本發(fā)明涉及一種pet晶體位置查找表更新方法，屬于核醫(yī)學成像領域。

背景技術：

正電子發(fā)射斷層成像(pet)技術是一種核醫(yī)學成像方法。它基于時間符合探測原理，探測正電子衰變產(chǎn)生的511kev的伽馬光子對，利用圖像重建算法獲得藥物的三維分布，用于疾病的檢查和生命科學研究，是一種重要的醫(yī)學成像方法。

目前主要的pet系統(tǒng)采用離散閃爍晶體陣列耦合光電探測器的探測器設計方法。當511kev的伽馬光子入射到閃爍探測器，在閃爍晶體上沉積能量，退激產(chǎn)生大量閃爍光子，閃爍光子傳播至光電探測器，一定概率轉(zhuǎn)換為電信號，通過光電探測器陣列的信號進行anger邏輯算法加權，可計算出伽馬光子作用位置坐標。對于離散晶體陣列，需要采用泛場照射的圖像進行分割后獲得位置查找表，通過位置查找表可以確定與伽馬光子發(fā)生作用的閃爍晶體，從而獲得真實物理作用位置，用于后續(xù)圖像重建。位置查找表的準確性直接影響了pet系統(tǒng)的空間分辨率。目前有多種方法用于實現(xiàn)泛場圖像的自動分割，如專利cn201310000820.6、專利cn201510142518.3等。但由于系統(tǒng)環(huán)境溫度變化、工作電壓漂移、長期工作導致光電探測器的增益改變等因素使得系統(tǒng)泛場影像會發(fā)生變化，因此有必要定時的更新pet泛場圖像。

傳統(tǒng)方法是對新采集的泛場數(shù)據(jù)進行重新分割，制作新的查找表。該方法工作耗時，而且往往無法全部自動完成，部分質(zhì)量較差的模塊需要進行手動分割。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種快速、自動化的pet晶體位置查找表更新方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

一種pet晶體位置查找表更新方法，包括以下步驟：

(1)pet探測器預先采集數(shù)據(jù)獲得泛場圖像i0，分割泛場圖像i0，生成位置查找表，并且識別各晶體響應頂點p0并存儲信息，存儲信息包括各晶體響應頂點p0的位置坐標和晶體編號；

(2)當pet系統(tǒng)需要更新晶體位置查找表時，pet探測器重新采集數(shù)據(jù)，獲得新泛場圖像i1；

(3)調(diào)用已存儲的晶體響應頂點p0的存儲信息，使用迭代算法將各晶體響應頂點p0收斂至新泛場圖像i1的實際頂點p1，得到實際頂點p1的位置坐標；

(4)以實際頂點p1的位置坐標和晶體編號生成更新的位置查找表，用p1替換p0并存儲信息。

所述pet探測器是由閃爍晶體陣列耦合光電探測器陣列構成。所述閃爍晶體陣列與光電探測器陣列通過硅油、有機玻璃和有機塑料中的一種耦合。

所述泛場圖像，由放射源進行照射或者由晶體本底輻射進行較長時間采集獲得。

所述晶體響應頂點p0，根據(jù)各晶體響應區(qū)域的最高計數(shù)點或各晶體響應區(qū)域重心位置確定。

所述泛場圖像i1，可進行降低圖像噪聲處理，以提高圖像的質(zhì)量。如果得到的泛場圖像很清晰，可以省略本操作。

所述降低圖像噪聲處理包括但不限于平滑濾波處理。平滑濾波操作是圖像降噪的一種方式，還可以是其他方式，均屬于本領域常規(guī)操作。

所述迭代算法是指，在新泛場圖像i1上以p0作為初始值，采用局部極大值移動算法或均值漂移算法等尋峰算法進行迭代。

所述采用局部極大值移動算法進行迭代，其中采用核k(x)，其中λ核半徑,

p0初始坐標x，按下面公式計算迭代后坐標m(x),

m(x)＝argmax{i1(s)·k(x)},s∈s，其中s為泛場位置坐標范圍，s為其中一個坐標；

將x更新為m(x)繼續(xù)迭代，直到收斂，收斂條件|m(x)-x|<0.1。

所述實際頂點p1的晶體編號繼承至其迭代初始值p0所對應晶體編號，新泛場圖像i1晶體位置查找表的獲得方法是以距離為判據(jù)，計算泛場圖像i1上各像素點與各頂點距離，以距離最近的頂點的晶體編號作為該像素的晶體編號。

