述TOF-PET估计数据和所述TOF-PET数据，确定TOF偏移量；
根据所述TOF偏移量对所述TOF-PET数据进行校正，获取校正后的TOF-PET 数据。
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，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
采集当前时刻受检者目标区域的飞行时间正电子发射断层成像TOF-PET数 据以及所述目标区域的PET数据；
根据所述PET数据获取所述目标区域的nonTOF图像，并将所述nonTOF图 像作为TOF-PET成像关系中的输入因子，确定TOF-PET估计数据；
根据所述TOF-PET估计数据和所述TOF-PET数据，确定TOF偏移量；
根据所述TOF偏移量对所述TOF-PET数据进行校正，获取校正后的TOF-PET 数据。
本发明实施例提供的TOF数据校正装置、系统以及计算机可读存储介质， 能够使得计算机设备可以采集当前时刻受检者目标区域的TOF-PET数据以及目 标区域的PET数据，并根据PET数据获取目标区域的nonTOF图像，然后将nonTOF 图像作为TOF-PET成像关系中的输入因子确定TOF-PET估计数据，并且根据 TOF-PET估计数据和TOF-PET数据确定TOF偏移量，最后根据TOF偏移量对 TOF-PET数据进行校正，获取校正后的TOF-PET数据。也就是说，本实施例直接 根据当前时刻的实时的TOF-PET数据和PET数据，确定TOF偏移量，并利用TOF 偏移量进行TOF数据的校正，无需其它的有源操作即可确定TOF偏移量，操作 方式比较简单；另外，TOF偏移量会受到温度、湿度和PET系统设计等因素的影 响，也就是说，TOF偏移量在不同的时刻可能会对应不同的TOF偏移量，而nonTOF 图像不牵涉可能随时间变化的TOF偏移量，这样本实施例以nonTOF图像作为参 照标准确定TOF偏移量，可以避免TOF偏移量随时间变化而失准的情况，并且 利用确定的TOF偏移量获取的校正后的TOF-PET数据重建后的TOF-PET图像与 nonTOF图像的像素值不一致特性得到改善，从而可以减少利用校正后的TOF-PET 数据得到的重建后的TOF-PET图像的伪影和定量误差，提高重建后的TOF-PET图像的精准性。
附图说明
图1为一个实施例提供的一种PET系统的结构示意图；
图2为一个实施例提供的TOF数据校正方法的流程示意图；
图3为另一个实施例提供的TOF数据校正方法的流程示意图；
图4为另一个实施例提供的TOF数据校正方法的流程示意图；
图5为另一个实施例提供的TOF数据校正方法的流程示意图；
图6为一个实施例提供的校正前后均匀圆筒模型的TOF-PET图像示意图；
图7为一个实施例提供的TOF数据校正装置的结构示意图；
图8为另一个实施例提供的TOF数据校正装置的结构示意图；
图9为另一个实施例提供的TOF数据校正装置的结构示意图；
图10为另一个实施例提供的TOF数据校正装置的结构示意图；
图11为一个实施例提供的一种计算机设备的内部结构示意图。
附图标记说明：
10：PET扫描仪； 11：扫描床； 12：探测器；
13：机架； 14：计算机设备。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，通过下述实施例并 结合附图，对本发明实施例中的技术方案的进一步详细说明。应当理解，此处 所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供的TOF数据校正的方法，适用于各种图像处理系统，例如PET 系统、正电子发射计算机断层显像-计算机断层扫描多模态系统PET-CT系统、 正电子发射计算机断层显像-磁共振多模态混合系统PET-MR系统等。以PET系 统为例，图1为一实施例提供的PET系统的结构示意图，如图1所示，该PET 系统可以包括PET扫描仪10和计算机设备14。PET扫描仪10可以包括扫描床 11、探测器12和机架13。探测器12可以为环形探测器，还可以为矩形探测器。 上述探测器12可以包括晶体、光电倍增管。PET扫描仪10和计算机设备14可 以通过有线方式通信，也可以通过无线方式通信。其中，有线网络可以包括利 用金属电缆、混合电缆、光纤、一个或多个接口等一种或多种组合的方式。无 线网络可以包括利用蓝牙、区域局域网(LAN)、广域局域网(WAN)、近源场通 信(Near Field Communication，NFC)等一种或多种组合的方式。
扫描床11用于支撑受检者(图1中未示出)，并可将受检者移动至扫描视 野(FieldOf View，FOV)区域，探测器12中的晶体可将从受检者入射的γ光 子转化为可视光，光电倍增管可以把晶体产生的可视光通过光电效应而转变成 电信号，经逐级放大后，以电流的形式输出给电子线路系统(图1未示出)，电 子线路系统将光电倍增管输出的微弱电信号(脉冲)进行必要的放大后，将采集 到的信号转换成数字信号，送往计算机设备14进行数据处理，以使计算机设备 14根据图像重建算法重建出示踪剂在生物体内的位置，从而得到示踪剂的代谢 过程和分布图像。
