CN108846876B - 一种用于pet衰减校正的ct图像的定位方法 - Google Patents

一种用于pet衰减校正的ct图像的定位方法 Download PDF

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Abstract

一种用于PET衰减校正的CT图像的定位方法，包括以下步骤：(1)获取CT扫描的Dicom图像数据，并从Dicom图像数据确定最大的检查区域C1MAX至C2MAX；(2)确定待校正PET图像在Z轴的范围为P1至P2，并确定CT和PET检查床位置相对差值δ，以确定目标CT图像的在Z轴的初步取值范围为P1‑δ至P2‑δ，(3)遍历CT图像的Dicom数据，依据P1‑δ、P2‑δ以及C1MAX，确定目标CT图像Z轴位置在P1‑δ至P2‑δ对应的索引值CIndex1至CIndex2，CIndex1为目标CT图像在Z轴位置小于PET图像Z轴最小值的最大值索引，CIndex2为目标CT图像在Z轴位置大于PET图像Z轴最大值的最小值索引，则CIndex1至CIndex2索引值之间的CT图像即为目标CT图像的取值范围，可有效确定待校正PET图像所对应的目标CT图像的层数，用于待校正PET图像的衰减校正。

Description

一种用于PET衰减校正的CT图像的定位方法
技术领域
本发明属于医疗器械领域，涉及PET/CT成像设备，尤其是PET/CT成像设备的图像重建技术。
背景技术
正电子发射断层成像(positron emission tomography,PET)技术是现代医学影像技术的重要组成部分,定量分析示踪剂在体内的代谢过程是其成像的一个重要优势,然而对PET图像定量精确性影响最为严重的一个因素是成像过程中的射线衰减，基于PET符合成像的特征，可以采用透射扫描的方法完成对数据的衰减校正。
早期PET多采用68Ge棒源透射扫描的方法进行衰减校正。该方法首先利用外置的68Ge棒源进行标准空白扫描，当对受检者进行PET检查时，再进行透射扫描，通过计算空白扫描和透射扫描计数的比值获得PET的衰减校正系数。该方法的优势是透射扫描与发射扫描均为511keV的γ射线扫描,所得衰减系数无需进行光子能量之间的转换；不足之处是透射扫描易受受检者体内发射计数的污染；由于受扫描时间和放射源剂量的限制，透射扫描数据的统计性往往不足，影响衰减校正精度；受透射源几何位置及运动特征的限制，透射扫描中散射和偶然符合计数与发射扫描时存在明显差异。利用该方法获取的衰减校正因子存在一定程度的误差，不仅影响PET定量分析的准确性，严重时会出现伪影。
PET/CT的出现为PET数据的衰减校正提供了新的解决方案。CT也属于透射扫描，其图像为射线穿过组织的衰减系数图像，可以利用CT数据对PET图像进行衰减校正(CT-basedattenuation correction，CTAC)。与传统方法相比，CT扫描具有速度快，不受受检者体内511keVγ光子的干扰，数据统计性好，噪声低等优，但是由于PET、CT对应的扫描图像层厚不同，且在z轴上存在相位差，如何找到正确的CT的原始图像，以用于确定PET的衰减系数，是PET图像重建需要解决的一个关键性问题。
发明内容
本发明公开了一种用于PET衰减校正的CT图像的定位方法，其使用PET和CT图像位置来定位用于PET衰减校正的CT图像位置，从PET/CT成像扫描所获取的CT图像中有效找到待校正PET图像所对应的目标CT图像的层数，将CT的层数和PET的层数对应起来，然后用作待校正PET图像的衰减校正。
为达到上述目的，本发明的解决方案是：
本发明提供了一种用于PET衰减校正的CT图像的定位方法，适于在计算设备中执行，包括以下步骤：
(1)获取CT扫描的Dicom图像数据，并从所述Dicom图像数据中获取CT图像Z轴范围，以确定最大的检查区域C1MAX至C2MAX；
(2)确定待校正PET图像在Z轴的范围为P1至P2，并确定CT和PET检查床位置相对差值δ，以确定目标CT图像的在Z轴的初步取值范围为P1-δ至P2-δ，所述目标CT图像为CT图像中与待校正PET图像相对应的部分；
