專利名稱：一種衰減校正的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域，特別是涉及一種衰減校正的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
正電子發(fā)射型斷層顯像-計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)(Positron EmissionTomography-Computed Tomography, PET-CT)將 PET 技術(shù)與 CT 技術(shù)融為一體。正電子發(fā)射型斷層顯像技術(shù)(Positron Emission Tomography, PET)是將生物生命代謝中必須的某種物質(zhì)，如葡萄糖、蛋白質(zhì)、核酸和脂肪酸等，標(biāo)記上短壽命的放射性源(如氟18，碳11等)，注入人體后，通過對該物質(zhì)在代謝中的聚集，反映生命代謝活動(dòng)的情況，從而達(dá)到診斷的目的。計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)(Computed Tomography, CT)是將單一軸面的射線穿透被測物體，根據(jù)被測物體各部分對射線的吸收與透過率不同，由計(jì)算機(jī)采集透過射線，對被測物體的斷層掃描圖像進(jìn)行重建，獲得三維斷層重構(gòu)圖像，一次顯像可獲得全身各方位的斷層圖像。PET-CT技術(shù)是采用CT 數(shù)據(jù)對PET數(shù)據(jù)進(jìn)行衰減校正，具有靈敏、準(zhǔn)確以及定位精確等特點(diǎn)，可了解全身生命代謝活動(dòng)狀況，達(dá)到早期發(fā)現(xiàn)病灶和診斷疾病的目的。在PET-CT掃描過程中，由于呼吸運(yùn)動(dòng)的存在，PET掃描圖像會(huì)存在一定的偽影，這部分偽影主要來自兩個(gè)方面(I)PET數(shù)據(jù)與CT數(shù)據(jù)位置信息不匹配PET數(shù)據(jù)采集過程一般需要經(jīng)歷多個(gè)呼吸周期，是多個(gè)呼吸周期下的平均數(shù)據(jù)，具有較低的時(shí)間分辨率；而(^數(shù)據(jù)掃描時(shí)間很短，一般可以認(rèn)為在一個(gè)呼吸周期中的某一個(gè)時(shí)刻的數(shù)據(jù)，具有較高的時(shí)間分辨率。由于呼吸運(yùn)動(dòng)會(huì)帶動(dòng)器官、組織或病變等運(yùn)動(dòng)，PET數(shù)據(jù)與CT數(shù)據(jù)采集時(shí)間的差異會(huì)造成部分器官無法匹配。利用CT數(shù)據(jù)對PET數(shù)據(jù)進(jìn)行衰減校正時(shí)，會(huì)對標(biāo)準(zhǔn)攝取值(Standardized Uptake Value，SUV)產(chǎn)生一定影響，SUV的偏移量可達(dá)24% 30%，校正后的PET圖像可能產(chǎn)生一定偽影，影響臨床診斷。(2) PET數(shù)據(jù)采集過程中呼吸運(yùn)動(dòng)造成的運(yùn)動(dòng)模糊PET數(shù)據(jù)為采集幾十個(gè)呼吸周期的平均數(shù)據(jù)，在幾十個(gè)呼吸周期中患者的呼吸引起心、肺、肝、胰等器官不同程度的運(yùn)動(dòng)，使注入到其中的放射性輻射源也跟隨器官運(yùn)動(dòng)，造成對PET數(shù)據(jù)的涂抹，組織、器官或病變會(huì)產(chǎn)生一定形變，不易檢查出微小病變。目前，主要采用以下兩種方式解決上述兩種PET-CT方式造成的PET圖像存在偽影的問題( I)第一種方式，高時(shí)間分辨率向低時(shí)間分辨率轉(zhuǎn)變將CT數(shù)據(jù)向PET數(shù)據(jù)的時(shí)間分辨率轉(zhuǎn)換，采用平均CT法(CineAverage CT,CACT)，通過對整個(gè)呼吸周期進(jìn)行電影(Cine)掃描，獲得一個(gè)呼吸周期下的平均CT數(shù)據(jù)，使得CT數(shù)據(jù)與PET數(shù)據(jù)具有相同的時(shí)間分辨率，解決用CT數(shù)據(jù)進(jìn)行衰減校正PET圖像出現(xiàn)偽影的問題。
(2)第二種方式，低時(shí)間分辨率向高時(shí)間分辨率轉(zhuǎn)變將PET數(shù)據(jù)向CT數(shù)據(jù)的時(shí)間分辨率轉(zhuǎn)換，采用呼吸門控技術(shù)，將呼吸周期分為不同的時(shí)相區(qū)間(一般為61個(gè))，同時(shí)獲得PET數(shù)據(jù)以及PET數(shù)據(jù)采集的時(shí)刻信息，根據(jù)時(shí)刻信息所屬的時(shí)相區(qū)間不同，將該時(shí)刻信息所對應(yīng)的PET數(shù)據(jù)分配到呼吸周期對應(yīng)的時(shí)相區(qū)間中，這樣就形成了不同時(shí)相下的PET數(shù)據(jù)，在呼吸周期中的不同時(shí)相區(qū)間進(jìn)行CT掃描，獲得不同時(shí)相區(qū)間內(nèi)的CT數(shù)據(jù)，用相同時(shí)相區(qū)間所獲得的CT數(shù)據(jù)對PET數(shù)據(jù)進(jìn)行衰減校正，解決用CT數(shù)據(jù)進(jìn)行衰減校正PET圖像出現(xiàn)偽影的問題，實(shí)現(xiàn)與CT數(shù)據(jù)時(shí)間分辨率上近似的統(tǒng)一。但是，在本領(lǐng)域技術(shù)人員采用上述方法解決用CT數(shù)據(jù)進(jìn)行衰減校正PET圖像出現(xiàn)偽影的問題時(shí)，發(fā)現(xiàn)有如下缺點(diǎn)采用第一種方式解決用CT數(shù)據(jù)進(jìn)行衰減校正PET圖像出現(xiàn)偽影的問題時(shí)，只能解決PET數(shù)據(jù)與CT數(shù)據(jù)信息不匹配產(chǎn)生的偽影，對于由于呼吸運(yùn)動(dòng)造成的運(yùn)動(dòng)模糊問題無法解決；采用第二種方式解決用CT數(shù)據(jù)進(jìn)行衰減校正PET圖像出現(xiàn)偽影的問題時(shí)，需要在呼吸周期中的不同時(shí)相區(qū)間對患者進(jìn)行多次CT掃描，由于CT掃描具有大量的輻射，會(huì)對患者的身體產(chǎn)生很大危害。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種衰減校正的方法和系統(tǒng)，無需進(jìn)行多次CT掃描即可獲得不同時(shí)相區(qū)間的CT圖像，對不同時(shí)相區(qū)間的PET數(shù)據(jù)進(jìn)行衰減校正。