CN117408941A - 基于FDG PET图像的Ki均值计算方法与系统、存储介质和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及基于FDG PET图像的Ki均值计算方法，包括：对注射FDG后的被探测物体进行第一次PET/CT全身扫描，得到第一PET图像；在第一次PET/CT全身扫描结束后进行第二次PET/CT全身扫描，得到第二PET图像；在第一PET图像和第二PET图像上勾画感兴趣区域，分别计算血液FDG活度值CP(t1m)和CP(t2m)；根据CP(t1m)和CP(t2m)对群体输入函数进行缩放，得到个体输入函数CP(τ)；根据第一PET图像和第二PET图像获取配准后图像上对应像素点的FDG活度值Cvoxel(t1m)和Cvoxel(t2m)；或，根据第一PET图像和第二PET图像计算配准后图像感兴趣区域的FDG活度均值CROI(t1m)和CROI(t2m)；根据CP(t1m)、CP(t2m)、Cvoxel(t1m)、Cvoxel(t2m)和CP(τ)计算感兴趣区域的动力学参数Ki均值；或，根据CP(t1m)、CP(t2m)、CROI(t1m)、CROI(t2m)和CP(τ)计算感兴趣区域的Ki均值。其有益效果是，无需多次采血，缩短扫描时长。
Description
技术领域
本发明涉及发射断层成像技术领域，尤其涉及一种基于FDG PET图像的Ki均值计算方法与系统、存储介质和设备。
背景技术
发射断层成像技术作为一种无损分子级影像技术，在临床上广泛应用于肿瘤、心血管疾病、神经退行性疾病等的诊断和预后。通过探测器对被探测物体内发出的伽马光子，结合图像重建算法进而无损地探测被探测物体内部放射性核素标记药物的三维分布。在临床应用最广泛的发射断层成像技术包括正电子发射断层成像技术(Positron EmissionTomography，以下简称PET)和单光子发射计算机断层成像技术(Single Photon EmissionComputed Tomography)。其中，18F标记氟代脱氧葡萄糖([18F]Fluorodeoxyglucose，以下简称FDG)的PET成像是临床上使用最广泛的对肿瘤进行早期诊断、分期、预后评估的发射断层成像技术，可以提供全身组织和器官的葡萄糖代谢信息。
目前临床上使用的传统FDG PET静态成像步骤为：在被探测物体摄取FDG一定时间之后，对被探测物体内释放的一对伽马光子进行符合探测得到一条响应线，经过一段时间的探测得到多条响应线，使用解析或迭代算法对图像进行重建，得到探测物体内部FDG放射性活度的三维静态分布图像。将图像中每个像素的放射性活度值转化为标准化摄取值(Standard Uptake Value，以下简称SUV)，计算公式为：SUV(单位：g/mL)等于放射性活度值(单位：Bq/mL)除以注射剂量值(单位：Bq)再乘以被探测物体体重(单位：g)。通过勾画肿瘤感兴趣区域，计算肿瘤内部的SUV均值或SUV最大值，对肿瘤进行评估和诊断。但是，SUV只是一个半定量的参数，它会随着FDG摄取时间和血浆FDG放射性活度变化而变化，无法实现对全身组织器官乃至肿瘤糖代谢的精确定量，从而影响诊断和预后评估的精度。
而通过FDG PET动力学成像可以得到动力学参数——净摄取常数(Net UptakeRate Constant，以下简称Ki)，它不依赖于FDG摄取时间和血浆FDG放射性活度的变化，具有明确的生理学意义，可精确表征全身组织器官乃至肿瘤对葡萄糖的代谢速率，是使用FDGPET对全身糖代谢进行精确定量的金标准参数。相较于半定量的SUV，通过精确定量的Ki进行肿瘤诊断和预后评估，可显著提高对肿瘤的定量精度和诊断能力。现有FDG PET动力学成像方法耗时长、流程复杂，包括：需要在被探测物体摄取FDG之后立刻进行60分钟及以上时间的动态扫描，将探测得到的动态投影数据在时间维度上进行划分，对每帧投影数据分别使用解析或迭代算法对图像进行重建，得到多帧三维PET图像，对图像中感兴趣区域进行勾画，计算感兴趣区域内平均放射性活度随时间变化曲线；同时需要对患者动脉血进行多次连续采集，对其放射性活度进行测量，得到其放射性活度随时间变化曲线，以下称为输入函数曲线；基于上述得到的感兴趣区域内平均放射性活度随时间变化曲线和输入函数曲线，利用不可逆二房室模型或Patlak Plot分析方法，可以计算得到感兴趣区域内的平均Ki值。若感兴趣区域为肿瘤，则可以计算肿瘤内的平均Ki值，对肿瘤糖代谢进行精确定量和评估。但是，上述现有FDG PET动力学成像方法探测时间长、需要多次采动脉血，无法应用于临床实践。
