CN113349812A - 一种基于动态pet影像图像增强显示方法、介质及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于动态PET影像的图像增强显示方法、介质及设备，包括步骤：获取动态正电子发射型X线断层显像图像；获取感兴趣参考点；提取感兴趣参考点的各帧数值；计算动态正电子发射型X线断层显像图像每一像素点的各帧数值与感兴趣参考点的各帧数值之间的距离值，构建距离矩阵图像；对距离矩阵图像、动态正电子发射型X线断层显像图像或者静态正电子发射型X线断层显像图像归一处理；将归一处理后的距离矩阵图像与归一处理后的动态正电子发射型X线断层显像图像相乘、或者将归一处理后的距离矩阵图像与归一处理后的静态正电子发射型X线断层显像图像相乘，得到相应图像的增强图像，本发明可对图像进行增强显示。
Description
技术领域
本发明属于图像处理技术领域，具体涉及一种基于动态PET影像图像增强显示方法、介质及设备。
背景技术
乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤之一，严重影响居民的生命健康。放射治疗是乳腺癌治疗的重要手段。其中，保乳术后的全乳腺放疗需要勾画位于患侧胸壁的乳腺与胸大肌筋膜作为放射治疗照射区域，全乳腺切除术后也仍需针对患侧胸壁手术瘢痕进行放射治疗照射，因此，胸壁运动是影响乳腺癌精确放射治疗的重要因素。如何确定乳腺癌患者因呼吸而导致的胸壁运动范围，在减少周围正常组织照射的同时又不使病变漏照，这在临床精确治疗方面具有十分重要的意义。
放射治疗模拟定位图像采集阶段，通常采用螺旋CT在自由呼吸下扫描，呼吸运动几乎无一例外地产生运动伪影，而且这种CT影像只反映了运动靶区和器官在扫描瞬间的状况，带有很强的随机性，不能代表接受治疗时相关器官在呼吸周期中的状态。正电子发射型X线断层显像/计算机断层扫描成像(positron emission tomography/computertomography,PET/CT)影像技术不仅可以显示肿瘤的解剖学信息，而且可以在分子水平上无创地提供肿瘤区域葡萄糖代谢的生化变化和代谢状态，现已广泛应用于乳腺癌患者的诊断与治疗等领域。由于PET成像往往需要花费较长的时间，能够包含多个甚至数十个呼吸周期，具有特定的时间平均效应，可以借此确定胸壁的运动范围。国外不少研究工作发现常规静态PET/CT扫描中产生的模糊靶区轮廓可帮助运动范围的确定。然而由于PET影像固有的低空间分辨率与高噪声等特性，常规静态PET/CT影像很难获得令人满意的胸壁范围，不好区分胸壁与周边组织的模糊界限。
发明内容
为了克服上述技术缺陷，本发明首先提出了一种基于动态PET影像图像增强显示方法，，包括步骤：
获取动态正电子发射型X线断层显像图像；
从正电子发射型X线断层显像图像中获取感兴趣参考点；
提取感兴趣参考点的各帧数值；
逐点计算动态正电子发射型X线断层显像图像中每一像素点的各帧数值与感兴趣参考点的各帧数值之间的距离值，以距离值构建与动态正电子发射型X线断层显像图像对应的距离矩阵图像；
对距离矩阵图像进行归一处理，得到归一处理后的距离矩阵图像；
将需要增强的动态正电子发射型X线断层显像图像或者静态正电子发射型X线断层显像图像进行归一处理，得到归一处理后的动态正电子发射型X线断层显像图像或者归一处理后的静态正电子发射型X线断层显像图像；
将归一处理后的距离矩阵图像与归一处理后的动态正电子发射型X线断层显像图像相乘、或者将归一处理后的距离矩阵图像与归一处理后的静态正电子发射型X线断层显像图像相乘，得到与动态正电子发射X线断层显示图像或者静态正电子发射型X线断层显示图像相对应的增强图像。
作为本发明的进一步改进，在所述获取动态正电子发射型X线断层显像图像的步骤中，采用正电子发射型X线断层显像/计算机断层扫描成像机器对人体进行医学影像采集，其中，根据全身多床位或单床位动态正电子发射型X线断层显像协议进行动态正电子发射型X线断层显像图像采集。
作为本发明的进一步改进，所述动态正电子发射型X线断层显像图像为动态扫描的第二阶段采集图像。
作为本发明的进一步改进，所述对距离矩阵图像进行归一处理，得到归一处理后的距离矩阵图像的步骤，包括如下步骤：
参照距离矩阵图像中的最大点或者感兴趣参考点进行归一，得到归一处理后的距离矩阵图像。