一種衰減校正的方法，`所述方法包括采集標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相下的標(biāo)準(zhǔn)PET數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)CT圖像，以及各個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相下的非標(biāo)準(zhǔn)PET數(shù)據(jù)；對標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相下的標(biāo)準(zhǔn)PET數(shù)據(jù)和各個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相下的非標(biāo)準(zhǔn)PET數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建，得到標(biāo)準(zhǔn)PET圖像和各個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相下的非標(biāo)準(zhǔn)PET圖像；分別獲取各個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相下的非標(biāo)準(zhǔn)PET圖像相對于標(biāo)準(zhǔn)PET圖像的運(yùn)動(dòng)信息；根據(jù)各個(gè)所述運(yùn)動(dòng)信息對標(biāo)準(zhǔn)CT圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，獲得各個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相下的非標(biāo)準(zhǔn)CT圖像；利用標(biāo)準(zhǔn)CT圖像對標(biāo)準(zhǔn)PET數(shù)據(jù)進(jìn)行衰減校正，以及利用各個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相下的非標(biāo)準(zhǔn)CT圖像對處于相同時(shí)相下的非標(biāo)準(zhǔn)PET數(shù)據(jù)進(jìn)行衰減校正。優(yōu)選的，所述采集標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相下的標(biāo)準(zhǔn)PET數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)CT圖像，以及各個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相下的非標(biāo)準(zhǔn)PET數(shù)據(jù)具體為采集呼吸信號(hào)周期，將所述呼吸信號(hào)周期根據(jù)呼吸信息分割成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相區(qū)間和至少一個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相區(qū)間；當(dāng)處于標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相區(qū)間時(shí)，觸發(fā)采集標(biāo)準(zhǔn)CT圖像；采集PET數(shù)據(jù)和PET呼吸信息，根據(jù)PET呼吸信息所屬的時(shí)相區(qū)間將采集的PET數(shù)據(jù)分配到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相區(qū)間和各個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相區(qū)間。優(yōu)選的，所述呼吸信息包括時(shí)刻信息或振幅信息。
優(yōu)選的，所述分別獲取各個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相下的非標(biāo)準(zhǔn)PET圖像相對于標(biāo)準(zhǔn)PET圖像的運(yùn)動(dòng)信息具體為輸入標(biāo)準(zhǔn)PET圖像和一個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)PET圖像；將標(biāo)準(zhǔn)PET圖像和非標(biāo)準(zhǔn)PET圖像歸一化；初始化參數(shù)u°，Vc^Pwci作為光流值；根據(jù)非標(biāo)準(zhǔn)PET圖像Is11和光流值得到校正后的非標(biāo)準(zhǔn)PET圖像Isn+1
權(quán)利要求
1.一種衰減校正的方法，其特征在于，所述方法包括 采集標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相下的標(biāo)準(zhǔn)PET數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)CT圖像，以及各個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相下的非標(biāo)準(zhǔn)PET數(shù)據(jù)； 對標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相下的標(biāo)準(zhǔn)PET數(shù)據(jù)和各個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相下的非標(biāo)準(zhǔn)PET數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建，得到標(biāo)準(zhǔn)PET圖像和各個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相下的非標(biāo)準(zhǔn)PET圖像； 分別獲取各個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相下的非標(biāo)準(zhǔn)PET圖像相對于標(biāo)準(zhǔn)PET圖像的運(yùn)動(dòng)信息； 根據(jù)各個(gè)所述運(yùn)動(dòng)信息對標(biāo)準(zhǔn)CT圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，獲得各個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相下的非標(biāo)準(zhǔn)CT圖像； 利用標(biāo)準(zhǔn)CT圖像對標(biāo)準(zhǔn)PET數(shù)據(jù)進(jìn)行衰減校正，以及利用各個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相下的非標(biāo)準(zhǔn)CT圖像對處于相同時(shí)相下的非標(biāo)準(zhǔn)PET數(shù)據(jù)進(jìn)行衰減校正。