一種PET成像方法及系統與流程
【技術領域】
本發明涉及數字醫療技術領域，尤其涉及一種pet成像方法及系統。
背景技術：
在pet(positronemissioncomputedtomography，正電子發射型計算機斷層顯像)過程中，病人的呼吸運動會降低圖像質量，從而影響醫生的診斷工作。為了減少呼吸運動對pet圖像質量的影響，提高pet圖像診斷的精確度，本領域技術人員提出了多種呼吸運動校正方法，其中以呼吸運動門控法應用最為廣泛。該方法的原理是利用呼吸運動信號將呼吸運動周期劃分為不同的時相，然后將相同時相的掃描數據組合，經三維重建可得到呼吸運動門控校正后的pet圖像。
在基于多床位的pet掃描中，需要對多床位門控重建圖像進行拼接以得到最終的pet圖像。在實際應用場景中，人體的頭部和四肢所對應床位的掃描時間較短，其對應的pet圖像受到呼吸運動幅度的影響較小；胸腹部所對應床位的掃描時間較長，其所對應的pet圖像受到呼吸運動幅度的影響較大。現有的圖像重建方法中，忽略了不同床位的掃描時間和呼吸運動幅度的影響，僅通過同一個門控數目來處理所有的床位，然后直接對得到門控重建圖像進行一對一拼接，從而會影響到門控重建圖像的質量。
技術實現要素：
有鑒于此，本發明實施例提供了一種pet成像方法及系統，用以解決現有技術中pet圖像由于受到呼吸運動幅度影響，導致圖像質量較低的問題。
第一方面，本發明實施例提供了一種pet成像方法，所述方法包括：
使檢查床沿pet掃描設備的掃描腔中運動，獲得受檢者在多個床位掃描相對應的器官部位的多個pet子數據集，且獲得每個床位掃描相對應器官部位的運動信號；
根據所述運動信號獲取門控相位；
根據所述門控相位對所述多個pet子數據集進行門控重建，獲得與每個床位掃描相對應的器官部位在一個或多個門控相位中的pet圖像；
對屬于相同次序的門控相位所對應的pet圖像進行拼接處理。
如上所述的方面和任一可能的實現方式，進一步提供一種實現方式，根據所述運動信號獲取門控相位包括：
根據所述運動信號獲得每個床位掃描相對應器官部位的運動幅度；
基于所述運動幅度對初始門控相位進行優化，獲取優化的門控相位。
如上所述的方面和任一可能的實現方式，進一步提供一種實現方式，根據所述運動信號獲得每個床位掃描相對應器官部位的運動幅度，包括：
根據所述運動信號確定初始門控的位置，并根據所述初始門控將所述pet數據劃分類為多組門控數據；
重建所述多組門控數據，獲取多個pet圖像；
對多個pet圖像的冠狀面最大值投影圖進行圖像匹配，獲取配準相關的運動場；
根據所述運動場確定每個床位掃描相對應器官部位的運動幅度。
如上所述的方面和任一可能的實現方式，進一步提供一種實現方式，基于所述運動幅度對初始門控相位進行優化，獲取優化的門控相位，包括：
若所述運動幅度值處于第一數值范圍，在所述初始門控的數目基礎上增加門控數目，得到優化的門控相位的數目；
若所述運動幅度值處于第二數值范圍，在所述初始門控的數目基礎上減少門控數目，得到優化的門控相位的數目；
若所述運動幅度值處于第三數值范圍，令門控相位的數目等于0；
其中，所述運動幅度值為呼吸運動幅度值或心跳運動幅度值。
如上所述的方面和任一可能的實現方式，進一步提供一種實現方式，根據所述運動信號確定初始門控的位置，包括：
獲取所述運動信號的相位，根據所述運動信號的相位確定初始門控位置；
或，獲取所述運動信號的幅度，根據所述運動信號的幅度確定初始門控位置。
如上所述的方面和任一可能的實現方式，進一步提供一種實現方式，對屬于相同次序的門控相位所對應的pet圖像進行拼接處理，包括：
確定屬于相同次序的門控相位所對應運動幅度的極性，并根據所述運動幅度的極性對所述pet圖像的相位進行校正，得到相位校正的pet圖像；