作为本发明的进一步改进，所述将需要增强的动态正电子发射型X线断层显像图像进行归一处理，得到归一处理后的动态正电子发射型X线断层显像图像的步骤，包括如下步骤：
对动态正电子发射型X线断层显像图像的各帧采集影像进行求和，得到动态正电子发射型X线断层显像图像的求和矩阵图像；
参照求和矩阵图像中的最大点或者感兴趣参考点进行归一，得到归一处理后的求和矩阵图像。
作为本发明的进一步改进，所述将归一处理后的距离矩阵图像与归一处理后的动态正电子发射型X线断层显像图像相乘，得到增强图像的步骤，具体为：
将归一处理后的距离矩阵图像与归一处理后的求和矩阵图像相乘，得到增强图像。
作为本发明的进一步改进，所述将需要增强的静态正电子发射型X线断层显像图像进行归一处理，得到归一处理后的静态正电子发射型X线断层显像图像的步骤，包括如下步骤：
参照静态正电子发射型X线断层显像图像中的最大点或者感兴趣参考点进行归一，得到归一处理后的静态正电子发射型X射线断层显像图像。
作为本发明的进一步改进，所述将归一处理后的距离矩阵图像与归一处理后的静态正电子发射型X线断层显像图像相乘，得到增强图像的步骤，具体为：
将归一处理后的距离矩阵图像与归一处理后的静态正电子发射型X线断层显像图像相乘，得到增强图像。
其次，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由处理器加载并执行以实现上述的乳腺癌胸腔壁范围增强显示方法。
最后，本发明还提供了一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现上述的乳腺癌胸腔壁范围增强显示方法。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：借助动态正电子发射型X线断层显像图像中不同组织放射性浓度的动态变化特性，选取感兴趣参考点，逐点计算图像各像素与感兴趣参考点的相关距离，生成与动态正电子发射型X线断层显像图像对应的距离矩阵图像，随后可以根据实际需求，将距离矩阵图像与对应待分析图像相乘，最终得到增强图像，以乳腺癌胸腔壁范围增强显示为例，本发明能实现准确的胸壁范围增强显示，从而有助于确定乳腺癌患者胸壁靶区放射治疗照射范围，提高乳腺癌放射治疗照射的准确性，为患者的治疗提供进一步的技术支持。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：
图1为实施例1所述图像增强显示方法的流程图；
图2为实施例1和实施例2所述归一处理后的距离矩阵图像；
图3为实施例1所述动态正电子发射型X线断层显像图像各帧求和的总图像；
图4为实施例1所述的动态正电子发射型X线断层显示图像的胸壁范围增强图像；
图5为实施例2所述图像增强显示方法的流程图；
图6为实施例2所述静态全身PET扫描后得到的静态正电子发射型X线断层显像图像；
图7为实施例2所述的静态正电子发射型X线断层显示图像的胸壁范围增强图像。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本实施例提供了一种基于动态PET影像的图像增强显示方法，可以用于乳腺癌胸壁范围的增强显示，如图1所示，包括步骤：
S101、获取动态正电子发射型X线断层显像图像；
具体地，采用正电子发射型X线断层显像/计算机断层扫描成像机器对人体进行医学影像采集，其中，根据全身多床位动态正电子发射型X线断层显像协议(12帧×10s、12帧×20s、6帧×45s×7个床位)进行动态正电子发射型X线断层显像图像采集，其中刚开始进行第一阶段的以心脏为中心的动态PET影像采集，对应于18F-FDG示踪剂注射后的前6分钟，包括12帧×10s和12帧×20s，随后开展第二阶段的全身扫描(7个床位)，每个床位扫描45s，一共单向扫描6帧，每个床位扫描3分钟，一共7个床位。
S102、从正电子发射型X线断层显像图像中获取感兴趣参考点Pref，感兴趣参考点Pref由医生手动选取，如感兴趣参考点Pref可以为动态正电子发射型X线断层显像图像肺部中心区域点(如图2-4中的肺区域中心点)；
S103、提取感兴趣参考点第二阶段采集的各帧数值(Vref＝[Vref_1,Vref_2,Vref_3,Vref_4,Vref_5,Vref_6])，因第一阶段心脏部位的采集，耗时短、噪声高，胸壁与肺部组织对比模糊，所以该阶段(前24帧)的数据不予考虑，本实施例感兴趣参考点Pref第二阶段采集的Vref值为[0.1876，0.1783，0.1012，0.1930，0.1196，0.1023]；
