CN111956253A - 一种非匹配式pet扫描和重建方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种非匹配式PET扫描和重建方法，涉及医学影像技术领域，采用PET和CT非匹配轴向视野扫描方式，即PET利用所有的物理轴向视野，CT只覆盖所需扫描的部位长度，同时考虑散射和衰减校正的准确性，将扫描部位的轴向位置移至：当扫描部位位于人体的一端，将该部位移至PET轴向视野的一端，以减少散射及可以较准确计算散射，并可以准确计算衰减校正；当扫描部位位于人体中段，则将该部位移至PET轴向视野的中间，通过未经过衰减、散射校正的PET图轮廓评估未匹配PET系统轴向视野的部分Mu图，以利用散射的对称性来减少散射计算误差，并将未扫描到的相邻部位视为均一物质，以减少衰减校正的误差。本发明方法在既不增加不必要的扫描长度，又充分利用了PET系统的灵敏度的条件下，提高了PET重建图像的质量。

Description

一种非匹配式PET扫描和重建方法
技术领域
本发明涉及一种非匹配式PET扫描和重建方法，属于医学影像设备技术领域。
背景技术
正电子发射断层影像设备（PET）是一种通过捕获在其扫描视野中的高能符合光子，从而重建出符合事件在视野中的概率分布情况的影像系统。PET医学临床中，通常在人体中注射具有正电子衰变的放射性示踪剂，它在人体中的分布情况与新陈代谢呈正相关关系，因此，利用PET系统的断层扫描图可直观、快速、便捷地反映人体新陈代谢水平，而一些病变组织相对于相邻正常组织具有或高或低的代谢水平，为医师的病理诊断、病变排查提供了可靠的辅助信息。
由于PET系统是反映人体组织的新陈代谢水平分布图，无法准确定位生理结构位置，一般需要结合X射线断层成像设备（CT）或核磁共振断层成像设备（MR）提供的生理解剖图。通常情况下，CT（或MR）的扫描长度与PET轴向扫描视野一致，即两者的轴向扫描长度匹配，便于PET图像的衰减、散射校正及图像融合。然而，当PET系统的轴向视野大于临床所需扫描长度时，要么让CT（或MR）扫描长度适配PET轴向视野，要么减小PET系统的有效轴向感兴趣区。前者能充分利用PET灵敏度，但增加了CT的扫描剂量（或MR的扫描时间）；后者虽然匹配了临床扫描长度，但未充分利用PET系统灵敏度。
具体来说是：当对头部或者某些人体器官进行扫描的时候，如果所用的PET系统的轴向视野（axial FOV）比所需要的扫描的部位更长，则：
1. 需要匹配和轴向视野相同的CT扫描，因此增加了不必要的CT辐射剂量；或者增加了MR的扫描时间；
2. 或只利用一部分PET的轴向视野（以及与之匹配的CT轴向视野），虽然不增加CT辐射剂量或MR的扫描时间，但是未充分利用PET的灵敏度，从而降低了最终的图像质量。
鉴于此，为了既能充分利用PET系统灵敏度，又能减小CT扫描剂量（或MR扫描时间），本申请人专门对此进行研究，开发出了一种非匹配式扫描和重建方法。
本案由此产生。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明提供了一种非匹配式PET扫描和重建方法，在既不增加不必要的扫描长度，又充分利用了PET系统的灵敏度的条件下，提高PET重建图像的质量。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种非匹配式PET扫描和重建方法，
当临床感兴趣区位于人体一端，执行如下步骤：
（1.1）移动临床感兴趣区至PET系统轴向视野一侧；
（1.2）CT/MR完成扫描临床感兴趣区，获得CT/MR数据；
（1.3）重置临床感兴趣区到步骤（1.1）位置，完成PET扫描，获得PET符合数据；
（1.4）重建CT/MR图，并转成相应的衰减系数图，称为Mu图；
（1.5）用空气衰减系数值扩充PET系统轴向视野中未被CT/MR扫描长度覆盖的区域的Mu图；