對所述相位校正的pet圖像進行拼接，獲取全局pet圖像。
如上所述的方面和任一可能的實現方式，進一步提供一種實現方式，對所述相位校正的pet圖像進行拼接，獲取全局pet圖像，包括：
若相鄰床位掃描相對應器官部位對應的運動幅度極性相同，則對相位校正的pet圖像進行正序拼接；
若相鄰床位掃描相對應器官部位對應的呼吸運動幅度極性相反，則對相位校正的pet圖像進行逆序拼接。
如上所述的方面和任一可能的實現方式，進一步提供一種實現方式，根據所述門控相位對所述多個pet子數據集進行門控重建，獲得與每個床位掃描相對應的器官部位在一個或多個門控相位中的pet圖像，包括：
根據所述門控相位將每個pet子數據集分類為多個箱，每個箱對應一個門控相位；
重建所述多個箱內的pet數據，獲得與每個床位掃描相對應的器官部位的pet圖像。
第二方面，本發明實施例提供了一種pet成像系統，所述系統包括：
檢查床，用于支撐受檢者的被掃描器官部位，且所述檢查床可沿pet成像系統的掃描腔中運動，以在多個床位掃描相對應的器官部位；
處理器；
用于存儲所述處理器可執行指令的存儲器；
所述處理器被配置為：
使檢查床沿pet掃描設備的掃描腔中運動，獲得受檢者在多個床位掃描相對應的器官部位的多個pet子數據集，且獲得每個床位掃描相對應器官部位的運動信號；
根據所述運動信號獲取門控相位；
根據所述門控相位對所述多個pet子數據集進行門控重建，獲得與每個床位掃描相對應的器官部位在一個或多個門控相位中的pet圖像；
對屬于相同次序的門控相位所對應的pet圖像進行拼接處理。
如上所述的方面和任一可能的實現方式，進一步提供一種實現方式，所述門控相位是經過優化處理的，且所述處理器還被配置為：
根據所述運動信號獲得每個床位掃描相對應器官部位的運動幅度；
基于所述運動幅度對初始門控相位進行優化，獲取優化的門控相位。
上述技術方案中的一個技術方案具有如下有益效果：
本發明實施例中，通過將受檢者置于檢查床上，確定受檢者的被掃描器官部位，使檢查床沿pet掃描設備的掃描腔中運動，獲得在多個床位掃描相對應的器官部位的多個pet子數據集，且獲得每個床位掃描相對應器官部位的運動信號，根據運動信號獲取門控相位，根據門控相位對多個pet子數據集進行門控重建，獲得與每個床位掃描相對應的器官部位在一個或多個門控相位中的pet圖像，對屬于相同次序的門控相位所對應的pet圖像進行拼接處理，基于呼吸運動幅度進行確定門控數，從而對不同器官部位進行針對性的門控重建，圖像拼接也是基于呼吸運動幅度進行的，有效提升了pet的成像質量。
【附圖說明】
為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。
圖1-a為本申請一些實施例的pet掃描系統結構示意圖；
圖1-b為本申請一些實施例的圖像處理系統結構框圖；
圖2為本申請一些實施例的計算機設備配置的軟件和/或硬件結構框圖；
圖3是本發明實施例所提供的pet成像方法的流程示意圖；
圖4為本發明實施例提供的兩個呼吸相位的胸腹部床位最大值投影示意圖；
圖5a為現有技術多床位掃描使用的門控相位示意圖；
圖5b為本發明實施例提供的門控優化的示例圖；
圖5c為本發明實施例提供的床位拼接的示例圖。
【具體實施方式】
為了更好的理解本發明的技術方案，下面結合附圖對本發明實施例進行詳細描述。
應當明確，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發明保護的范圍。