在介绍具体的实施例之前，这里对本发明实施例中涉及的专业术语或者概 念进行解释说明：
响应线：将探测器探测到的γ光子的两个晶体条之间的连线称为响应线 (Lineof Response，LOR)。
符合事件：当两个511keV的γ光子在预设的时间符合窗内(例如0ns-15ns) 被探测到时，便认为发生了一对符合事件。
符合时间窗：是为两个γ光子到达探测器的时间差所设的时长。
散射符合：指湮没辐射产生的两个γ光子，如果一个到达之前与组织发生散 射，但仍在符合时间窗内被探测到，则称为散射符合。
随机符合：是一种假符合，两个γ光子毫无时间和空间的相互关系，但在符 合时间窗内被误探测到的符合事件。
时间箱：探测器探测到的飞行时间差被分装的不同的时间段(time bin)。 例如，符合时间窗6ns内的24个飞行时间差可以被分装为24个具有250ps的 时间箱(6ns/24＝250ps)。
传统技术中，需要每日清晨临床扫描开始前，使用固体桶源或者其他固体 的模体进行校正，获取当前系统状态下各响应线的偏移量(可以称为TOF偏移 量)，作为当日系统的TOF校正信息。可见，传统技术获取TOF偏移量的方式比 较复杂；并且可能会由于探测器中某个晶体的状态改变造成实际的TOF偏移量 发生改变，如果仍然使用清晨校正时获取的校正信息，极易导致TOF-PET重建 的图像产生伪影，并伴随定量误差。
本发明实施例提供的TOF数据校正的方法、装置、系统及存储介质，其可 以根据当前时刻PET数据获取TOF-PET估计数据，并根据TOF-PET估计数据和 当前时刻采集的TOF-PET数据获取校正后的TOF-PET数据，该方法无需进行每 日的质量控制，操作简单；并且利用校正后的TOF-PET数据进行TOF-PET重建， 可以减少重建后的TOF-PET图像的伪影和定量误差，提高重建后的TOF-PET图 像的精准性。
需要说明的是，本发明实施例提供的TOF数据校正的方法，其执行主体可 以是TOF数据校正装置，该装置可以通过软件、硬件或者软硬件结合的方式实 现成为计算机设备的部分或者全部。可选的，该计算机设备可以为PC、便携式 设备、服务器等具有数据处理功能的电子设备，本实施例对计算机设备的具体 形式并不做限定。
图2为一个实施例提供的TOF数据校正方法的流程示意图。本实施例涉及 的是计算机设备根据采集的目标区域的TOF-PET数据以及PET数据，获取校正 后的TOF-PET数据的具体过程。如图2所示，该方法包括：
S201，采集当前时刻受检者目标区域的飞行时间正电子发射断层成像 TOF-PET数据以及所述目标区域的PET数据。
具体的，上述TOF-PET数据可以包括符合事件数据和TOF信息。本实施例中， 符合事件数据指的是与响应线对应的符合事件数据，其可以为按响应线的角度 和径向距离编码形成的矩阵图。可选的，符合事件数据也可称为PET投影数据。 可选的，符合事件数据可包括真符合数据，而不包含散射符合事件数据和/或随 机符合事件数据。可选的，上述符合事件数据可以用于重建受检者体内造影剂 的空间分布以获取nonTOF图像。可选的，上述nonTOF图像为不包括TOF信息 的图像。可选的，上述TOF-PET数据和PET数据的数据格式可以为正弦图格式 (sinogram)，还可以为列表格式(list mode)。可选的，列表格式可以是将探 测到的事件信息以流数据的形式依次记录，数据中可包括光子入射晶体条编号、 光子能量和光子飞行时间信息。可选的，正弦图格式是将每条响应线上发生的 符合事件数进行合并存储而形成的一种数据存储形式。可选的，上述TOF信息 可以通过PET探测器检测得到，并且其可以用概率密度函数表示。
可选的，上述TOF-PET数据以及PET数据可以通过PET扫描仪探测到的数 据经计算机设备进行处理后获得，具体获得过程可以为：操作者预先向受检者 体内注入标记了核素(如F18、C11、O15、Ga68或Ru82等)的示踪剂，示踪剂 在受检者体内通过扩散作用而进入各个组织或者血管，然后通过PET探测器在 体外探测示踪剂的正电子与受检者体内的负电子发生湮灭效应而产生的辐射信 号(该信号为能量相等、方向相反的一对γ光子)，探测器将辐射信号进行光电 转换形成电信号，然后探测器将探测到的信号传输给电子线路系统，电子线路 系统可以把探测器采集到的信号转化成数字信号，该数字信号可以为TOF-PET 数据，也可以为PET数据。可选的，电子线路系统可以将TOF-PET数据和/或PET 数据传输给计算机设备，计算机设备经过一定的算法可以根据预设的图像重建 算法重建出示踪剂在生物体内的位置，从而得到示踪剂的代谢过程和分布图像。
S202，根据所述PET数据获取所述目标区域的nonTOF图像，并将所述nonTOF 图像作为TOF-PET成像关系中的输入因子，确定TOF-PET估计数据。
