專利名稱：心肌spect灌注顯像的心臟軸向移動(dòng)校正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及核醫(yī)學(xué)影像儀器領(lǐng)域，特別適用于使用單光子計(jì)算機(jī)斷層裝置進(jìn)行心肌灌注顯像時(shí)對(duì)心臟軸向移動(dòng)的校正方法。
背景技術(shù)：
由于SPECT心肌灌注顯像采集的時(shí)間較長，采集過程中受檢者身體移動(dòng)、呼吸、內(nèi)臟的運(yùn)動(dòng)等自主或不自主的因素都會(huì)造成心臟的移動(dòng)，使 重建結(jié)果中出現(xiàn)移動(dòng)偽影，影響診斷結(jié)果。據(jù)統(tǒng)計(jì)，心肌灌注斷層顯像采集過程中，約25%的受檢者會(huì)發(fā)生不同程度的體位移動(dòng)。心臟的移動(dòng)可能導(dǎo)致心肌血流灌注影像出現(xiàn)缺損而導(dǎo)致假陽性，造成誤診。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種心肌SPECT灌注顯像的心臟軸向移動(dòng)校正方法，以最大限度地降低運(yùn)動(dòng)偽影對(duì)正確診斷的影響。為解決上述技術(shù)問題本發(fā)明的技術(shù)方案是一種心肌SPECT灌注顯像的心臟軸向移動(dòng)校正方法，其特征在于，包括以下步驟(I)投影數(shù)據(jù)采集完成后，初步估計(jì)各個(gè)投影軸向位移的大?。?2)根據(jù)各個(gè)投影的軸向位移初步估計(jì)值，對(duì)各個(gè)投影進(jìn)行初步校正；(3)使用經(jīng)初步軸向位移校正的投影數(shù)據(jù)，重建三維圖像；(4)將重建圖像根據(jù)實(shí)際投影的采集條件進(jìn)行再投影；(5)對(duì)原始投影和對(duì)應(yīng)的再投影進(jìn)行分析，計(jì)算出實(shí)際投影的軸向位移；(6)根據(jù)上一步的實(shí)際投影的軸向位移值，對(duì)各個(gè)投影進(jìn)行校正；(7)使用經(jīng)上一步軸向位移校正的投影數(shù)據(jù)，重建三維圖像；(8)重復(fù)第(4)-第(5)步，當(dāng)對(duì)應(yīng)校正值最大差別小于要求值時(shí)，校正完成；否貝U，重復(fù)第(6)步-第⑶步。作為改進(jìn)，所述步驟(I)具體為首先將各個(gè)角度的投影圖像沿橫向求和，然后對(duì)這個(gè)一維序列進(jìn)行互相關(guān)分析；一維序列數(shù)據(jù)Pn與Plri的互相關(guān)函數(shù)可表示為
其中d代表偏移，M代表每組一維數(shù)據(jù)中數(shù)據(jù)的總個(gè)
；=1
數(shù)；-k彡d彡k, k為最大可能的位移,一般設(shè)為10個(gè)像素；當(dāng)j+d < I或j+d > M時(shí),令Pn-! (j+d) = 0 ;互相關(guān)函數(shù)CCn(d)表示Pn與偏移了 d的Plri的相互匹配程度，CCn(d)越大，匹配得越好；因此對(duì)CCn(d)進(jìn)行拋物線擬合，求出拋物線頂點(diǎn)對(duì)應(yīng)的d，即可計(jì)算出位移。作為改進(jìn)，所述步驟(2)具體為通過線性插值的方法，實(shí)現(xiàn)非像素大小整數(shù)倍的圖像的軸向位移，插值后對(duì)圖像的總計(jì)數(shù)進(jìn)行歸一，即每個(gè)像素的計(jì)數(shù)乘以原始投影的總計(jì)數(shù)后，除以插值后圖像的總計(jì)數(shù)。作為改進(jìn)，所述步驟(3)具體為圖像重建采用濾波反投影法，使用Butterworth濾波器重建圖像，不加衰減校正。