在本發明實施例中使用的術語是僅僅出于描述特定實施例的目的，而非旨在限制本發明。在本發明實施例和所附權利要求書中所使用的單數形式的“一種”、“所述”和“該”也旨在包括多數形式，除非上下文清楚地表示其他含義。
應當理解，本文中使用的術語“和/或”僅僅是一種描述關聯對象的關聯關系，表示可以存在三種關系，例如，a和/或b，可以表示：單獨存在a，同時存在a和b，單獨存在b這三種情況。另外，本文中字符“/”，一般表示前后關聯對象是一種“或”的關系。
取決于語境，如在此所使用的詞語“如果”可以被解釋成為“在……時”或“當……時”或“響應于確定”或“響應于檢測”。類似地，取決于語境，短語“如果確定”或“如果檢測(陳述的條件或事件)”可以被解釋成為“當確定時”或“響應于確定”或“當檢測(陳述的條件或事件)時”或“響應于檢測(陳述的條件或事件)”。
本申請所涉及的是非侵入性成像系統或組件，可用于疾病診斷或醫學研究。在一些實施例中，非侵入性醫學成像系統可以是pet掃描系統，也可以是pet成像系統與計算機斷層掃描(computedtomography，ct)系統、磁共振成像(magneticresonance，mr)系統形成的多模態系統。在一些實施例中，多模態系統可以包括用于pet成像和對成像數據進行分析的模塊或組件。
本申請示例性給出pet數據處理方法和系統，該成像系統可基于門控方法重建pet圖像。示例性地，門控方法通常將pet數據劃分為多個部分，每一部分的數據可參與重建獲取pet圖像，該成像系統可根據一個或多個門控將從受檢者或掃描物體/掃描者采集的pet數據分類為多個箱(bin)或者幀(frame)，基于該多個箱或者多幀內的pet數據可重建pet圖像。上述用于重建的門控可以根據經驗值設定，也可通過pet數據自身的信息確定。進一步地，針對不同器官部位運動幅度的不同，對于不同器官部位可應用不同的門控數，應用上述不同的門控數可重建pet圖像，從而獲取的圖像精確度更高。
以下描述的目的在于方便理解本申請pet數據處理方法或系統。本申請所涉及的圖像可指2d圖像、3d圖像、4d圖像或如pet數據、pet對應的投影數據等其他相關的圖像數據。圖像數據可對應受檢者體內pet示蹤劑的分布。在本申請中，pet示蹤劑也稱之為“放射性指示劑”，示蹤劑在受檢者體內的代謝具有差別，而通過示蹤劑的活性或者熒光分布可監測受檢者身體部分的功能特性或者細胞代謝活性。需要說明的是，并不能把本申請限制在所舉實施例范圍之內。對于本領域的普通技術人員來說，在了解該系統的原理后，可能在不背離這一原理的情況下，對本申請所涉及的方法進行任意組合或者修正，均應在本申請所包含的范圍內。
圖1-a為根據本申請一些實施例的pet掃描系統結構示意圖。pet掃描系統可包括pet掃描器110和主機120，其中pet掃描器110可包括機架111、探測器112、掃描區域113以及支撐受檢者的檢查床114，檢查床114可將受檢者或者生物體移動至掃描區域113，該檢查床114可以沿掃描腔的軸向運動或連續移動。可選地，檢查床114移動至第一位置可進行第一床位掃描，該第一床位掃描可對應頭部；檢查床114移動至第二位置可進行第二床位掃描，該第二床位掃描可對應胸部。
攜帶放射性示蹤劑的生物活性分子首先被注入到受檢者的身體，探測器112可檢測從受檢者掃描區域113發射的伽馬光子從而產生單光子事件/光子響應事件。在一些實施例中，探測器112可包括多個探測單元，且多個探測單元可組成環狀、圓筒形或探測器陣列，探測單元可包括一個或多個晶體和/或光電倍增管(photomultipliertubes，pmt)。可選地，光電倍增管pmt可包括光電陰極、電子光學輸入系統、電子倍增系統以及陽極。其中光電陰極通常由逸出功較小的堿金屬化合物鍍膜形成，在一定能量的光子照射下發生外光電效應，將光子轉化成電子；接著，電子在電場約束下通過電子光學系統進入倍增級，電子通過電場加速后轟擊倍增級表面的二次電子材料實現電子的倍增，電子信號經過多級倍增以后可以達到105-109倍的放大；最后，放大后的信號被陽極收集輸出。可選地，光電倍增管可以選擇側窗型光電倍增管和/或端窗型光電倍增管。