发明内容
(一)要解决的技术问题
鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种基于FDG PET图像的Ki均值计算方法与系统，其解决了现有FDG PET动力学成像方法探测时间长、需要多次采动脉血的技术问题。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
第一方面，本发明提供一种基于FDG PET图像的Ki均值计算方法，包括：对注射FDG后的被探测物体进行第一次PET/CT全身扫描，得到第一PET图像。在第一次PET/CT全身扫描结束后对被探测物体进行第二次PET/CT全身扫描，得到第二PET图像。在第一PET图像和第二PET图像上勾画感兴趣区域，分别计算第一PET图像的第一血液FDG活度值CP(t1m)和第二PET图像的第二血液FDG活度值CP(t2m)。根据CP(t1m)和CP(t2m)对预先建立的群体输入函数进行缩放，得到个体输入函数CP(τ)。根据第一PET图像和第二PET图像获取配准后图像上对应像素点的FDG活度值Cvoxel(t1m)和Cvoxel(t2m)；或，根据第一PET图像和第二PET图像计算配准后图像感兴趣区域的FDG活度均值CROI(t1m)和CROI(t2m)。根据CP(t1m)、CP(t2m)、Cvoxel(t1m)、Cvoxel(t2m)和CP(τ)计算感兴趣区域的动力学参数Ki均值；或，根据CP(t1m)、CP(t2m)、CROI(t1m)、CROI(t2m)和CP(τ)计算感兴趣区域的动力学参数Ki均值。
可选地，所述根据CP(t1m)、CP(t2m)、Cvoxel(t1m)、Cvoxel(t2m)和CP(τ)计算感兴趣区域的动力学参数Ki均值，包括：根据如下公式计算PET图像每个像素的动力学参数Ki值，以得到全身动力学参数Ki图像：
其中，t1m为第一次PET/CT全身扫描的中间时刻，t2m为第二次PET/CT全身扫描的中间时刻。在全身动力学参数Ki图像中勾画感兴趣区域，计算感兴趣区域的Ki均值。
可选地，所述根据第一PET图像和第二PET图像获取配准后图像上对应像素点的FDG活度值Cvoxel(t1m)和Cvoxel(t2m)，包括：对第一PET图像和第二PET图像进行图像配准，配准后的第一PET图像和第二PET图像上相对应的单个像素点的FDG活度值分别记为Cvoxel(t1m)和Cvoxel(t2m)。
可选地，所述根据CP(t1m)、CP(t2m)、CROI(t1m)、CROI(t2m)和CP(τ)计算感兴趣区域的动力学参数Ki均值，包括：根据如下公式计算感兴趣区域的动力学参数Ki均值：
其中，t1m为第一次PET/CT全身扫描的中间时刻，t2m为第二次PET/CT全身扫描的中间时刻。
可选地，所述根据第一PET图像和第二PET图像计算配准后图像感兴趣区域的FDG活度均值CROI(t1m)和CROI(t2m)，还包括：先对第一PET图像和第二PET图像进行图像配准，而后在配准后第一PET图像和第二PET图像上选取感兴趣区域。分别计算配准后的第一PET图像感兴趣区域的FDG活度均值CROI(t1m)和第二PET图像感兴趣区域的FDG活度均值CROI(t2m)。
可选地，所述根据第一PET图像和第二PET图像计算配准后图像感兴趣区域的FDG活度均值CROI(t1m)和CROI(t2m)，还包括：先在其中一个PET图像上勾画感兴趣区域，而后将所勾画的感兴趣区域配准到另一PET图像。分别计算配准后的第一PET图像感兴趣区域的FDG活度均值CROI(tIm)和第二PET图像感兴趣区域的FDG活度均值CROI(t2m)。