具体的，计算机设备可以利用获取的PET数据，根据有序子集最大期望值 重建算法(Ordered Subsets Expectation Maximization，OSEM)进行预设迭 代次数的迭代过程，获得nonTOF图像，也可以利用滤波反投影法((Filtered Back-projection，FBP)进行图像重建，获得nonTOF图像，本实施例对获得nonTOF 图像的重建算法不做限定。
可选的，计算机设备可以根据公式或包含的其它公式表示上述PET数据和nonTOF图像的关系模型，其中，yi表示上述PET 数据第i个元素的值，Ai表示衰减图像第i个元素的值，为nonTOF系统矩阵对 应第j个图像元素、第i个PET数据元素的值，xj为nonTOF图像第j个元素的值， ri为随机校正因子第i个元素的值，si为散射校正因子第i个元素的值。可选的， 上述衰减图像可以通过与PET扫描仪配准的CT图像经双线性模型转换获得。可 选的，上述系统矩阵为PET系统对应的系统矩阵。可选的，上述随机校正因子 可以利用延迟的时间窗来获取。可选的，散射校正因子可以通过模拟散射点对 光子散射并被探测器记录的过程来实现。
可选的，计算机设备可以根据PET数据和nonTOF图像的关系模型，并利用 OSEM重建算法进行图像重建，得到nonTOF图像。可选的，计算机设备可以根据 公式或包含的 其它公式进行图像重建，得到nonTOF图像。其中，表示经过第n次迭代第 m+1个子集更新的重建图像，表示经过第n次迭代第m个子集更新的重建图 像。可选的，上述公式可以根据PET数据和 nonTOF图像的关系模型进行确定。
另外，计算机设备可以根据nonTOF图像进行TOF-PET成像，即计算机设备 可以将nonTOF图像作为TOF-PET成像关系中的输入因子。可选的，计算机设备 还可以根据nonTOF图像计算得到TOF-PET估计数据，也可以根据nonTOF图像 和校正参数计算得到TOF-PET估计数据。可选的，校正参数可以包括随机校正 因子和散射校正因子。
S203，根据所述TOF-PET估计数据和所述TOF-PET数据，确定TOF偏移量。
本实施例中，上述TOF偏移量可以为响应线的偏移量，还可以为时间维度 上的偏移量，例如，TOF偏移量可以为1个时间箱的偏移。可选的，计算机设备 可以根据获得的TOF-PET估计数据和TOF-PET数据的比较结果确定TOF偏移量， 也可以根据获得的TOF-PET估计数据和TOF-PET数据的比较结果与预设阈值相 比较，确定TOF偏移量。
S204，根据所述TOF偏移量对所述TOF-PET数据进行校正，获取校正后的 TOF-PET数据。
具体的，上述TOF偏移量可以是时间上的偏移量。可选的，计算机设备可 以利用获得的TOF偏移量对TOF-PET数据进行校正，即对TOF-PET数据平移获 得的TOF偏移量的时间，获取校正后的TOF-PET数据。
本实施例提供的TOF数据校正方法，计算机设备可以采集当前时刻受检者 目标区域的TOF-PET数据以及目标区域的PET数据，并根据PET数据获取目标 区域的nonTOF图像，然后将nonTOF图像作为TOF-PET成像关系中的输入因子 确定TOF-PET估计数据，并且根据TOF-PET估计数据和TOF-PET数据确定TOF 偏移量，最后根据TOF偏移量对TOF-PET数据进行校正，获取校正后的TOF-PET 数据。也就是说，本实施例直接根据当前时刻的实时的TOF-PET数据和PET数 据，确定TOF偏移量，并利用TOF偏移量进行TOF数据的校正，无需其它的有源操作即可确定TOF偏移量，操作方式比较简单；另外，TOF偏移量会受到温度、 湿度和PET系统设计等因素的影响，也就是说，TOF偏移量在不同的时刻可能会 对应不同的TOF偏移量，而nonTOF图像不牵涉可能随时间变化的TOF偏移量， 这样本实施例以nonTOF图像作为参照标准确定TOF偏移量，可以避免TOF偏移 量随时间变化而失准的情况，并且利用确定的TOF偏移量获取的校正后的 TOF-PET数据重建后的TOF-PET图像与nonTOF图像的像素值不一致特性得到改 善，从而可以减少利用校正后的TOF-PET数据得到的重建后的TOF-PET图像的 伪影和定量误差，提高重建后的TOF-PET图像的精准性。
图3为另一个实施例提供的TOF数据校正方法的流程示意图。本实施例涉 及的是计算机设备根据nonTOF图像确定TOF-PET估计数据的具体过程。在上述 实施例的基础上，可选的，上述S201可以包括：
S301，对所述nonTOF图像进行投影，获得所述nonTOF图像在TOF数据域 的计数估计因子。
本实施例中，计算机设备可以根据公式及包含的其它公式将nonTOF图像投影到TOF数据域，以获得上述nonTOF图像在TOF数据域的计数估 计因子，即的结果。其中，为根据公式 或者包含的其 它公式经过n次迭代得到的nonTOF图像第j个元素的值，为TOF-PET系统的 系统矩阵第t个时间箱对应的第j个TOF-PET图像元素、第i个TOF-PET数据元素。 可选的，上述满足公式