在一些實施例中，光子響應事件可存儲在存儲器，該存儲器可設置在主機120，該主機120還可包括數據轉換器、數據傳輸裝置或者顯示器等其他相關設備。可選地，用于通過主機120控制pet掃描器110，如主機120控制檢查床114移動至設定位置，開始執行設定位置的掃描，待該設定位置掃描完成后，連續驅動檢查床114移動至下一設定位置，開始對另一器官部位執行掃描。
進一步地，pet掃描系統可包括數據傳輸網絡，該數據傳輸網絡可以是單個網絡，也可以是多個不同網絡的組合。例如，數據傳輸網絡可以是局域網(lan)、廣域網(wan)、公共網絡、私人網絡、專有網絡、公共交換電話網(pstn)、互連網、無線網絡、虛擬網絡或者上述網絡的任何組合。數據傳輸網絡也可以包括一個或多個網絡接入點，例如無線網絡或有線網絡。有線網絡可以包括利用金屬電纜、混合電纜、一個或多個接口等一種或多種組合的方式。無線網絡可以包括利用藍牙、區域局域網(lan)、廣域局域網(wan)、無線個域網(wpan)、近源場通信(nfc)等一種或多種組合的方式。
應當理解的是，以上對pet掃描系統的描述僅用于示例性說明，并不能把本申請限制在所舉實施例范圍之內。對于本領域的普通技術人員來說，在了解該系統的原理后，在不背離這一原理的情況下，對各個模塊進行任意組合，或者構成子系統與其他模塊連接，對實施上述系統的應用領域形式和細節上的各種修正和改變。在一些實施例中，如梯度放大模塊及其他設備或模塊等其它組件可以加入到成像系統中。
圖1-b為根據本申請一些實施例的圖像處理系統100結構框圖。該圖像處理系統100可應用于主機120。請參考附圖1-b，圖像處理系統100可包括采集模塊131、控制模塊132、存儲模塊133、處理模塊134以及顯示器135。
采集模塊131可用于在多個床位掃描中采集受檢者目標區域對應的pet數據和該目標區域對應的運動信號，該多個床位掃描可連續執行。pet數據可由光子響應事件轉化獲得，且pet數據可以是多個數據集。在一些實施例中，pet數據可以是正弦圖(sinogram)模式數據或者列表(list-mode)模式數據。在一些實施例中，以pet掃描系統為例說明，通過采集模塊131可獲取受檢者掃描部位的pet數據。在一些實施例中，運動信號可以從pet數據自身信息中提取，也可以采用外部監控設備獲取。
pet數據采集過程中，首先在pet掃描前向受檢者體內注入放射性同位素標識的藥劑/示蹤劑，示蹤劑在受檢者體內可產生兩個沿相反方向發射的、511kev的伽馬光子/伽馬射線；采集模塊131包含的探測器檢測從成對湮滅伽馬射線，生成與檢測出的成對湮沒伽馬γ射線的光量相應的脈沖狀電信號；采集模塊131包含的信號處理器可根據脈沖電信號可生成單事件數據(singleeventdata)，實際中信號處理器通過檢出電信號的強度超過閾值這一情況，從而電檢測湮沒γ射線；單事件數據被供給至采集模塊131的同時計數部，同時計數部對與多個單事件有關的單事件數據實施同時計數處理。示例性地，同時計數部從重復供給的單事件數據中重復確定容納在與預先設定的時間范圍內的兩個單事件有關的事件數據，時間范圍被設定為例如6ns～18ns左右。該成對的單事件被推測為由來于從同一成對湮沒點產生的成對湮滅伽馬射線，其中成對的單事件概括地被稱為符合事件。連結檢測出該成對湮沒伽馬射線的成對的探測器的線被稱為響應線(lineofresponse，lor)，也稱之為pet數據/投影數據。通過該pet數據可獲得受檢者體內符合響應事件發生的位置或者光子湮滅事件位置。在本申請中，檢查床114每移動一個位置(對應一個床位掃描)采集得到的pet數據為pet子數據集，該pet子數據集為檢查床114移動至設定位置對應器官發出的伽馬射線形成的響應線。