S104、逐点计算动态正电子发射型X线断层显像图像的Pcal与感兴趣参考点Pref的各帧数值之间的距离值，以距离值构建与动态正电子发射型X线断层显像图像对应的距离矩阵图像；
S105、参照距离矩阵图像中的最大点或者感兴趣参考点进行归一，得到归一处理后的距离矩阵图像Idist，即将图像各点数值除以图像中的最大或者感兴趣参考点数值，实现归一，如图2所示。
S1061、对动态正电子发射型X线断层显像图像的各帧采集影像进行求和(Vsum＝V1+V2+V3+V4+V5+V6)，得到动态正电子发射型X线断层显像图像求和矩阵图像Isum；
S1062、参照求和矩阵图像中的最大点或者感兴趣参考点进行归一，得到归一处理后的求和矩阵图像，如图3所示，其中，位于胸壁区域像素平均值与位于肺中区域像素平均值的比值为1.35。
S107、将归一处理后的距离矩阵图像Idist(即图2)与归一处理后的求和矩阵图像(图3)相乘，得到基于动态正电子发射型X射线断层显像图像的胸壁范围增强图像Idyn-enhanced，如图4所示，可以看出乳腺所在层面的胸壁范围能够较好地辨别，其中，位于胸壁的区域像素平均值与位于肺中的区域像素平局值的比值为2.99。
实施例2
本实施例提供了另一种基于动态PET影像的图像增强显示方法，可以用于乳腺癌胸壁范围的增强显示，如图5所示，包括步骤：
S201、获取动态正电子发射型X线断层显像图像；
具体地，采用正电子发射型X线断层显像/计算机断层扫描成像机器对人体进行医学影像采集，其中，根据全身多床位动态正电子发射型X线断层显像协议(12帧×10s、12帧×20s、6帧×45s×7个床位)进行动态正电子发射型X线断层显像图像采集，其中刚开始进行第一阶段的以心脏为中心的动态PET影像采集，对应于18F-FDG示踪剂注射后的前6分钟，包括12帧×10s和12帧×20s，随后开展第二阶段的全身扫描(7个床位)，每个床位扫描45s，一共单向扫描6帧，每个床位扫描3分钟，一共7个床位。
S202、从正电子发射型X线断层显像图像中获取感兴趣参考点Pref，感兴趣参考点Pref由医生手动选取，如感兴趣参考点Pref可以为动态正电子发射型X线断层显像图像肺部中心区域点(如图6-7中的肺区域中心点)；
S203、提取感兴趣参考点第二阶段采集的各帧数值(Vref＝[Vref_1,Vref_2,Vref_3,Vref_4,Vref_5,Vref_6])，因第一阶段心脏部位的采集，耗时短、噪声高，胸壁与肺部组织对比模糊，所以该阶段(前24帧)的数据不予考虑，本实施例感兴趣参考点Pref第二阶段的Vref值为[0.1876，0.1783，0.1012，0.1930，0.1196，0.1023]；
S204、逐点计算动态正电子发射型X线断层显像图像的Pcal与感兴趣参考点的各帧数值之间的距离值，以距离值构建与动态正电子发射型X线断层显像图像对应的距离矩阵图像；
S205、参照距离矩阵图像中的最大点或者感兴趣参考点进行归一，得到归一处理后的距离矩阵图像Idist，即将图像各点数值分别除以图像中的最大或者感兴趣参考点数值，实现归一，如图2所示。
S206、参照静态正电子发射型X线断层显像图像中的最大点或者感兴趣参考点进行归一，得到归一处理后的静态正电子发射型X线断层显像图像，如图6所示，其中，胸壁的区域像素平均值与位于肺中的区域像素平均值的比值为1.35；
S207、将归一处理后的距离矩阵图像Idist(即图2)与归一处理后的静态正电子发射型X线断层显像图像ISUV(图6)相乘，得到静态正电子发射型X射线断层显像图像的胸壁范围增强图像ISUV-enhanced，如图7所示，可以看出乳腺所在层面的胸壁范围能够较好地辨别，其中，位于胸壁的区域像素平均值与位于肺中区域像素的平均值的比值为4.36。
实施例3
本实施例提供了一种计算机可读存储介质，可读存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由处理器加载并执行以实现实施例1或实施例2的基于动态PET影像的图像增强显示方法。
实施例4