S302，获取所述nonTOF图像在TOF数据域的随机校正因子和散射校正因子。
本实施例中，上述随机校正因子可以利用延迟的时间窗来获取。可选的， 散射校正因子可以通过模拟散射点对光子散射并被探测器记录的过程来实现。
S303，根据所述nonTOF图像在TOF数据域的计数估计因子、所述随机校正 因子和散射校正因子，得到所述TOF-PET估计数据。
具体的，计算机设备可以利用nonTOF图像在TOF数据域的随机校正因子和 散射校正因子对nonTOF图像在TOF数据域的计数估计因子进行校正。可选的， 计算机设备可以根据nonTOF图像在TOF数据域的计数估计因子、随机校正因子 和散射校正因子的和，确定TOF-PET估计数据。可选的，计算机设备可以根据 公式确定TOF-PET估计数据。其中，t为飞行时间TOF的箱 数编号。为TOF-PET估计数据的第t个时间箱上的第i个元素的值，ri t为随机校正 因子第t个时间箱第i个元素的值，所述si t为散射校正因子t个时间箱第i个元素的 值。
本实施例提供的TOF数据校正方法，计算机设备可以对nonTOF图像进行投 影，获得nonTOF图像在TOF数据域的计数估计因子，并获取nonTOF图像在TOF 数据域的随机校正因子和散射校正因子，进而根据nonTOF图像在TOF数据域的 计数估计因子、随机校正因子和散射校正因子，得到TOF-PET估计数据。也就 是说，本实施例中，计算机设备可以将不牵涉随时间变化的TOF偏移量的nonTOF 图像作为参照标准，根据nonTOF图像获得nonTOF图像在TOF数据域的计数估 计因子，并结合nonTOF图像在TOF数据域的随机校正因子和散射校正因子确定 TOF-PET估计数据，即，计算机设备可以根据准确的nonTOF图像确定TOF-PET估计数据，这样可以提高得到的TOF-PET估计数据的准确性。
图4为另一个实施例提供的TOF数据校正方法的流程示意图。本实施例涉 及的是根据TOF-PET估计数据和TOF-PET数据确定TOF偏移量的具体过程。在 上述实施例的基础上，可选的，上述S203可以包括：
S401，对所述TOF-PET估计数据在时间维度上进行时间偏移，得到平移后 的TOF-PET估计数据。
具体的，计算机设备可以根据TOF-PET数据yi t在时间维度上偏移TOF偏移 量Δt的时间维度，得到平移后的TOF-PET数据
S402，根据所述平移后TOF-PET数据与所述TOF-PET估计数据的差值，确 定所述TOF偏移量。
具体的，计算机设备可以将使平移后TOF-PET数据减去TOF-PET估计数 据的差值的绝对值最小的时间偏移量作为TOF偏移量，还可以将使平移后的 TOF-PET数据减去TOF-PET估计数据的差值的平方值最小的时间偏移量作 为TOF偏移量，即计算机设备可以根据公式或包含 的其它公式确定TOF偏移量。
可选的，计算机设备还可以根据实际的PET系统和获取的TOF-PET数据， 将TOF-PET数据对应的元素分成多个簇。例如，可以，将采集的部分相邻的响 应线上的TOF-PET数据对应的元素作为一个簇，进而将平移后的TOF-PET数据 或TOF-PET估计数据对应的元素分成n0个簇，并根据公式 i1＝1，2，…n0或包含i1＝1，2，…n0的其它公式确 定TOF偏移量Δt。可选的，平移后的TOF-PET数据或TOF-PET估计数据可 以为第i1个簇中所有平移后的TOF-PET数据或TOF-PET估计数据的平均值。实际 的PET系统可能探测的符合事件数据比较少，这样可能只有极少数的时间箱上 会探测到符合事件数据，因此，这种情况下，信噪比会较低，如果计算机设备 计算每一个平移后的TOF-PET数据或TOF-PET估计数据对应的元素，会比较困 难。因此，将平移后的TOF-PET数据或TOF-PET估计数据对应的元素分成多个 簇，对每一个簇计算TOF偏移量，会提高计算出的TOF偏移量的准确性。
本实施例提供的TOF数据的校正方法，计算机设备可以根据对TOF-PET数 据在时间维度上进行时间偏移，得到平移后的TOF-PET数据，进而根据平移后TOF-PET数据与TOF-PET估计数据的差值确定TOF偏移量。由于TOF-PET估计数 据是根据不牵涉可能随时间变化的nonTOF图像获得的，因此，将nonTOF图像 作为参照标准，获取的TOF-PET估计数据会较为准确，进而根据平移后的TOF-PET 数据减去TOF-PET估计数据的差值确定的TOF偏移量也会较为准确。
在另一个实施例提供的TOF数据的校正方法中，本实施例涉及的是计算机 设备根据TOF偏移量获取校正后的TOF-PET数据的过程。在上述实施例的基础 上，可选的，上述S204可以包括：将所述TOF-PET数据在时间维度上偏移所述 TOF偏移量，得到所述校正后的TOF-PET数据。