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述采集標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相下的標(biāo)準(zhǔn)PET數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)CT圖像，以及各個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相下的非標(biāo)準(zhǔn)PET數(shù)據(jù)具體為 采集呼吸信號(hào)周期，將所述呼吸信號(hào)周期根據(jù)呼吸信息分割成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相區(qū)間和至少一個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相區(qū)間； 當(dāng)處于標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相區(qū)間時(shí)，觸發(fā)采集標(biāo)準(zhǔn)CT圖像； 采集PET數(shù)據(jù)和PET呼吸信息，根據(jù)PET呼吸信息所屬的時(shí)相區(qū)間將采集的PET數(shù)據(jù)分配到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相區(qū)間和各個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相區(qū)間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述呼吸信息包括 時(shí)刻信息或振幅信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述分別獲取各個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相下的非標(biāo)準(zhǔn)PET圖像相對于標(biāo)準(zhǔn)PET圖像的運(yùn)動(dòng)信息具體為 輸入標(biāo)準(zhǔn)PET圖像和一個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)PET圖像； 將標(biāo)準(zhǔn)PET圖像和非標(biāo)準(zhǔn)PET圖像歸一化； 初始化參數(shù)u°，V0和w°作為光流值； 根據(jù)非標(biāo)準(zhǔn)PET圖像Is1^P光流值得到校正后的非標(biāo)準(zhǔn)PET圖像Isn+1
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述初始化u°，V0和w°作為光流值后進(jìn)一步包括 初始化參數(shù)^為 a=(cxmm+Il+Ii + fz)ya； 則將標(biāo)準(zhǔn)PET圖像If和校正后的非標(biāo)準(zhǔn)PET圖像Isn+1帶入泛函表達(dá)式f得 當(dāng)泛函表達(dá)式f取最小值時(shí)，得到估計(jì)光流值Un+1，vn+1和wn+1 :
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述初始化u°，V0和w°作為光流值后進(jìn)一步包括 初始化高斯函數(shù)方差； 對標(biāo)準(zhǔn)PET圖像和一個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)PET圖像進(jìn)行平滑濾波； 貝U，當(dāng)?shù)螖?shù)n大于第一預(yù)設(shè)閾值時(shí)，降低高斯函數(shù)方差； 判斷迭代次數(shù)m是否大于第二預(yù)設(shè)閾值，如果是，輸出光流值un+1，vn+1和wn+1作為一個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相下的非標(biāo)準(zhǔn)PET圖像相對于標(biāo)準(zhǔn)PET圖像的運(yùn)動(dòng)信息，獲取下一個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相下的非標(biāo)準(zhǔn)PET圖像相對于標(biāo)準(zhǔn)PET圖像的運(yùn)動(dòng)信息，返回步驟輸入標(biāo)準(zhǔn)PET圖像和一個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)PET圖像；如果否，返回步驟對標(biāo)準(zhǔn)PET圖像和一個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)PET圖像進(jìn)行平滑濾波；其中，m為對標(biāo)準(zhǔn)PET圖像和一個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)PET圖像進(jìn)行平滑濾波的迭代次數(shù)。
7.一種衰減校正的系統(tǒng)，其特征在于，所述裝置包括 采集模塊，用于采集標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相下的標(biāo)準(zhǔn)PET數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)CT圖像，以及各個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相下的非標(biāo)準(zhǔn)PET數(shù)據(jù)； 圖像重建模塊，用于對標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相下的標(biāo)準(zhǔn)PET數(shù)據(jù)和各個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相下的非標(biāo)準(zhǔn)PET數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建，得到標(biāo)準(zhǔn)PET圖像和各個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相下的非標(biāo)準(zhǔn)PET圖像； 運(yùn)動(dòng)信息獲取模塊，用于分別獲取各個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相下的非標(biāo)準(zhǔn)PET圖像相對于標(biāo)準(zhǔn)PET圖像的運(yùn)動(dòng)信息； 運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償模塊，用于根據(jù)各個(gè)所述運(yùn)動(dòng)信息對標(biāo)準(zhǔn)CT圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，獲得各個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相下的非標(biāo)準(zhǔn)CT圖像； 衰減校正模塊，用于利用標(biāo)準(zhǔn)CT圖像對標(biāo)準(zhǔn)PET數(shù)據(jù)進(jìn)行衰減校正，以及利用各個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相下的非標(biāo)準(zhǔn)CT圖像對處于相同時(shí)相下的非標(biāo)準(zhǔn)PET數(shù)據(jù)進(jìn)行衰減校正。