可选地，所述在第一PET图像和第二PET图像上勾画感兴趣区域，分别计算第一PET图像的第一血液FDG活度值CP(t1m)和第二PET图像的第二血液FDG活度值CP(t2m)，包括：先对第一PET图像和第二PET图像进行图像配准，而后在配准后第一PET图像和第二PET图像上选取感兴趣区域；或，先在其中一个PET图像上勾画感兴趣区域，而后将所勾画的感兴趣区域配准到另一PET图像。计算配准后的第一PET图像感兴趣区域的FDG活度均值作为第一PET图像的第一血液FDG活度值CP(t1m)。计算配准后的第二PET图像感兴趣区域的FDG活度均值作为第二PET图像的第二血液FDG活度值CP(t2m)。
可选地，所述根据CP(t1m)和CP(t2m)对预先建立的群体输入函数进行缩放，得到个体输入函数CP(τ)，包括：利用CP(t1m)、CP(t2m)的和值或平均值对预先建立的群体输入函数进行缩放校正，得到个体输入函数CP(τ)。
可选地，所述群体输入函数通过如下步骤建立：对目标群体中的每个个体都通过采集动脉血或在传统FDG PET动态图像上勾画感兴趣区域的方式计算得到输入函数。对所有输入函数进行曲线下面积归一化后求平均，得到群体输入函数。其中，目标群体包括健康人群、肿瘤患者和其他患者。
可选地，对第一PET图像和第二PET图像进行图像配准，包括：分别对第一次PET/CT全身扫描和第二次PET/CT全身扫描得到的PET图像和CT图像进行配准。对第一次PET/CT全身扫描得到的第一CT图像和第二次PET/CT全身扫描得到的第二CT图像进行配准，得到CT图像配准矩阵。将所述CT图像配准矩阵分别应用于与CT图像配准后的PET图像以完成对第一PET图像和第二PET图像的配准。
第二方面，本发明提供一种基于FDG PET图像的Ki均值计算系统，包括：扫描模块，用于对注射FDG后的被探测物体进行第一次PET/CT全身扫描，得到第一PET图像；在第一次PET/CT全身扫描结束后对被探测物体进行第二次PET/CT全身扫描，得到第二PET图像。计算模块，用于在第一PET图像和第二PET图像上勾画感兴趣区域，分别计算第一PET图像的第一血液FDG活度值CP(t1m)和第二PET图像的第二血液FDG活度值CP(t2m)；根据CP(t1m)和CP(t2m)对预先建立的群体输入函数进行缩放，得到个体输入函数CP(τ)；根据第一PET图像和第二PET图像获取配准后图像上对应像素点的FDG活度值Cvoxel(t1m)和Cvoxel(t2m)；或，根据第一PET图像和第二PET图像计算配准后图像感兴趣区域的FDG活度均值CROI(t1m)和CROI(t2m)；根据CP(t1m)、CP(t2m)、Cvoxel(t1m)、Cvoxel(t2m)和CP(τ)计算感兴趣区域的动力学参数Ki均值；或，根据CP(t1m)、CP(t2m)、CROI(t1m)、CROI(t2m)和CP(τ)计算感兴趣区域的动力学参数Ki均值。
第三方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序执行时实现上述第一方面中任一项所述基于FDG PET图像的Ki均值计算方法。
第四方面，本发明提供一种存储设备，包括存储介质和处理器，所述存储介质存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述第一方面中任一项所述基于FDG PET图像的Ki均值计算方法。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：本发明的一种基于FDG PET图像的Ki均值计算方法，仅通过两次短时间的PET/CT全身扫描就可以得到全身动力学参数Ki图像和感兴趣区域的Ki均值，实现了对动力学参数Ki的简便计算。相较于相关技术，本申请使用基于群体的输入函数代替了动脉采血，且通过先后两次短时间的PET/CT全身扫描，避免了传统FDG PET动力学成像要求的长时间扫描(60分钟以上)，缩短了扫描时长，实现对全身组织器官乃至肿瘤糖代谢的精确定量，操作简单，有利于在临床上推广应用。
附图说明
图1为本发明实施例提供的基于FDG PET图像的Ki均值计算方法的流程示意图；