作為改進(jìn)，所述步驟(4)具體為通過拉登變換計(jì)算實(shí)際采集條件的、上一步重建圖像的投影。作為改進(jìn)，所述步驟(5)具體為對(duì)每個(gè)角度投影的計(jì)算值與測(cè)量值根據(jù)互信息進(jìn)行圖像配準(zhǔn)，計(jì)算出各個(gè)角度投影沿軸向位移的距離。作為改進(jìn)，所述步驟(6)具體為通過拉登變換計(jì)算實(shí)際采集條件的、上一步重建圖像的投影。作為改進(jìn),所述步驟(7)具體為圖像重建采用濾波反投影法,使用But terworth濾波器重建圖像，不加衰減校正。作為改進(jìn)，所述步驟⑶具體為重復(fù)第(4)-第(5)步，比較兩次校正值，當(dāng)對(duì)應(yīng)校正值最大差別小于0. 5mm時(shí),校正完成。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所帶來的有益效果是本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是最大限度地降低了再投影的圖像中位移的影響，使基于再投影的校正為有根據(jù)的校正。以前的投影再投影方法，直接對(duì)有位移的投影進(jìn)行重建，重建結(jié)果是基于錯(cuò)誤投影的，以此重建結(jié)果的再投影做為校正的標(biāo)準(zhǔn)顯然是沒有根據(jù)的。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是拓寬了再投影方法的應(yīng)用范圍，提高了運(yùn)動(dòng)校正的精度。


圖I為實(shí)施例I從第8幀開始加偏移，檢測(cè)位移與設(shè)定位移的對(duì)比；圖2為實(shí)施例I從第12幀開始加偏移，檢測(cè)位移與設(shè)定位移的對(duì)比。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合說明書附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實(shí)施例I對(duì)單次移動(dòng)的校正本實(shí)施例用來模擬采集過程中從某幀開始以后的投影均有同樣的位移的情況。投影的采集顯像儀器SPECT，在心肌模型中注射99TcmImCi,注射30min后進(jìn)行心肌灌注顯像，探頭旋轉(zhuǎn)從右前斜45°到左后斜45°，幀間角度間隔6°，每個(gè)探頭16幀，共采集32幀。選用低能高分辨準(zhǔn)直器，采集矩陣為64X64，放大倍數(shù)為I. 46，每幀采集20s。數(shù)據(jù)采集過程中，手工移動(dòng)模型，通過固定在檢查床上的尺子來確定實(shí)際移動(dòng)的大小。數(shù)據(jù)處理(I)投影數(shù)據(jù)采集完成后，初步估計(jì)各個(gè)投影軸向位移的大??；首先將各個(gè)角度的投影圖像沿橫向求和，然后對(duì)這個(gè)一維序列進(jìn)行互相關(guān)分析；一維序列數(shù)據(jù)Pn與Plri的互相關(guān)函數(shù)可表示為CCn(d) = YjPn(J)* Pn^j + d)
y=i其中d代表偏移，M代表每組一維數(shù)據(jù)中數(shù)據(jù)的總個(gè)數(shù)；_k彡d彡k，k為最大可能的位移，一般設(shè)為10個(gè)像素；當(dāng)j+d < I或j+d > M時(shí)，令Plri (j+d) = 0 ；
互相關(guān)函數(shù)CCn(d)表示Pn與偏移了 d的Plri的相互匹配程度，CCn(d)越大，匹配得越好；因此對(duì)CCn(d)進(jìn)行拋物線擬合，求出拋物線頂點(diǎn)對(duì)應(yīng)的d，即可計(jì)算出位移；(2)根據(jù)各個(gè)投影的軸向位移初步估計(jì)值，對(duì)各個(gè)投影進(jìn)行初步校正；通過線性插值的方法，實(shí)現(xiàn)非像素大小整數(shù)倍的圖像的軸向位移，插值后對(duì)圖像的總計(jì)數(shù)進(jìn)行歸一，即每個(gè)像素的計(jì)數(shù)乘以原始投影的總計(jì)數(shù)后，除以插值后圖像的總計(jì)數(shù)；(3)使用經(jīng)初步軸向位移校正的投影數(shù)據(jù)，重建三維圖像；