控制模塊132可產生控制采集模塊131、存儲模塊133、處理模塊134以及顯示器135的控制參數。例如，控制模塊132可控制采集模塊131的信號采集時間；控制模塊132也可控制處理模塊134采用不同的算法處理采集模塊131獲取的pet數據。在一些實施例中，控制模塊132可接收用戶(如醫師)發出的命令，將該命令轉化成主機120可識別的控制程序，通過該控制程序控制采集模塊131和/或處理模塊134產生受檢者掃描部位的圖像。在另一些實施例中，控制模塊132可與圖像處理系統100的其他模塊進行信息交互。在另一些實施例中，控制模塊132也可控制檢查床114的移動位置，從而將受檢者的不同器官置于掃描區域，形成不同的床位掃描。
存儲模塊133可用于存儲采集得到的pet數據、掃描參數、pet投影數據，用戶設定的門控數或者通過提取pet數據獲得的優化的門控數以及檢查床114的設定移動位置等。可選地，存儲器133包括但不限于，硬盤、軟盤、隨機存儲器(randomaccessmemory，ram)、動態隨機存儲器(dynamicrandomaccessmemory，dram)、靜態隨機存儲器(staticrandomaccessmemory，sram)、磁泡存儲器(bubblememory)、薄膜存儲器(thinfilmmemory)、磁鍍線存儲器(magneticplatedwirememory)、相變存儲器(phasechangememory)、閃速存儲器(flashmemory)、云盤(aclouddisk)等的一種或多種的組合。存儲模塊133可以是用于向計算機或處理器加載程序或指令的其他類似的裝置。示例性地，存儲模塊133可存儲圖像處理系統100生成pet數據的程序或命令、pet數據重建獲得的圖像、目標圖像(最終圖像)的信息或者基于運動信號獲得的多組門控數據。
處理模塊134可處理從圖像處理系統100的不同模塊獲取的不同類型信息。在一個實施例中，處理模塊134可對采集模塊131獲取的或緩存在存儲模塊133pet數據進行處理，處理模塊134基于pet數據重建pet圖像，生成與pet圖像相關的診斷信息。在另一個實施例中，處理模塊134可采用門控法對pet數據進行處理；以及，重建門控處理后的pet數據。可選地，不同的器官部位/身體區域可具有不同的運動幅度，對于不同的器官可采用不同的門控數。
顯示器135可顯示與成像系統100相關的多種信息，該信息的呈現形式可包括指令、圖像、聲音、數據、文本等。在一些實施例中，顯示器135可以包括顯示裝置和/或用戶界面，例如，液晶顯示器(lcd)、發光二極管(led)、平板顯示器、曲屏(或電視)或陰極射線管等的一種或多種的組合。在一些實施例中，顯示器135可以包括一個或多個輸入設備，例如鍵盤、觸屏、觸板、鼠標、遠程控制等一個或多個。
可以理解的，附圖1-b所述的一個或多個模塊可應用在如圖1-a所示的pet成像系統中。在一些實施例中，采集模塊131、控制模塊132、存儲模塊133、處理模塊134以及顯示器135可以集成在一個控制臺，通過該控制臺用戶可設置掃描參數、成像控制程序、圖像重建過程中的控制參數、圖像顯示的分辨率或視野等。當然，上述控制臺可設置在主機120中。