图2为本发明另一实施例提供的基于FDG PET图像的Ki均值计算方法的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的基于FDG PET图像的Ki均值计算系统的方框图。
【附图标记说明】
300：基于FDG PET图像的Ki均值计算系统；
301：扫描模块；
302：计算模块。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
第一方面，参照图1，本实施例提供了一种基于FDG PET图像的Ki均值计算方法，包括：
S102，对注射FDG后的被探测物体进行第一次PET/CT全身扫描，得到第一PET图像。
其中，在注射FDG 5min-90min后对被探测物体进行第一次PET/CT全身扫描。
S104，被探测物体注射FDG第二时长后对被探测物体进行第二次PET/CT全身扫描，得到第二PET图像。
其中，在注射FDG 5min-180min后对被探测物体进行第二次PET/CT全身扫描。第一次PET/CT全身扫描的结束时间与第二次PET/CT全身扫描的起始时间间隔不低于20min。CT扫描可以在PET扫描前或PET扫描后进行，用于PET图像重建过程中的衰减校正和散射校正。
S106，在第一PET图像和第二PET图像上勾画感兴趣区域，分别计算第一PET图像的第一血液FDG活度值CP(t1m)和第二PET图像的第二血液FDG活度值CP(t2m)。
具体的，先对第一PET图像和第二PET图像进行图像配准，而后在配准后第一PET图像和第二PET图像上选取感兴趣区域；或，先在其中一个PET图像上勾画感兴趣区域，而后将所勾画的感兴趣区域配准到另一PET图像。计算配准后的第一PET图像感兴趣区域的FDG活度均值作为第一PET图像的第一血液FDG活度值CP(t1m)。计算配准后的第二PET图像感兴趣区域的FDG活度均值作为第二PET图像的第二血液FDG活度值CP(t2m)。
通过先配准后选取感兴趣区域或先选取感兴趣区域后配准，进而对配准后的感兴趣区域的FDG活度求均值作为该区域的血液FDG活度值，以便根据血液FDG活度值计算动力学参数。其中，感兴趣区域可以通过自动、半自动或手动的方式进行选取，在该步骤中选取的感兴趣区域为具有代表性的区域，例如心血池或主动脉等。
S108，根据CP(t1m)和CP(t2m)对预先建立的群体输入函数进行缩放，得到个体输入函数CP(τ)。
具体的，利用CP(t1m)、CP(t2m)的和值或平均值对预先建立的群体输入函数进行缩放校正，得到个体输入函数CP(τ)。
由于不同的个体之间存在注射剂量、注射速度以及FDG摄取等差异。因此个体的输入函数跟群体平均的输入函数之间也会存在一定差异性。此外，个体输入函数和群体输入函数还有可能是从不同的PET设备上获取的，而不同设备之间也可能存在一定差异性。因此，通过缩放校正可以得到更加适用于当前个体、当前设备的个体输入函数。
其中，群体输入函数通过如下步骤建立：对目标群体中的每个个体都通过采集动脉血或在传统FDG PET动态图像上勾画感兴趣区域的方式计算得到输入函数；对所有输入函数进行曲线下面积归一化后求平均，得到群体输入函数；其中，目标群体包括健康人群、肿瘤患者和其他患者。
曲线下面积归一化是一种常用的数据处理方法，用于将不同曲线之间的面积进行比较和统一。在PET成像中，曲线下面积归一化通常用于对输入函数进行处理。曲线下面积归一化的目的是消除由于剂量差异、注射速度等导致的不同曲线面积的差异，使得不同样本或不同时间点的输入函数可以进行可靠的比较。因此通过对所有的输入函数进行曲线下面积归一化操作后求平均就能够得到具有代表性的群体输入函数。
S110，根据第一PET图像和第二PET图像获取配准后图像上对应像素点的FDG活度值Cvoxel(t1m)和Cvoxel(t2m)。
具体的，对第一PET图像和第二PET图像进行图像配准，配准后的第一PET图像和第二PET图像上相对应的单个像素点的FDG活度值分别记为Cvoxel(t1m)和Cvoxel(t2m)。