（1.6）用补全后的Mu图对PET符合数据进行衰减、散射校正，重建得到校正后的PET图像；
（1.7）截取校正后的PET图像中临床感兴趣区部分；
当临床感兴趣区位于人体中间，执行如下步骤：
（2.1）移动临床感兴趣区至PET系统轴向视野中心；
（2.2）CT/MR完成扫描临床感兴趣区，获得CT/MR数据；
（2.3）重置临床感兴趣区到步骤（2.1）位置，完成PET扫描，获得PET符合数据。
（2.4）重建CT/MR图，并转成相应的Mu图；
（2.5）重建出无衰减、散射校正的noACSC-PET图像；
（2.6）利用步骤（2.5）获得的PET图像轮廓评估未被CT/MR图覆盖到的区域Mu图，扩充、补全步骤（2.4）的Mu图至覆盖PET系统轴向视野；
（2.7）用补全后的Mu图对PET符合数据进行衰减、散射校正，重建得到最终校正后的PET图像；
（2.8）截取校正后的PET图像中临床感兴趣区部分。
进一步地，所述步骤（1.5）、（2.6）中，用空气衰减系数值扩充PET系统轴向视野中未被CT/MR图覆盖的区域Mu图，或根据noACSC-PET图像轮廓评估PET系统轴向视野中未被CT/MR图覆盖的区域，用均一物质的衰减系数（可以是水或其他接近人体衰减系数物质）扩充、补全Mu图至覆盖PET系统轴向视野。
本发明能实现如下技术效果：
本发明采用PET和CT非匹配轴向视野扫描方式，即PET利用所有的物理轴向视野，CT只覆盖所需扫描的部位长度，因此既可以最大可能地利用PET系统固有的灵敏度，又可以尽可能地减少CT辐射剂量。同时考虑散射和衰减校正的准确性，将扫描部位的轴向位置移至：
1. 当扫描部位位于人体的一端，如头部或者手或者足，尽可能将该部位移至PET轴向视野的一端，以减少散射及可以较准确计算散射，并可以准确计算衰减校正；
2. 当扫描部位位于人体中段，如胸部，腹部，大腿等，则尽可能将该部位移至PET轴向视野的中间，通过未经过衰减、散射校正的PET图轮廓评估未匹配PET系统轴向视野的部分Mu图，以利用散射的对称性来减少散射计算误差，将CT/MR未扫描到的相邻部位视为均一物质（一般为水），以减少衰减校正的误差。
附图说明
图1为本发明实施例1的非匹配式PET扫描方法简图；
图2为本发明实施例2的非匹配式PET扫描方法简图；
图3为本发明实施例1的非匹配式PET扫描方法的流程图；
图4为本发明实施例2的非匹配式PET扫描方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的技术手段及其所能达到的技术效果，能够更清楚更完善的披露，兹提供了以下实施例，并结合附图作如下详细说明：
本发明一种非匹配式PET扫描和重建方法如图1至图4所示，当PET系统的轴向视野101大于临床感兴趣区104的扫描长度时，为了不增加CT/MR扫描长度102，并充分利用PET灵敏度，将超出102范围的符合事件103添加到PET重建事件集，结合扩充后的Mu图，对PET视野内的符合事件进行衰减、散射校正，从而改善临床感兴趣区104的PET图像质量。
本发明方法针对两种类型展开：
实施例1
如图1所示，当临床感兴趣区104位于人体一端时，将临床感兴趣区104移至PET轴向视野一侧，完成CT/MR临床感兴趣区扫描、PET扫描。由于PET轴向视野中CT/MR未扫描区域均为空气，可通过空气衰减系数值扩充Mu图的覆盖区域，保证其长度与PET轴向视野一致，便于衰减、散射校正。
临床感兴趣区位于人体一端，具体执行步骤如下：
（1.1）将临床感兴趣区104移至PET系统轴向视野101一侧；
（1.2）CT/MR完成扫描临床感兴趣区，获得CT/MR数据；
（1.3）重置感兴趣区到步骤（1.1）位置，完成PET扫描，获得PET符合数据；
（1.4）重建出CT/MR图，并转成相应的Mu图；