圖2為根據本申請一些實施例的計算機設備200配置的軟件和/或硬件結構框圖，該計算機設備200可包括圖像處理系統100。在一些實施例中，計算機設備200可包括處理器202、存儲器204和交換接口206。
處理器202可執行處理模塊134中的計算機指令/程序代碼并完成相應的功能。計算機指令可包括程序、算法、數據結構、功能性指令等。例如，處理器202可處理發送自采集模塊131、控制模塊132、存儲模塊133、處理模塊134以及圖像處理系統100其他模塊的數據或者信息。可選地，處理器202可包括但不限于，微控制器、精簡指令集計算機(risc)、專用集成電路(asic)、應用專用指令集處理器(asip)、中央處理單元(cpu)、圖形處理單元(gpu)、物理處理單元(ppu)、微控制器單元、數字信號處理器(dsp)、現場可編程門陣列(fpga)等中的一種或多種的組合。示例性地，處理器202可選擇微控制器對ect掃描器110采集的ect數據進行圖像重建。
存儲器204可存儲來自采集模塊131、控制模塊132、存儲模塊133、處理模塊134等一個或多個模塊的數據信息。在一個實施例中，存儲器204可包括硬盤、軟盤、隨機存儲器、動態隨機存儲器、靜態隨機存儲器、薄膜存儲器、磁鍍線存儲器、相變存儲器、閃速存儲器、云盤、電可擦除存儲器、緊致盤存儲器等中的一種或多種的組合。在一些實施例中，存儲器204可存儲一個或多個如前所述的指令或程序。示例性地，存儲器204可存儲處理模塊134中的程序，該程序用于基于pet數據執行pet圖像重建。
交換接口206可通過網絡實現采集模塊131、控制模塊132、存儲模塊133、處理模塊134之間的信息接收或者發送。在一些實施例中，交換接口206可包括通用串行總線接口(usb)、高清晰度多媒體接口(hdmi)等有線端口，或者藍牙接口、wifi接口等無線端口。
在進行pet成像之前，需要將受檢者置于檢查床114上，并確定受檢者的被掃描器官部位。可選地，被掃描器官部位可以是頭部、頸部、胸部、腹部、盆腔、以及下肢等。受檢者的被掃描器官部位的確定可以通過預掃描定位獲得，或者通過標記檢查床位置獲得。
請參考圖3，其為本發明實施例所提供的pet成像方法的流程示意圖，如圖3所示，該方法包括以下步驟：
步驟s301，使檢查床114沿pet掃描設備的掃描腔中運動，獲得受檢者在多個床位掃描相對應的器官部位的多個pet子數據集，且獲得每個床位掃描相對應器官部位的運動信號。每個床位掃描可獲得一個pet子數據集，多個pet子數據集的數據重建可獲得全身或全局的pet圖像。
步驟s302，根據運動信號獲取門控相位，門控相位也可稱之為施加門控時對應的運動相位或位置。
步驟s303，根據門控相位對多個pet子數據集進行門控重建，獲得與每個床位掃描相對應的器官部位在一個或多個門控相位中的pet圖像。
步驟s304，對屬于相同次序的門控相位所對應的pet圖像進行拼接處理。
在一個示例性的實現過程中，運動信號為呼吸信號，且呼吸信號可以通過如下兩種方式中的任一種進行獲取：
1)在掃描區域設置監控器，通過監控器獲取呼吸信號。
2)確定pet數據與呼吸運動的相關關系，根據相關關系確定呼吸信號。
可見，呼吸信號可以從外接硬件設備獲取，也可以從pet數據中獲取，本發明對此不做限定。
以上兩種獲取呼吸信號的方式在本發明實施例中均可等效使用，對其他的處理步驟不會造成影響。
在一個示例性的實現過程中，步驟s303可以包括：根據運動信號獲得每個床位掃描相對應器官部位的運動幅度；基于運動幅度對初始門控相位進行優化，獲取優化的門控相位。