进一步地，对第一PET图像和第二PET图像进行图像配准，包括：分别对第一次PET/CT全身扫描和第二次PET/CT全身扫描得到的PET图像和CT图像进行配准；对第一次PET/CT全身扫描得到的第一CT图像和第二次PET/CT全身扫描得到的第二CT图像进行配准，得到CT图像配准矩阵；将CT图像配准矩阵分别应用于与CT图像配准后的PET图像以完成对第一PET图像和第二PET图像的配准。
根据两次全身扫描的CT图像对PET图像进行配准，以对PET图像重建过程中的衰减校正和散射校正。
S112，根据CP(t1m)、CP(t2m)、Cvoxel(t1m)、Cvoxel(t2m)和CP(τ)计算感兴趣区域的动力学参数Ki均值。
根据如下公式计算PET图像每个像素的动力学参数Ki值，以得到全身动力学参数Ki图像：
其中，t1m为第一次PET/CT全身扫描的中间时刻，t2m为第二次PET/CT全身扫描的中间时刻；
在全身动力学参数Ki图像中勾画感兴趣区域，计算感兴趣区域的Ki均值。
本实施例提出的一种基于FDG PET图像的Ki均值计算方法，通过先后进行两次PET/CT全身扫描，进而通过在PET图像上勾画感兴趣区域并计算血液FDG活度值，利用血液FDG活度值对群体输入函数进行缩放，得到与被探测物体相适应的个体输入函数。使用基于群体的输入函数代替了动脉采血，避免了采集动脉血获取输入函数的复杂操作。进而基于配准后的PET图像参照公式计算PET图像每个像素点的动力学参数Ki值，以此得到全身动力学参数Ki图像。进而就能够在全身动力学参数Ki图像上勾选感兴趣区域以计算该区域Ki均值。实现了对动力学参数Ki的简便计算，实现对全身组织器官乃至肿瘤糖代谢的精确定量。且通过先后两次短时间的PET/CT全身扫描，避免了传统FDG PET动力学成像要求的长时间扫描(60分钟以上)，缩短了扫描时长，操作简单，有利于在临床上推广应用。
进一步地，单次PET/CT全身扫描的时长不超过10min。
将单次PET/CT全身扫描的时间缩短至不超过10min，在能够实现动力学参数Ki计算的同时，大大缩短了扫描时间。同时能够提高扫描仪器的利用率，在上一个被探测物体第一次扫描完毕后，还可以对下一个被探测物体进行第一次扫描。即通过穿插扫描的方式能够对多个被探测物体进行扫描，在相同的时间内，相较于传统的FDG PET动力学成像的工作效率更高。
参照图2，本实施例提供了另一种基于FDG PET图像的Ki均值计算方法，包括：
S202，对注射FDG后的被探测物体进行第一次PET/CT全身扫描，得到第一PET图像。
其中，在注射FDG 5min-90min后对被探测物体进行第一次PET/CT全身扫描。
S204，被探测物体注射FDG第二时长后对被探测物体进行第二次PET/CT全身扫描，得到第二PET图像。
其中，在注射FDG 5min-180min后对被探测物体进行第二次PET/CT全身扫描。第一次PET/CT全身扫描的结束时间与第二次PET/CT全身扫描的起始时间间隔不低于20min。CT扫描可以在PET扫描前或PET扫描后进行，用于PET图像重建过程中的衰减校正和散射校正。
S206，在第一PET图像和第二PET图像上勾画感兴趣区域，分别计算第一PET图像的第一血液FDG活度值CP(t1m)和第二PET图像的第二血液FDG活度值CP(t2m)。
具体的，先对第一PET图像和第二PET图像进行图像配准，而后在配准后第一PET图像和第二PET图像上选取感兴趣区域；或，先在其中一个PET图像上勾画感兴趣区域，而后将所勾画的感兴趣区域配准到第另一PET图像。计算配准后的第一PET图像感兴趣区域的FDG活度均值作为第一PET图像的第一血液FDG活度值CP(t1m)。计算配准后的第二PET图像感兴趣区域的FDG活度均值作为第二PET图像的第二血液FDG活度值CP(t2m)。
通过先配准后选取感兴趣区域或先选取感兴趣区域后配准，进而对配准后的感兴趣区域的FDG活度求均值作为该区域的血液FDG活度值，以便根据血液FDG活度值计算动力学参数。其中，感兴趣区域可以通过自动、半自动或手动的方式进行选取，在该步骤中选取的感兴趣区域为具有代表性的区域，例如心血池或主动脉等。
S208，根据CP(t1m)和CP(t2m)对预先建立的群体输入函数进行缩放，得到个体输入函数CP(τ)。
具体的，利用CP(t1m)、CP(t2m)的和值或平均值对预先建立的群体输入函数进行缩放校正，得到个体输入函数CP(τ)。