具体的，计算机设备可以根据将上述TOF-PET数据在时间维度上信息TOF 偏移量Δt，得到校正后的TOF-PET数据即
在得到校正后的TOF-PET数据后，可选的，计算机设备可以采用上 述校正后的TOF-PET数据进行图像重建，得到TOF-PET图像。
具体的，计算机设备可以采用OSEM重建算法利用校正后的TOF-PET数据进 行图像重建，得到TOF-PET图像。可选的，上述TOF-PET图像为包含TOF信息 的图像。可选的，计算机设备可以根据公式或包含的其它公式得到TOF-PET图像，其中，表示经过第n次迭代第m+1个子集更新的重建图像，表示经过第n次迭代第 m个子集更新的重建图像。可选的，计算机设备还可以根据FBP重建算法进行图 像重建，得到TOF-PET图像，本实施例对获得TOF-PET图像的重建算法不做限 定。
本实施例提供的TOF数据的校正方法，计算机设备可以将TOF-PET数据在 时间维度上偏移TOF偏移量，得到校正后的TOF-PET数据，并采用校正后的TOF-PET数据进行图像重建，得到TOF-PET图像。由于nonTOF图像不牵涉可能 随时间变化的TOF偏移量，这样通过根据nonTOF图像确定的TOF偏移量获取的 校正后的TOF-PET数据重建后的TOF-PET图像与nonTOF图像的像素值不一致特 性得到改善，从而可以减少利用校正后的TOF-PET数据得到的重建后的TOF-PET 图像的伪影和定量误差，提高重建后的TOF-PET图像的精准性。
为了便于本领域技术人员的理解，以下对本发明提供的TOF数据校正方法 进行详细介绍，如图5所示，该方法可以包括：
S501，计算机设备采集当前时刻受检者目标区域的飞行时间正电子发射断 层成像TOF-PET数据以及所述目标区域的PET数据。
S502，计算机设备对所述nonTOF图像进行投影，获得所述nonTOF图像在 TOF数据域的计数估计因子
S503，计算机设备获取所述nonTOF图像在TOF数据域的随机校正因子rit和 散射校正因子
S504，计算机设备根据公式确定所述TOF-PET估计数据。
S505，计算机设备对所述TOF-PET数据在时间维度上进行时间偏移，得到 平移后的TOF-PET数据
S506，计算机设备根据公式forall i确定所述TOF偏移量。
S507，计算机设备根据公式将所述TOF-PET数据在时间维 度上偏移所述TOF偏移量Δt，得到所述校正后的TOF-PET数据
S508，计算机设备根据公式进行图像重建，得到TOF-PET图像。
如图6所示为校正前的均匀圆筒模型TOF-PET图像示意图和采用本实施例 方法获取的校正后的均匀圆筒模型TOF-PET图像示意图。左侧圆筒模型为校正 前TOF-PET数据经过图像重建获取的TOF图像，右侧圆筒模型为如图5所示方 法获得的校正后的TOF-PET数据经过图像重建获取的TOF-PET图像示意图，由 图可得，校正后TOF-PET图像较校正前的TOF-PET图像分布更加均一，提高了 TOF-PET图像的定量精度。
需要说明的是，针对上述S501-S508中的描述可以参见上述实施例中相关 的描述，且其效果类似，本实施例在此不再赘述。
应该理解的是，虽然图3-5的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显 示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明 确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺 序执行。而且，图3-5中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段， 这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻 执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它 步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
图7为一实施例提供的TOF数据校正装置的结构示意图。如图7所示，该 TOF数据校正装置可以包括：采集模块21、第一确定模块22、第二确定模块23 和校正模块24。
具体的，采集模块21，用于采集当前时刻受检者目标区域的飞行时间正电 子发射断层成像TOF-PET数据以及所述目标区域的PET数据。
第一确定模块22，用于根据所述PET数据获取所述目标区域的nonTOF图像， 并将所述nonTOF图像作为TOF-PET成像关系中的输入因子，确定TOF-PET估计 数据；
第二确定模块23，用于根据所述TOF-PET估计数据和所述TOF-PET数据， 确定TOF偏移量；
校正模块24，用于根据所述TOF偏移量对所述TOF-PET数据进行校正，获 取校正后的TOF-PET数据。