(3)遍历CT图像的Dicom数据，依据P1-δ、P2-δ以及C1MAX，确定目标CT图像Z轴位置在P1-δ至P2-δ对应的索引值CIndex1至CIndex2，所述CIndex1为目标CT图像在Z轴位置小于PET图像Z轴最小值的最大值索引，所述CIndex2为目标CT图像在Z轴位置大于PET图像Z轴最大值的最小值索引，则所述CIndex1至CIndex2索引值之间的CT图像即为目标CT图像的取值范围，可用于待校正PET图像的衰减校正。
优选的，所述步骤(3)中，所述CIndex1为(P1-δ-C1MAX)/s所得数值向下取整；所述CIndex2为(P2-δ-C1MAX)/s所得数值向上取整，所述s为CT的重建层厚。
或，所述步骤(3)中，所述最CIndex1为(P1-δ-C1MAX-s)/s所得数值取整，所述CIndex2为(P2-δ-C1MAX+s)/s所得数值取整，所述s为CT的重建层厚。
或，所述步骤(3)中，所述CIndex1为(P1-δ-C1MAX)/s所得数值向下取整后减1；所述CIndex2为(P2-δ-C1MAX)/s所得数值向上取整后加1,所述s为CT的重建层厚。
优选的，所述步骤(2)中，所述P1至P2的范围大小由操作人员经由图像处理站手动输入确定。
进一步的，所述P1至P2的范围为一个或整数倍个PET扫描床位的大小。
优选的，所述步骤(2)中，CT和PET检查床位置相对差值为PET和CT的物理空间距离。
进一步的，所述步骤(2)中，CT和PET检查床位置为PET和CT的FOV中心，在Z轴上的差值经由测量确定。
优选的，所述步骤(2)中，若P1-δ至P2-δ的范围大于步骤(1)中C1MAX至C2MAX的范围，则提示错误并退出。
优选的，所述步骤(1)中，所述CT扫描的Dicom图像数据为：PET/CT扫描中，CT扫描部分所获取的全部图像数据。
本发明还提供了一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时，控制所述存储介质所在设备执行上述的定位方法。
本发明还提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行上述的定位方法。
本发明所示的用于PET衰减校正的CT图像的定位方法，使用检查床位置为参考，首先依据待校正PET图像在Z轴的范围(P1至P2)以及PET、CT与检查床位置相对差值δ，确定目标CT图像在Z轴上的初步取值范围(P1-δ至P2-δ)后，在结合CT图像范围在Z轴上的起始点C1MAX，对初步取值范围(P1-δ至P2-δ)进一步精确，确定目标CT图像两端边缘的对应的层数的索引值。
由于CT图像在Z轴上共有N层，每层对应的Z轴值是离散的(CT图像每层层数的索引称为索引值)，为确保目标CT图像的取值范围覆盖对应的待校正PET图像，且尽量接近确的CT的原始图像，故选择目标CT图像在Z轴上CIndex1与CIndex2之间的图像作为目标CT图像所对应的取值范围，其中CIndex1为CT图像中Z轴位置小于其对应PET图像Z轴值(P1-δ)所对应的最大索引值，CIndex2为CT图像中Z轴位置大于其对应PET图像Z轴值(P2-δ)所对应的最小索引值。
附图说明
图1为本发明所示用于PET衰减校正的CT图像的定位方法一实施例的工作流程图。
具体实施方式
在进行PET/CT检查时，完整的PET/CT扫描必须采集两组图像，即PET和CT各采集一组。由CT提供基本组织结构像和衰减校正所需的“衰减图像”，对PET图像进行衰减校正，完成PET图像和CT图像的融合。工作过程包括数据采集和图像处理诊断两大部分，即：先进行病人数据采集---即先CT平片定位扫描，再CT扫描，之后再PET扫描。
扫描具体流程如下：启动PET/CT，先启动CT后PET,(关闭时，先关PET,后CT)，进行CT与PET的各自自检，包括球管预热和CT探测器校正。首先进行病人登录，在采集计算机上输入病人姓名、年龄、注射PET药物活度剂量等病人信息，引导病人上检查床并摆好体位，必要时，使用相关附件(头托，脚托，绷带，等)进行辅助固定。调节检查床进行激光定位。开始采集，在CT扫描软件控制面板上先执行CT平片定位扫描，后执行CT螺旋扫描，再后使用PET扫描软件确认PET扫描区域并执行PET扫描，其各自扫描时间和扫描层厚等参数由扫描协议提供/描述。这些参数包括CT扫描的电流电压、层厚，以及PET扫描的床位个数、时间、扫描模式等。