由于不同的个体之间存在注射剂量、注射速度以及FDG摄取等差异。因此个体的输入函数跟群体平均的输入函数之间也会存在一定差异性。此外，个体输入函数和群体输入函数还有可能是从不同的PET设备上获取的，而不同设备之间也可能存在一定差异性。因此，通过缩放校正可以得到更加适用于当前个体、当前设备的个体输入函数。
其中，群体输入函数通过如下步骤建立：对目标群体中的每个个体都通过采集动脉血或在传统FDG PET动态图像上勾画感兴趣区域的方式计算得到输入函数；对所有输入函数进行曲线下面积归一化后求平均，得到群体输入函数；其中，目标群体包括健康人群、肿瘤患者和其他患者。
曲线下面积归一化是一种常用的数据处理方法，用于将不同曲线之间的面积进行比较和统一。在PET成像中，曲线下面积归一化通常用于对输入函数进行处理。曲线下面积归一化的目的是消除由于剂量差异、注射速度等导致的不同曲线面积的差异，使得不同样本或不同时间点的输入函数可以进行可靠的比较。因此通过对所有的输入函数进行曲线下面积归一化操作后求平均就能够得到具有代表性的群体输入函数。
S210，根据第一PET图像和第二PET图像计算配准后图像感兴趣区域的FDG活度均值CROI(t1m)和CROI(t2m)。
具体的，先对第一PET图像和第二PET图像进行图像配准，而后在配准后第一PET图像和第二PET图像上选取感兴趣区域；或，先在第一PET图像或第二PET图像上勾画感兴趣区域，而后将所勾画的感兴趣区域配准到第二PET图像或第一PET图像。分别计算配准后的第一PET图像感兴趣区域的FDG活度均值CROI(t1m)和第二PET图像感兴趣区域的FDG活度均值CROI(t2m)。
进一步地，对第一PET图像和第二PET图像进行图像配准，包括：分别对第一次PET/CT全身扫描和第二次PET/CT全身扫描得到的PET图像和CT图像进行配准。对第一次PET/CT全身扫描得到的第一CT图像和第二次PET/CT全身扫描得到的第二CT图像进行配准，得到CT图像配准矩阵。将CT图像配准矩阵分别应用于与CT图像配准后的PET图像以完成对第一PET图像和第二PET图像的配准。
根据两次全身扫描的CT图像对PET图像进行配准，以对PET图像重建过程中的衰减校正和散射校正。
S212，根据CP(t1m)、CP(t2m)、CROI(t1m)、CROI(t2m)和CP(τ)计算感兴趣区域的动力学参数Ki均值。
根据如下公式计算感兴趣区域的动力学参数Ki均值：
其中，t1m为第一次PET/CT全身扫描的中间时刻，t2m为第二次PET/CT全身扫描的中间时刻。
本实施例提出的一种基于FDG PET图像的Ki均值计算方法，通过先后进行两次PET/CT全身扫描，进而通过在PET图像上勾画感兴趣区域并计算血液FDG活度值，利用血液FDG活度值对群体输入函数进行缩放，得到与被探测物体相适应的个体输入函数。使用基于群体的输入函数代替了动脉采血，避免了采集动脉血获取输入函数的复杂操作。进而选取感兴趣区域，计算感兴趣区域的FDG活度均值，进而根据公式计算出感兴趣区域的动力学参数Ki均值。以此相较于计算全身动力学参数，能够根据实际需要只对感兴趣区域的动力学参数进行计算，减少了工作量，提高了处理速度。实现了对动力学参数Ki的简便计算，实现对全身组织器官乃至肿瘤糖代谢的精确定量。且通过先后两次短时间的PET/CT全身扫描，避免了传统FDG PET动力学成像要求的长时间扫描(60分钟以上)，缩短了扫描时长，操作简单，有利于在临床上推广应用。
进一步地，单次PET/CT全身扫描的时长不超过10min。
将单次PET/CT全身扫描的时间缩短至不超过10min，在能够实现动力学参数Ki计算的同时，大大缩短了扫描时间。同时能够提高扫描仪器的利用率，在上一个被探测物体第一次扫描完毕后，还可以对下一个被探测物体进行第一次扫描。即通过穿插扫描的方式能够对多个被探测物体进行扫描，在相同的时间内，相较于传统的FDG PET动力学成像的工作效率更高。