在一個示例性的實現過程中，根據運動信號獲得每個床位掃描相對應器官部位的運動幅度，可以包括：根據運動信號確定初始門控的位置，并根據初始門控將pet數據劃分類為多組門控數據；重建多組門控數據，獲取多個pet圖像；對多個pet圖像的冠狀面最大值投影圖進行圖像匹配，獲取配準相關的運動場；根據運動場確定每個床位掃描相對應器官部位的呼吸運動幅度。
其中，pet數據的劃分方式可以包括以下兩種：
a)按時相劃分
將運動信號分為多個時相；
將對應同一時相的pet數據劃分為同一組。
b)按運動信號的幅度劃分
獲取運動信號的幅度，并按照幅度將運動信號劃分為若干段，將對應同一段的pet數據劃分為同一組。
本發明實施例中以按運動信號的幅度劃分為例進行詳細說明。舉例來說，按幅度將運動信號劃分為n組，其中，n為預設值或者經驗值，可以定義運動信號中的呼吸運動相位1和呼吸運動相位n分別對應呼吸運動過程中的兩個特殊階段，即呼吸運動相位1為吸氣末期所對應幅度，呼吸運動相位n為呼氣末期所對應幅度，則呼吸運動相位1和呼吸運動相位n之間的其他呼吸運動相位對應各自的幅度，從而可將運動信號劃分為n段，將對應同一段的pet數據劃分為同一組，共有n組。
其中，對多個pet圖像的冠狀面最大值投影圖進行圖像匹配可以包括：
a)從多個pet圖像的冠狀面最大值投影圖中，選定一個pet圖像的冠狀面最大值投影圖作為參考圖像，多個pet圖像的冠狀面最大值投影圖中除參考圖像外的其他圖像稱為目標圖像；
b)利用圖像配準算法將目標圖像配準至參考圖像。
需要說明的是，可選擇的圖像配準算法還可以有多種，比如，參數法，可以包括：剛體變換(rigidtransform)、仿射變換(affinetransform)、非剛體變換(non-rigidtransform)等，非參數法，可以包括：光流法(opticalflow)等。本發明對此不做限定。
具體的，假設共有n組pet數據，經重建生成n個pet圖像，選定第1個pet圖像的冠狀面最大值投影圖作為參考圖像，將第n個(其中，n為1＜n≤n的整數)pet圖像的冠狀面最大值投影圖配準至參考圖像，得出一個二維的運動場。
作為可選地，在圖像匹配之前，可首先基于均勻衰減圖(將肺部衰減系數用水的衰減系數填充)，或z軸方向模糊后獲得的衰減圖，或未經過門控的掃描時間超過一個呼吸周期的平均衰減圖進行衰減校正，衰減校正是為了避免由于衰減-活度不匹配造成的圖像不準確，影響圖像匹配精度。
圖4為本發明實施例提供的兩個呼吸相位的胸腹部床位最大值投影示意圖。圖4中，左側圖像為呼氣末期肝臟的狀態，右側圖像為吸氣末期肝臟的狀態，左側圖像的肝臟頂部和右側圖像的肝臟頂部之間的距離差異對應運動幅度。圖4中用水平線穿過兩個圖像，以突出圖4中左右兩個圖像之間所顯示的呼吸運動的幅度。
本發明實施例中，定義了呼吸運動幅度的關系式，即運動場在軸向方向的平均值。
在根據運動場確定每個床位掃描相對應器官部位的的運動幅度時，可以通過如下的公式(1)來確定呼吸運動的幅度：
公式(1)中，a為運動幅度，
在一個示例性的實現過程中，基于運動幅度對初始門控相位進行優化，獲取優化的門控相位，可以包括：若運動幅度值處于第一數值范圍，在初始門控的數目基礎上增加門控數目，得到優化的門控相位的數目；若運動幅度值處于第二數值范圍，在初始門控的數目基礎上減少門控數目，得到優化的門控相位的數目；若運動幅度值處于第三數值范圍，令門控相位的數目等于0；其中，運動幅度值為呼吸運動幅度值或心跳運動幅度值。