本实施例提供了一种计算机设备，计算机设备包括处理器和存储器，存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由处理器加载并执行以实现如实施例1或实施例2的基于动态PET影像的图像增强显示方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种基于动态PET影像的图像增强显示方法，其特征在于，包括步骤：
获取动态正电子发射型X线断层显像图像；
从正电子发射型X线断层显像图像中获取感兴趣参考点；
提取感兴趣参考点的各帧数值；
逐点计算动态正电子发射型X线断层显像图像的每一像素点的各帧数值与感兴趣参考点的各帧数值之间的距离值，以距离值构建与动态正电子发射型X线断层显像图像对应的距离矩阵图像；
对距离矩阵图像进行归一处理，得到归一处理后的距离矩阵图像；
将需要增强的动态正电子发射型X线断层显像图像或者静态正电子发射型X线断层显像图像进行归一处理，得到归一处理后的动态正电子发射型X线断层显像图像或者归一处理后的静态正电子发射型X线断层显像图像；
将归一处理后的距离矩阵图像与归一处理后的动态正电子发射型X线断层显像图像相乘、或者将归一处理后的距离矩阵图像与归一处理后的静态正电子发射型X线断层显像图像相乘，得到与动态正电子发射X线断层显示图像或者静态正电子发射型X线断层显示图像相对应的增强图像。
2.根据权利要求1所述的图像增强显示方法，其特征在于，在所述获取动态正电子发射型X线断层显像图像和静态正电子发射型X线断层显像图像的步骤中，采用正电子发射型X线断层显像/计算机断层扫描成像机器对人体进行医学影像采集，其中，根据全身多床位或单床位动态正电子发射型X线断层显像协议进行动态正电子发射型X线断层显像图像采集。
3.根据权利要求2所述的图像增强显示方法，其特征在于，所述动态正电子发射型X线断层显像图像为动态扫描的第二阶段采集图像。
4.根据权利要求1或2所述的图像增强显示方法，其特征在于，所述对距离矩阵图像进行归一处理，得到归一处理后的距离矩阵图像的步骤，包括如下步骤：
参照距离矩阵图像中的最大点或者感兴趣参考点进行归一，得到归一处理后的距离矩阵图像。
5.根据权利要求1或2所述的图像增强显示方法，其特征在于，所述将需要增强的动态正电子发射型X线断层显像图像进行归一处理，得到归一处理后的动态正电子发射型X线断层显像图像的步骤，包括如下步骤：
对动态正电子发射型X线断层显像图像进行求和，得到动态正电子发射型X线断层显像图像的求和矩阵图像；
参照求和矩阵图像中的最大点或者感兴趣参考点进行归一，得到归一处理后的求和矩阵图像。
6.根据权利要求5所述的图像增强显示方法，其特征在于，所述将归一处理后的距离矩阵图像与归一处理后的动态正电子发射型X线断层显像图像相乘，得到增强图像的步骤，具体为：
将归一处理后的距离矩阵图像与归一处理后的求和矩阵图像相乘，得到增强图像。
7.根据权利要求1或2所述的图像增强显示方法，其特征在于，所述将需要增强的静态正电子发射型X线断层显像图像进行归一处理，得到归一处理后的静态正电子发射型X线断层显像图像的步骤，包括如下步骤：
参照静态正电子发射型X线断层显像图像中的最大点或者感兴趣参考点进行归一，得到归一处理后的静态正电子发射型X射线断层显像图像。
8.根据权利要求7所述的图像增强显示方法，其特征在于，所述将归一处理后的距离矩阵图像与归一处理后的静态正电子发射型X线断层显像图像相乘，得到增强图像的步骤，具体为：
将归一处理后的距离矩阵图像与归一处理后的静态正电子发射型X线断层显像图像相乘，得到增强图像。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由处理器加载并执行以实现如权利要求1至8任一所述的图像增强显示方法。
10.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现如权利要求1至8任一所述的图像增强显示方法。
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2021
- 2021-06-08 CN CN202110637507.8A patent/CN113349812B/zh active Active
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