第二方面，如图3所示，本实施例提供一种基于FDG PET图像的Ki均值计算系统300，包括：扫描模块301和计算模块302。扫描模块301用于对注射FDG后的被探测物体进行第一次PET/CT全身扫描，得到第一PET图像；在第一次PET/CT全身扫描结束后对被探测物体进行第二次PET/CT全身扫描，得到第二PET图像。计算模块302用于在第一PET图像和第二PET图像上勾画感兴趣区域，分别计算第一PET图像的第一血液FDG活度值CP(t1m)和第二PET图像的第二血液FDG活度值CP(t2m)；根据CP(t1m)和CP(t2m)对预先建立的群体输入函数进行缩放，得到个体输入函数CP(τ)；根据第一PET图像和第二PET图像获取配准后图像上对应像素点的FDG活度值Cvoxel(t1m)和Cvoxel(t2m)；或，根据第一PET图像和第二PET图像计算配准后图像感兴趣区域的FDG活度均值CROI(t1m)和CROI(t2m)；根据CP(t1m)、CP(t2m)、Cvoxel(t1m)、Cvoxel(t2m)和CP(τ)计算感兴趣区域的动力学参数Ki均值；或，根据CP(t1m)、CP(t2m)、CROI(t1m)、CROI(t2m)和CP(τ)计算感兴趣区域的动力学参数Ki均值。根据本实施例提供的基于FDG PET图像的Ki均值计算系统，由于其用于实现本发明的第一方面实施例提供的基于FDG PET图像的Ki均值计算方法的步骤，因而该基于FDG PET图像的Ki均值计算系统具备该基于FDG PET图像的Ki均值计算方法的全部技术效果，在此不再赘述。
第三方面，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，所述程序执行时实现上述第一方面中任一项所述基于FDG PET图像的Ki均值计算方法。
第四方面，本发明实施例提供一种存储设备，包括存储介质和处理器，所述存储介质存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述第一方面中任一项所述基于FDGPET图像的Ki均值计算方法。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例，或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也应该包含这些修改和变型在内。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种基于FDG PET图像的Ki均值计算方法，其特征在于，包括：
对注射FDG后的被探测物体进行第一次PET/CT全身扫描，得到第一PET图像；
在第一次PET/CT全身扫描结束后对被探测物体进行第二次PET/CT全身扫描，得到第二PET图像；
在第一PET图像和第二PET图像上勾画感兴趣区域，分别计算第一PET图像的第一血液FDG活度值CP(t1m)和第二PET图像的第二血液FDG活度值CP(t2m)；
根据CP(t1m)和CP(t2m)对预先建立的群体输入函数进行缩放，得到个体输入函数CP(τ)；
根据第一PET图像和第二PET图像获取配准后图像上对应像素点的FDG活度值Cvoxel(t1m)和Cvoxel(t2m)；或，根据第一PET图像和第二PET图像计算配准后图像感兴趣区域的FDG活度均值CROI(t1m)和CROI(t2m)；
根据CP(t1m)、CP(t2m)、Cvoxel(t1m)、Cvoxel(t2m)和CP(τ)计算感兴趣区域的动力学参数Ki均值；或，根据CP(t1m)、CP(t2m)、CROI(t1m)、CROI(t2m)和CP(τ)计算感兴趣区域的动力学参数Ki均值。
2.根据权利要求1所述的基于FDG PET图像的Ki均值计算方法，其特征在于，所述根据CP(t1m)、CP(t2m)、Cvoxel(t1m)、Cvoxel(t2m)和CP(τ)计算感兴趣区域的动力学参数Ki均值，包括：
根据如下公式计算PET图像每个像素的动力学参数Ki值，以得到全身动力学参数Ki图像：
其中，t1m为第一次PET/CT全身扫描的中间时刻，t2m为第二次PET/CT全身扫描的中间时刻；
在全身动力学参数Ki图像中勾画感兴趣区域，计算感兴趣区域的Ki均值。
3.根据权利要求2所述的基于FDG PET图像的Ki均值计算方法，其特征在于，所述根据第一PET图像和第二PET图像获取配准后图像上对应像素点的FDG活度值Cvoxel(t1m)和Cvoxel(t2m)，包括：