圖像重建采用濾波反投影法，使用Butterworth濾波器重建圖像，不加衰減校正；(4)將重建圖像根據(jù)實(shí)際投影的采集條件進(jìn)行再投影；通過拉登變換計(jì)算實(shí)際采集條件的、上一步重建圖像的投影；(5)對(duì)原始投影和對(duì)應(yīng)的再投影進(jìn)行分析，計(jì)算出實(shí)際投影的軸向位移；對(duì)每個(gè)角度投影的計(jì)算值與測(cè)量值根據(jù)互信息進(jìn)行圖像配準(zhǔn)，計(jì)算出各個(gè)角度投影沿軸向位移的距離；(6)根據(jù)上一步的軸向位移值，對(duì)各個(gè)投影進(jìn)行校正；通過拉登變換計(jì)算實(shí)際采集條件的、上一步重建圖像的投影；(7)使用經(jīng)上一步軸向位移校正的投影數(shù)據(jù)，重建三維圖像；圖像重建采用濾波反投影法，使用Butterworth濾波器重建圖像,不加衰減校正；(8)重復(fù)第(4)-第(5)步，比較兩次校正值，當(dāng)對(duì)應(yīng)校正值最大差別小于0. 5mm時(shí)，校正完成。否則，重復(fù)第(6)步-第⑶步。如圖1、2所不,綜合所有模擬結(jié)果,本方法對(duì)軸向移動(dòng)的校正的誤差小于3mm。實(shí)施例2與實(shí)施例I所不同的是，步驟(I)、(2)，實(shí)施過程中采用手工移動(dòng)的方法，對(duì)投影的位移進(jìn)行校正。實(shí)施例3與實(shí)施例I所不同的是，步驟(8)，采用其他標(biāo)準(zhǔn)停止迭代的過程，如比較本次校正的投影與再投影的差異，如各個(gè)像素的均方差，利用制定的差異標(biāo)準(zhǔn)停止迭代。
權(quán)利要求
1.一種心肌SPECT灌注顯像的心臟軸向移動(dòng)校正方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)投影數(shù)據(jù)采集完成后，初步估計(jì)各個(gè)投影軸向位移的大小； (2)根據(jù)各個(gè)投影的軸向位移初步估計(jì)值，對(duì)各個(gè)投影進(jìn)行初步校正； (3)使用經(jīng)初步軸向位移校正的投影數(shù)據(jù)，重建三維圖像； (4)將重建圖像根據(jù)實(shí)際投影的采集條件進(jìn)行再投影； (5)對(duì)原始投影和對(duì)應(yīng)的再投影進(jìn)行分析，計(jì)算出實(shí)際投影的軸向位移； (6)根據(jù)上一步的實(shí)際投影的軸向位移值，對(duì)各個(gè)投影進(jìn)行校正； (7)使用經(jīng)上一步軸向位移校正的投影數(shù)據(jù)，重建三維圖像； (8)重復(fù)第(4)-第(5)步，當(dāng)對(duì)應(yīng)校正值最大差別小于要求值時(shí)，校正完成；否則，重復(fù)第(6)步-第⑶步。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的心肌SPECT灌注顯像的心臟軸向移動(dòng)校正方法，其特征在于所述步驟(I)具體為首先將各個(gè)角度的投影圖像沿橫向求和，然后對(duì)這個(gè)一維序列進(jìn)行互相關(guān)分析； 一維序列數(shù)據(jù)的互相關(guān)函數(shù)可表示為J=I 其中d代表偏移，M代表每組一維數(shù)據(jù)中數(shù)據(jù)的總個(gè)數(shù)；_k < d < k，k為最大可能的位移，一般設(shè)為10個(gè)像素；當(dāng)j+d < I或j+d > M時(shí)，令Plri (j+d) = O ;互相關(guān)函數(shù)CCn(d)表示Pn與偏移了 d的Plri的相互匹配程度，CCn(d)越大，匹配得越好；因此對(duì)CCn(d)進(jìn)行拋物線擬合，求出拋物線頂點(diǎn)對(duì)應(yīng)的d，即可計(jì)算出位移。