可选的，上述校正模块24，具体用于将所述TOF-PET数据在时间维度上偏 移所述TOF偏移量，得到所述校正后的TOF-PET数据。
本实施例提供的TOF数据校正装置，可以执行上述方法实施例，其实现原 理和技术效果类似，在此不再赘述。
图8为另一个实施例提供的TOF数据校正装置。在如图7所示实施例的基 础上，如图8所示，上述第一确定模块22可以包括：第一获取单元221、第二 获取单元222和第一确定单元223。
具体的，第一获取单元221，用于对所述nonTOF图像进行投影，获得所述 nonTOF图像在TOF数据域的计数估计因子。
第二获取单元222，用于获取所述nonTOF图像在TOF数据域的随机校正因 子和散射校正因子。
第一确定单元223，用于根据所述nonTOF图像在TOF数据域的计数估计因 子、所述随机校正因子和散射校正因子，得到所述TOF-PET估计数据。
可选的，上述第一确定单元223，具体用于根据所述nonTOF图像在TOF数 据域的计数估计因子、所述随机校正因子和散射校正因子的和，确定所述 TOF-PET估计数据。
本实施例提供的TOF数据校正装置，可以执行上述方法实施例，其实现原 理和技术效果类似，在此不再赘述。
图9为另一个实施例提供的TOF数据校正装置。在如图8所示实施例的基 础上，上述第二确定模块23可以包括：第三获取单元231和第二确定单元232。
具体的，第三获取单元231，用于对所述TOF-PET数据在时间维度上进行时 间偏移，得到平移后的TOF-PET数据。
第二确定单元232，用于根据所述平移后TOF-PET数据与所述TOF-PET估计 数据的差值，确定所述TOF偏移量。
可选的，上述第二确定单元232，具体用于确定使所述平移后TOF-PET数据 与所述TOF-PET估计数据的差值的平方值最小的时间偏移量为所述TOF偏移量。
本实施例提供的TOF数据校正装置，可以执行上述方法实施例，其实现原 理和技术效果类似，在此不再赘述。
图10为另一个实施例提供的TOF数据校正装置。在如图9所示实施例的基 础上，如图10所示，TOF数据校正装置还包括图像重建模块25。
图像重建模块25，用于采用所述校正后的TOF-PET数据进行图像重建，得 到TOF-PET图像。
本实施例提供的TOF数据校正装置，可以执行上述方法实施例，其实现原 理和技术效果类似，在此不再赘述。
关于TOF数据校正装置的具体限定可以参见上文中对于图像重建方法的限 定，在此不再赘述。上述TOF数据校正装置中的各个模块可全部或部分通过软 件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设 备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于 处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种TOF数据校正系统，如图1所示，该TOF数 据校正系统包括PET扫描仪10和计算机设备14，该计算机设备14可以是终端， 其内部结构图可以如图11所示。该计算机设备14包括通过系统总线连接的处 理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备14的处理 器用于提供计算和控制能力。该计算机设备14的存储器包括非易失性存储介质、 内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为 非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备 14的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执 行时实现如下步骤：
采集当前时刻受检者目标区域的飞行时间正电子发射断层成像TOF-PET数 据以及所述目标区域的PET数据；
根据所述PET数据获取所述目标区域的nonTOF图像，并将所述nonTOF图 像作为TOF-PET成像关系中的输入因子，确定TOF-PET估计数据；
根据所述TOF-PET估计数据和所述TOF-PET数据，确定TOF偏移量；
根据所述TOF偏移量对所述TOF-PET数据进行校正，获取校正后的TOF-PET 数据。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
对所述nonTOF图像进行投影，获得所述nonTOF图像在TOF数据域的分布；
获取所述nonTOF图像在TOF维度的随机校正因子和散射校正因子；
根据所述nonTOF图像在TOF数据域的分布、所述随机校正因子和散射校正 因子，得到所述TOF-PET估计数据。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
根据所述nonTOF图像在TOF数据域的计数估计因子、所述随机校正因子和 散射校正因子的和，确定所述TOF-PET估计数据。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