本发明公开了一种用于PET衰减校正的CT图像的定位方法，用于图像处理诊断中对PET图像进行衰减校正，包括以下步骤：
(1)获取CT扫描的Dicom图像数据，并从Dicom图像数据中获取CT图像Z轴范围，以确定最大的检查区域C1MAX至C2MAX，所述C1MAX为CT图像范围在Z轴上的起始点，所述C2MAX为CT图像范围在Z轴上的结束点。
作为一优选方案，步骤(1)中，CT扫描的Dicom图像数据为PET/CT扫描中，CT扫描部分所获取的全部图像数据。CT图像共有N层，即有N个Dicom图像，C1MAX表示第0层的Z轴值，C2MAX表示最后一层的Z轴值，C2MAX＝C1MAX+(N-1)*s，s为CT图像的层厚，每层图像对应一索引值，上述CT图像对应索引值的取值范围为[0,N-1]。
(2)确定待校正PET图像在Z轴的范围为P1至P2，并确定CT和PET检查床位置相对差值δ，以初步确定目标CT图像的Z轴范围为P1-δ至P2-δ，目标CT图像为CT图像中与待校正PET图像相对应的部分；其中，P1-δ、P2-δ表示0到N-1之间某两层索引值之间所对应的CT图像范围。
上述步骤(2)中，可选的，若P1-δ至P2-δ的范围大于步骤(1)中C1MAX至C2MAX的范围，则提示错误并退出。
上述步骤(2)中，P1至P2的范围大小可由操作人员经由图像处理站手动输入确定，即通过扫描协议提供/描述。作为一优选方案，本实施例中，P1至P2的范围为一个或整数倍个PET床位的大小。
上述步骤(2)中，CT和PET检查床位置相对差值为PET和CT的物理空间距离。作为一优选方案，CT和PET检查床位置为PET和CT各自的FOV中心，在Z轴上的差值经由测量确定。
(3)遍历CT图像的Dicom数据，结合C1MAX确定目标CT图像Z轴位置在P1-δ至P2-δ对应的索引值CIndex1至CIndex2，其中CIndex1为目标CT图像在Z轴位置小于PET图像Z轴最小值的最大值索引，CIndex2为目标CT图像在Z轴位置大于PET图像Z轴最大值的最小值索引，则CIndex1至CIndex2索引值之间的CT图像即为目标CT图像的取值范围，可用于待校正PET图像的衰减校正。
由于[0,N-1]每层的Z轴值是离散的，不可能跟P1-δ、P2-δ完全相等，为确保目标CT图像在Z轴的取值范围应大于待校正PET图像在Z轴的取值范围且尽量符合正确的CT的原始图像，需保证目标CT图像两端边缘处的取值为整数个索引值，故选择目标CT图像在Z轴上CIndex1与CIndex2之间的图像作为目标CT图像所对应的取值范围，其中CIndex1为CT图像中Z轴位置小于其对应PET图像Z轴值(P1-δ)所对应的最大索引值，CIndex2为CT图像中Z轴位置大于其对应PET图像Z轴值(P2-δ)所对应的最小索引值。
步骤(3)中，CIndex1、CIndex2两组索引值的确定有多种方案，CIndex1与CIndex2的取值需满足所对应的CT图像的取值范围不少于所对应的待校正pet的图像即可。
其中一实施例中，CIndex1为(P1-δ-C1MAX)/s所得数值向下取整；CIndex2为(P2-δ-C1MAX)/s所得数值向上取整，s为CT的重建层厚。
其中一实施例中，CIndex1为(P1-δ-C1MAX-s)/s所得数值取整，CIndex2为(P2-δ-C1MAX+s)/s所得数值取整，s为CT的重建层厚。
其中一实施例中，CIndex1为(P1-δ-C1MAX)/s所得数值向下取整后减1；CIndex2为(P2-δ-C1MAX)/s所得数值向上取整后加1,s为CT的重建层厚。
通过本发明所示CT图像位置的定位方法，可有效确定待校正PET图像所对应的目标CT图像的层数，将CT的层数和PET的层数对应起来，然后用作待校正PET图像的衰减校正，从而用于后续完成PET图像和CT图像的融合。