（1.5）用空气衰减系数值扩充PET系统轴向视野中未被CT/MR图覆盖的区域Mu图；
（1.6）用补全后的Mu图对PET符合数据进行衰减、散射校正，重建得到校正后的PET图像；
（1.7）截取校正后的PET图像中临床感兴趣区部分。
实施例2
如图2所示，当临床感兴趣区104位于人体中间，又短于PET轴向视野101时，将临床感兴趣区104移至PET轴向视野101中心，完成CT/MR临床感兴趣区扫描、PET扫描。先重建出无衰减、散射校正（noACSC）PET图像，用于评估CT/MR未覆盖的区域Mu图轮廓，用均一物质水填充未被C/TMR图覆盖的区域Mu图，使衰减、散射校正接近实际情况。这一方法即不增加不必要的扫描长度，又充分利用了PET系统的灵敏度。
临床感兴趣区位于人体中间，具体执行步骤如下：
（2.1）将临床感兴趣区104移至PET系统轴向视野101中心；
（2.2）CT/MR完成扫描临床感兴趣区，获得CT/MR数据；
（2.3）重置感兴趣区到步骤（2.1）位置，完成PET扫描，获得PET符合数据；
（2.4）重建出CT/MR图，并转成相应的Mu图；
（2.5）重建出无衰减、散射校正（noACSC）PET图像；
（2.6）利用步骤（2.5）获得的PET图像轮廓评估未被CT/MR图覆盖到的区域Mu图，扩充、补全步骤（2.4）的Mu图至覆盖PET系统轴向视野；
（2.7）用补全后的Mu图对PET符合数据进行衰减、散射校正，重建得到最终校正的PET图像；
（2.8）截取校正后的PET图像中临床感兴趣区部分。
以上内容是结合本发明的优选实施方式对所提供技术方案所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于上述这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种非匹配式PET扫描和重建方法，其特征在于：
当临床感兴趣区位于人体一端，执行如下步骤：
（1.1）移动临床感兴趣区至PET系统轴向视野一侧；
（1.2）CT/MR完成扫描临床感兴趣区，获得CT/MR数据；
（1.3）重置临床感兴趣区到步骤（1.1）位置，完成PET扫描，获得PET符合数据；
（1.4）重建CT/MR图，并转成相应的衰减系数图，称为Mu图；
（1.5）用空气衰减系数值扩充PET系统轴向视野中未被CT/MR扫描长度覆盖的区域的Mu图；
（1.6）用补全后的Mu图对PET符合数据进行衰减、散射校正，重建得到校正后的PET图像；
（1.7）截取校正后的PET图像中临床感兴趣区部分；
当临床感兴趣区位于人体中间，执行如下步骤：
（2.1）移动临床感兴趣区至PET系统轴向视野中心；
（2.2）CT/MR完成扫描临床感兴趣区，获得CT/MR数据；
（2.3）重置临床感兴趣区到步骤（2.1）位置，完成PET扫描，获得PET符合数据；
（2.4）重建CT/MR图，并转成相应的Mu图；
（2.5）重建出无衰减、散射校正的noACSC-PET图像；
（2.6）利用步骤（2.5）获得的PET图像轮廓评估未被CT/MR图覆盖到的区域Mu图，扩充、补全步骤（2.4）的Mu图至覆盖PET系统轴向视野；
（2.7）用补全后的Mu图对PET符合数据进行衰减、散射校正，重建得到最终校正后的PET图像；
（2.8）截取校正后的PET图像中临床感兴趣区部分。
2.如权利要求1所述的一种非匹配式PET扫描和重建方法，其特征在于：所述步骤（1.5）、（2.6）中，用空气衰减系数值扩充PET系统轴向视野中未被CT/MR图覆盖的区域Mu图，或根据noACSC-PET图像轮廓评估PET系统轴向视野中未被CT/MR图覆盖的区域，用均一物质的衰减系数扩充、补全Mu图至覆盖PET系统轴向视野。
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