对所述TOF-PET数据在时间维度上进行时间偏移，得到平移后的TOF-PET 数据；
根据所述平移后TOF-PET数据与所述TOF-PET估计数据的差值，确定所述TOF偏移量。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：确定使所述 平移后TOF-PET数据与所述TOF-PET估计数据的差值的平方值最小的时间偏移 量为所述TOF偏移量。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：将所述 TOF-PET数据在时间维度上偏移所述TOF偏移量，得到所述校正后的TOF-PET数 据。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：采用所述校 正后的TOF-PET数据进行图像重建，得到TOF-PET图像。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程 序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
采集当前时刻受检者目标区域的飞行时间正电子发射断层成像TOF-PET数 据以及所述目标区域的PET数据；
根据所述PET数据获取所述目标区域的nonTOF图像，并将所述nonTOF图 像作为TOF-PET成像关系中的输入因子，确定TOF-PET估计数据；
根据所述TOF-PET估计数据和所述TOF-PET数据，确定TOF偏移量；
根据所述TOF偏移量对所述TOF-PET数据进行校正，获取校正后的TOF-PET 数据。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
对所述nonTOF图像进行投影，获得所述nonTOF图像在TOF数据域的计数 估计因子；
获取所述nonTOF图像在TOF数据域的随机校正因子和散射校正因子；
根据所述nonTOF图像在TOF数据域的计数估计因子、所述随机校正因子和 散射校正因子，得到所述TOF-PET估计数据。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
根据所述nonTOF图像在TOF数据域的计数估计因子、所述随机校正因子和 散射校正因子的和，确定所述TOF-PET估计数据。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
对所述TOF-PET数据在时间维度上进行时间偏移，得到平移后的TOF-PET 数据；
根据所述平移后TOF-PET数据与所述TOF-PET估计数据的差值，确定所述 TOF偏移量。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：确定使所 述平移后TOF-PET数据与所述TOF-PET估计数据的差值的平方值最小的时间偏 移量为所述TOF偏移量。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：将所述 TOF-PET数据在时间维度上偏移所述TOF偏移量，得到所述校正后的TOF-PET数 据。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：采用所述 校正后的TOF-PET数据进行图像重建，得到TOF-PET图像。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程， 是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于 一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述 各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、 存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。 