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的心肌SPECT灌注顯像的心臟軸向移動(dòng)校正方法，其特征在于所述步驟(2)具體為通過線性插值的方法，實(shí)現(xiàn)非像素大小整數(shù)倍的圖像的軸向位移，插值后對(duì)圖像的總計(jì)數(shù)進(jìn)行歸一，即每個(gè)像素的計(jì)數(shù)乘以原始投影的總計(jì)數(shù)后，除以插值后圖像的總計(jì)數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的心肌SPECT灌注顯像的心臟軸向移動(dòng)校正方法，其特征在于所述步驟(3)具體為圖像重建采用濾波反投影法，使用Butterworth濾波器重建圖像，不加衰減校正。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的心肌SPECT灌注顯像的心臟軸向移動(dòng)校正方法，其特征在于所述步驟(4)具體為通過拉登變換計(jì)算實(shí)際采集條件的、上一步重建圖像的投影。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的心肌SPECT灌注顯像的心臟軸向移動(dòng)校正方法，其特征在于所述步驟(5)具體為對(duì)每個(gè)角度投影的計(jì)算值與測(cè)量值根據(jù)互信息進(jìn)行圖像配準(zhǔn)，計(jì)算出各個(gè)角度投影沿軸向位移的距離。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的心肌SPECT灌注顯像的心臟軸向移動(dòng)校正方法，其特征在于所述步驟(6)具體為通過拉登變換計(jì)算實(shí)際采集條件的、上一步重建圖像的投影。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的心肌SPECT灌注顯像的心臟軸向移動(dòng)校正方法，其特征在于所述步驟(7)具體為圖像重建采用濾波反投影法，使用Butterworth濾波器重建圖像，不加衰減校正。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的心肌SPECT灌注顯像的心臟軸向移動(dòng)校正方法，其特征在于所述步驟(8)具體為重復(fù)第(4)-第(5)步，比較兩次校正值，當(dāng)對(duì)應(yīng)校正值最大差別小于O.5mm時(shí),校正完成。
全文摘要
一種心肌SPECT灌注顯像的心臟軸向移動(dòng)校正方法，包括以下步驟(1)投影數(shù)據(jù)采集完成后，初步估計(jì)各個(gè)投影軸向位移的大??；(2)根據(jù)各個(gè)投影的軸向位移初步估計(jì)值，對(duì)各個(gè)投影進(jìn)行初步校正；(3)使用經(jīng)初步軸向位移校正的投影數(shù)據(jù)，重建三維圖像；(4)將重建圖像根據(jù)實(shí)際投影的采集條件進(jìn)行再投影；(5)對(duì)原始投影和對(duì)應(yīng)的再投影進(jìn)行分析，計(jì)算出實(shí)際投影的軸向位移；(6)根據(jù)上一步的實(shí)際投影的軸向位移值，對(duì)各個(gè)投影進(jìn)行校正；(7)使用經(jīng)上一步軸向位移校正的投影數(shù)據(jù)，重建三維圖像；(8)重復(fù)第(4)-第(5)步，當(dāng)對(duì)應(yīng)校正值最大差別小于要求值時(shí)，校正完成；否則，重復(fù)第(6)步-第(8)步。
文檔編號(hào)G06T17/00GK102764135SQ20121013905
公開日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2012年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月23日
發(fā)明者曹文田, 陳文波 申請(qǐng)人:深圳市貝斯達(dá)醫(yī)療器械有限公司