对第一PET图像和第二PET图像进行图像配准，配准后的第一PET图像和第二PET图像上相对应的单个像素点的FDG活度值分别记为Cvoxel(t1m)和Cvoxel(t2m)。
4.根据权利要求1所述的基于FDG PET图像的Ki均值计算方法，其特征在于，所述根据CP(t1m)、CP(t2m)、CROI(t1m)、CROI(t2m)和CP(τ)计算感兴趣区域的动力学参数Ki均值，包括：
根据如下公式计算感兴趣区域的动力学参数Ki均值：
其中，t1m为第一次PET/CT全身扫描的中间时刻，t2m为第二次PET/CT全身扫描的中间时刻。
5.根据权利要求1所述的基于FDG PET图像的Ki均值计算方法，其特征在于，所述在第一PET图像和第二PET图像上勾画感兴趣区域，分别计算第一PET图像的第一血液FDG活度值CP(t1m)和第二PET图像的第二血液FDG活度值CP(t2m)，包括：
先对第一PET图像和第二PET图像进行图像配准，而后在配准后第一PET图像和第二PET图像上选取感兴趣区域；或，先在其中一个PET图像上勾画感兴趣区域，而后将所勾画的感兴趣区域配准到另一PET图像；
计算配准后的第一PET图像感兴趣区域的FDG活度均值作为第一PET图像的第一血液FDG活度值CP(t1m)；
计算配准后的第二PET图像感兴趣区域的FDG活度均值作为第二PET图像的第二血液FDG活度值CP(t2m)。
6.根据权利要求1所述的基于FDG PET图像的Ki均值计算方法，其特征在于，所述根据CP(t1m)和CP(t2m)对预先建立的群体输入函数进行缩放，得到个体输入函数CP(τ)，包括：
利用CP(t1m)、CP(t2m)的和值或平均值对预先建立的群体输入函数进行缩放校正，得到个体输入函数CP(τ)。
7.根据权利要求1所述的基于FDG PET图像的Ki均值计算方法，其特征在于，所述群体输入函数通过如下步骤建立：
对目标群体中的每个个体都通过采集动脉血或在传统FDG PET动态图像上勾画感兴趣区域的方式计算得到输入函数；
对所有输入函数进行曲线下面积归一化后求平均，得到群体输入函数；
其中，目标群体包括健康人群、肿瘤患者和其他患者。
8.一种基于FDG PET图像的Ki均值计算系统，其特征在于，包括：
扫描模块，用于对注射FDG后的被探测物体进行第一次PET/CT全身扫描，得到第一PET图像；在第一次PET/CT全身扫描结束后对被探测物体进行第二次PET/CT全身扫描，得到第二PET图像；
计算模块，用于在第一PET图像和第二PET图像上勾画感兴趣区域，分别计算第一PET图像的第一血液FDG活度值CP(t1m)和第二PET图像的第二血液FDG活度值CP(t2m)；根据CP(t1m)和CP(t2m)对预先建立的群体输入函数进行缩放，得到个体输入函数CP(τ)；根据第一PET图像和第二PET图像获取配准后图像上对应像素点的FDG活度值Cvoxel(t1m)和Cvoxel(t2m)；或，根据第一PET图像和第二PET图像计算配准后图像感兴趣区域的FDG活度均值CROI(t1m)和CROI(t2m)；根据CP(t1m)、CP(t2m)、Cvoxel(t1m)、Cvoxel(t2m)和CP(τ)计算感兴趣区域的动力学参数Ki均值；或，根据CP(t1m)、CP(t2m)、CROI(t1m)、CROI(t2m)和CP(τ)计算感兴趣区域的动力学参数Ki均值。
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，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述基于FDG PET图像的Ki均值计算方法。
10.一种存储设备，包括存储介质和处理器，所述存储介质存储有计算机程序，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中任一项所述基于FDG PET图像的Ki均值计算方法。
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