本发明还公开了一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时，控制所述存储介质所在设备执行上述CT图像位置的定位方法，具体执行步骤如前所述，此处不在赘述。
本发明还公开了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行上述的CT图像位置的定位方法，具体执行步骤如前所述，此处不在赘述。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于PET衰减校正的CT图像的定位方法，适于在计算设备中执行，其特征在于：包括以下步骤：
(1)获取CT扫描的Dicom图像数据，并从所述Dicom图像数据中获取CT图像Z轴范围，以确定最大的检查区域C1MAX至C2MAX；
(2)确定待校正PET图像在Z轴的范围为P1至P2，并确定CT和PET检查床位置相对差值δ，以确定目标CT图像的在Z轴的初步取值范围为P1-δ至P2-δ，所述目标CT图像为CT图像中与待校正PET图像相对应的部分；
(3)遍历CT图像的Dicom数据，依据P1-δ、P2-δ以及C1MAX，确定目标CT图像Z轴位置在P1-δ至P2-δ对应的索引值CIndex1至CIndex2，所述CIndex1为目标CT图像在Z轴位置小于PET图像Z轴最小值的最大值索引，所述CIndex2为目标CT图像在Z轴位置大于PET图像Z轴最大值的最小值索引，则所述CIndex1至CIndex2索引值之间的CT图像即为目标CT图像的取值范围，可用于待校正PET图像的衰减校正。
2.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于：所述步骤(3)中，所述CIndex1为(P1-δ-C1MAX)/s所得数值向下取整；所述CIndex2为(P2-δ-C1MAX)/s所得数值向上取整，所述s为CT的重建层厚；
或所述步骤(3)中，所述最CIndex1为(P1-δ-C1MAX-s)/s所得数值取整，所述CIndex2为(P2-δ-C1MAX+s)/s所得数值取整，所述s为CT的重建层厚；
或，所述步骤(3)中，所述CIndex1为(P1-δ-C1MAX)/s所得数值向下取整后减1；所述CIndex2为(P2-δ-C1MAX)/s所得数值向上取整后加1,所述s为CT的重建层厚。
3.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于：所述步骤(2)中，所述P1至P2的范围大小由操作人员经由图像处理站手动输入确定。
4.根据权利要求1或3所述的定位方法，其特征在于：所述步骤(2)中，所述P1至P2的范围为一个或整数倍个PET扫描床位的大小。
5.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于：所述步骤(2)中，CT和PET检查床位置相对差值为PET和CT的物理空间距离。
6.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于：所述步骤(2)中，CT和PET检查床位置为PET和CT的FOV中心，在Z轴上的差值经由测量确定。
7.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于：所述步骤(2)中，若P1-δ至P2-δ的范围大于步骤(1)中C1MAX至C2MAX的范围，则提示错误并退出。
8.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于：所述步骤(1)中，所述CT扫描的Dicom图像数据为：PET/CT扫描中，CT扫描部分所获取的全部图像数据。
9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时，控制所述存储介质所在设备执行权利要求1至8中任意一项所述的定位方法。
10.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至8中任意一项所述的定位方法。
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