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述采集模塊具體為 第一采集單元，用于采集呼吸信號(hào)周期，將所述呼吸信號(hào)周期根據(jù)呼吸信息分割成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相區(qū)間和至少一個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相區(qū)間； 第二采集單元，用于當(dāng)處于標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相區(qū)間時(shí)，觸發(fā)采集標(biāo)準(zhǔn)CT圖像； 第三采集單元，用于采集PET數(shù)據(jù)和PET呼吸信息，根據(jù)PET呼吸信息所屬的時(shí)相區(qū)間將采集的PET數(shù)據(jù)分配到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相區(qū)間和各個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相區(qū)間。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述運(yùn)動(dòng)信息獲取模塊具體為 圖像輸入單元，用于輸入標(biāo)準(zhǔn)PET圖像和一個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)PET圖像； 歸一化單元，用于將標(biāo)準(zhǔn)PET圖像和非標(biāo)準(zhǔn)PET圖像歸一化； 第一初始化單元，用于初始化參數(shù)u°，V0和w°作為光流值； 校正單元，用于根據(jù)非標(biāo)準(zhǔn)PET圖像1^和光流值得到校正后的非標(biāo)準(zhǔn)PET圖像Isn+1
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括 第二初始化單元，用于初始化參數(shù)6為
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括 第三初始化單元，用于初始化高斯函數(shù)方差； 濾波單元，對標(biāo)準(zhǔn)PET圖像和一個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)PET圖像進(jìn)行平滑濾波； 貝U，第一迭代單元具體為 第一迭代子單元，用于當(dāng)?shù)螖?shù)n大于第一預(yù)設(shè)閾值時(shí)，降低高斯函數(shù)方差； 第二迭代單元，用于判斷迭代次數(shù)m是否大于第二預(yù)設(shè)閾值，如果是，輸出光流值un+1，vn+1和wn+1作為一個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相下的非標(biāo)準(zhǔn)PET圖像相對于標(biāo)準(zhǔn)PET圖像的運(yùn)動(dòng)信息，獲取下一個(gè)非標(biāo)準(zhǔn) 時(shí)相下的非標(biāo)準(zhǔn)PET圖像相對于標(biāo)準(zhǔn)PET圖像的運(yùn)動(dòng)信息，返回圖像輸入單元；如果否，返回濾波單元； 其中，m為對標(biāo)準(zhǔn)PET圖像和一個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)PET圖像進(jìn)行平滑濾波的迭代次數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種衰減校正的方法和系統(tǒng)采集標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相下的標(biāo)準(zhǔn)PET數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)CT圖像，以及各個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相下的非標(biāo)準(zhǔn)PET數(shù)據(jù)；對標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相下的標(biāo)準(zhǔn)PET數(shù)據(jù)和各個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相下的非標(biāo)準(zhǔn)PET數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建，得到標(biāo)準(zhǔn)PET圖像和各個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相下的非標(biāo)準(zhǔn)PET圖像；分別獲取各個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相下的非標(biāo)準(zhǔn)PET圖像相對于標(biāo)準(zhǔn)PET圖像的運(yùn)動(dòng)信息；根據(jù)各個(gè)所述運(yùn)動(dòng)信息對標(biāo)準(zhǔn)CT圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，獲得各個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相下的非標(biāo)準(zhǔn)CT圖像；利用標(biāo)準(zhǔn)CT圖像對標(biāo)準(zhǔn)PET數(shù)據(jù)進(jìn)行衰減校正，以及利用各個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相下的非標(biāo)準(zhǔn)CT圖像對處于相同時(shí)相下的非標(biāo)準(zhǔn)PET數(shù)據(jù)進(jìn)行衰減校正，無需多次CT掃描即可獲得不同時(shí)相區(qū)間的CT圖像。
文檔編號(hào)A61B6/03GK103054605SQ20121057154
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者韓震, 劉月, 李明 申請人:沈陽東軟醫(yī)療系統(tǒng)有限公司