非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM (EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存 取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形 式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据 率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM (SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM (DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对 上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技 术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细， 但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的 普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改 进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权 利要求为准。

Claims (10)

1.一种TOF数据校正的方法，其特征在于，包括：
采集当前时刻受检者目标区域的飞行时间正电子发射断层成像TOF-PET数据以及所述目标区域的PET数据；
根据所述PET数据获取所述目标区域的nonTOF图像，并将所述nonTOF图像作为TOF-PET成像关系中的输入因子，确定TOF-PET估计数据；
根据所述TOF-PET估计数据和所述TOF-PET数据，确定TOF偏移量；
根据所述TOF偏移量对所述TOF-PET数据进行校正，获取校正后的TOF-PET数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述nonTOF图像作为TOF-PET成像关系中的输入因子，确定TOF-PET估计数据，包括：
对所述nonTOF图像进行投影，获得所述nonTOF图像在TOF数据域的计数估计因子；
获取所述nonTOF图像在TOF数据域的随机校正因子和散射校正因子；
根据所述nonTOF图像在TOF数据域的计数估计因子、所述随机校正因子和散射校正因子，得到所述TOF-PET估计数据。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述nonTOF图像在TOF数据域的计数估计因子、所述随机校正因子和散射校正因子，得到所述TOF-PET估计数据，包括：
根据所述nonTOF图像在TOF数据域的计数估计因子、所述随机校正因子和散射校正因子的和，确定所述TOF-PET估计数据。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述TOF-PET估计数据和所述TOF-PET数据，确定TOF偏移量，包括：
对所述TOF-PET数据在时间维度上进行时间偏移，得到平移后的TOF-PET数据；
根据所述平移后TOF-PET数据与所述TOF-PET估计数据的差值，确定所述TOF偏移量。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述平移后TOF-PET数据与所述TOF-PET估计数据的差值，确定所述TOF偏移量，包括：
确定使所述平移后TOF-PET数据与所述TOF-PET估计数据的差值的平方值最小的时间偏移量为所述TOF偏移量。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述TOF偏移量对所述TOF-PET数据进行校正，获取校正后的TOF-PET数据，包括：
将所述TOF-PET数据在时间维度上偏移所述TOF偏移量，得到所述校正后的TOF-PET数据。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
采用所述校正后的TOF-PET数据进行图像重建，得到TOF-PET图像。
8.一种TOF数据校正的装置，其特征在于，所述装置包括：
采集模块，用于采集当前时刻受检者目标区域的飞行时间正电子发射断层成像扫描仪TOF-PET数据以及所述目标区域的PET数据；
第一确定模块，用于根据所述PET数据获取所述目标区域的nonTOF图像，并将所述nonTOF图像作为TOF-PET成像关系中的输入因子，确定TOF-PET估计数据；
第二确定模块，用于根据所述TOF-PET估计数据和所述TOF-PET数据，确定TOF偏移量；
校正模块，用于根据所述TOF偏移量对所述TOF-PET数据进行校正，获取校正后的TOF-PET数据。
9.一种TOF数据校正系统，包括PET扫描仪和计算机设备，其中计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
10.一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，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法。
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