本發(fā)明pet晶體位置查找表更新方法，還可以用于伽馬相機、spect、康普頓相機等成像離散晶體陣列的伽馬射線探測器的更新晶體位置查找表的用途。

本發(fā)明的優(yōu)點是：所述pet探測器的晶體位置查找表更新方法基于上次的響應頂點信息可快速、準確的實現(xiàn)新的泛場圖像分割，方法可自動進行、魯棒性強。

下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明進行詳細說明，并非對本發(fā)明的限定。凡是依照本發(fā)明公開內(nèi)容所進行的本領域的等同替換，均屬于本發(fā)明的保護范圍。

附圖說明

圖1為pet晶體位置查找表的更新算法的流程圖

圖2a為泛場圖像i0的示意圖

圖2b為的泛場圖像i0與其頂點p0(十字號中心)的示意圖

圖2c為更新時采集的新泛場圖像i1的示意圖

圖2d為新泛場圖像i1與p0的示意圖

圖2e為新泛場圖像i1與p0到p1的更新迭代過程示意圖

圖2f為新泛場圖像i1與迭代收斂后p1的示意圖

圖3為更新后的新泛場圖像i1的分割結果

具體實施方式

下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

實施例1.pet晶體位置查找表更新方法

參見圖1至圖3所示，pet晶體位置查找表更新方法操作如下：

1.對含有n×n的晶體陣列的探測器進行數(shù)據(jù)采集，獲得泛場圖像i0(圖1的s101)，分割泛場圖像i0，生成位置查找表，并且識別各晶體響應頂點p0并存儲信息，存儲信息包括各晶體響應頂點p0的位置坐標和晶體編號(圖1的s102)。該步驟是設備出廠前做的，或者上次更新前做的。

如圖2a所示，為一個圖像大小為256×256、9×9晶體陣列的泛場圖像i0；圖2b為泛場圖像i0得到的頂點p0的示意圖，9×9個響應頂點。

2.設備經(jīng)過一定的時間使用，當pet系統(tǒng)需要更新晶體位置查找表時，pet探測器重新采集數(shù)據(jù)，獲得新泛場圖像i1(圖1的s2)；

圖2c為重新采集的泛場圖像i1，i1與i0相比有所變化。本實施例中泛場圖像i1清晰，因此不必對圖像進行降噪處理。

3.調(diào)用已存儲的晶體響應頂點p0的存儲信息，使用迭代算法將各晶體響應頂點p0收斂至新泛場圖像i1的實際頂點p1，得到實際頂點p1的位置坐標；(圖1的s3)

圖2d為重新采集的泛場圖像i1與初值p0的示意圖。

本實施例采用局部極值大值移動進行迭代。其中采用核k(x)，其中λ＝6,

p0初始坐標x，按下面公式計算迭代后坐標m(x),

m(x)＝argmax{i1(s)·k(x)},s∈s，其中s為泛場位置坐標范圍，s為其中一個坐標。

將x更新為m(x)繼續(xù)迭代，直到收斂，收斂條件|m(x)-x|<0.1。

本步驟對泛場圖像i1使用p0做為初值，分別進行迭代，收斂至其臨域最大值，從而獲得符合i1的實際頂點p1。圖2e為新泛場圖像i1以及存儲的晶體響應頂點p0的迭代過程；最終迭代結果如圖2f所示。

4.以實際頂點p1的位置坐標和晶體編號生成更新的位置查找表，用p1替換p0并存儲信息(圖1的s4)。

本實施例中實際頂點p1的晶體編號的獲得方法采用距離為判據(jù)，對新泛場圖像i1進行分割，計算新泛場圖像i1上各像素點與各頂點距離，以距離最近的頂點的晶體編號作為該像素的晶體編號，如圖3為本實施例的結果。

實施例2.pet晶體位置查找表更新方法

與實施例1不同的操作在于，步驟3中的迭代方法采用均值移動算法(mean-shift)的尋峰算法進行迭代，算法具體如下：

采用核k(x)，其中λ為核半徑,

p0初始坐標x，按下面公式計算迭代后坐標m(x),

其中s為泛場位置坐標范圍，s為其中一個坐標。將x更新為m(x)繼續(xù)迭代，直到收斂，收斂條件|m(x)-x|<0.1。

在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，本領域的普通技術人員可以理解：在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權利要求及其等同限定。