舉例來說，可以首先預設兩個比較值t1和t2，其中t1大于t2，t1和t2的值可以根據pet系統的分辨率e、重建參數、像素大小等參數綜合考慮來進行設定。比如，假設t1＝4e，t2＝e，運動幅度值a＝4e，則初始門控數目為4；若呼吸運動幅度值a＞t1，例如a＝5e，則優化的門控相位數目為a/e＝5；若呼吸運動幅度值a滿足t1≥a≥t2，例如a＝3e，則優化的門控相位數目為a/e＝3；若呼吸運動幅度值a＜t2，則優化的門控相位數目為0，此時，不對pet數據進行門控處理。
需要說明的是，當呼吸運動幅度值a不是分辨率e的整倍數時，可以取與a/e最接近的整數值作為第二門控數目的數值。舉例說明，如果a＝3.15e，門控相位數目為3，如果a＝3.85e，門控相位數目為4。當然優化的門控數作為系統經過運算得到的優化值，可較好的與掃描器官的運動幅度相適應，用戶可直接接受該優化值，也可同時參考初始門控值和優化的門控值，根據經驗設定符合用戶習慣的門控值，以獲得較好的圖像信噪比。
在一個示例性的實現過程中，根據運動信號確定初始門控的位置，可以包括：獲取運動信號的相位，根據運動信號的相位確定初始門控位置；或，獲取運動信號的幅度，根據運動信號的幅度確定初始門控位置。
例如，運動信號的相位相同或者接近的時段采用同一門控；運動信號的相位差別較大或超過設定范圍的時段采用不同門控，從而根據運動信號的相位確定初始門控位置。
例如，運動信號的幅度相同或者接近的時段采用同一門控；運動信號的幅度差別較大或超過設定范圍的時段采用不同門控，從而根據運動信號的幅度確定初始門控位置。
在一個示例性的實現過程中，對屬于相同次序的門控相位所對應的pet圖像進行拼接處理，可以包括：確定屬于相同次序的門控相位所對應運動幅度的極性，并根據運動幅度的極性對pet圖像的相位進行校正，得到相位校正的pet圖像；對相位校正的pet圖像進行拼接，獲取全局pet圖像。
進一步地，在一個示例性的實現過程中，對相位校正的pet圖像進行拼接，獲取全局pet圖像，可以包括：若相鄰床位掃描相對應器官部位對應的運動幅度極性相同，則對相位校正的pet圖像進行正序拼接；若相鄰床位掃描相對應器官部位對應的呼吸運動幅度極性相反，則對相位校正的pet圖像進行逆序拼接。
舉例說明。圖5a為現有技術多床位掃描使用的門控相位示意圖。參見圖5a，假設檢查床114移動不同位置，共形成5個床位掃描，其中：床位1對應掃描頭部，床位2對應掃描胸部，床位3對應掃描腹部；床位4對應掃描盆腔，床位5對應掃描下肢或腿部。床位1至床位5掃描時，均劃分為6個門控相位，即對于每個掃描床位，分別在六個運動相位位置施加門控。圖5b為本發明實施例提供的門控優化示例圖。考慮到頭部或腿部幾乎不受呼吸運動的影響，胸部和盆腔受呼吸運動的影響，腹部受呼吸運動的影響最明顯。執行完步驟s304后，會生成五組pet圖像，經過優化之后，五組pet圖像的門控數目(也可稱之為門控相位的數目或種類)分別為1、3、6、3和1：即床位1掃描僅劃分為1個門控相位，執行掃描一次；床位2掃描劃分為3個門控相位，執行掃描三次；床位3掃描劃分為6個門控相位，執行掃描六次；床位4掃描劃分為3個門控相位，執行掃描三次；床位5掃描劃僅分為1個門控相位，執行掃描一次。
進一步地，為最終可以產生6個全局pet圖像需要進行床位拼接。圖5c為本發明實施例提供的床位拼接的示例圖，具體拼接方式如下：
a)門控1：床位1-床位2相位1-床位3相位1-床位4相位1-床位5；
b)門控2：床位1-床位2相位1-床位3相位2-床位4相位1-床位5；
c)門控3：床位1-床位2相位2-床位3相位3-床位4相位2-床位5；
d)門控4：床位1-床位2相位2-床位3相位4-床位4相位2-床位5；
e)門控5：床位1-床位2相位3-床位3相位5-床位4相位3-床位5；
f)門控6：床位1-床位2相位3-床位3相位6-床位4相位3-床位5。
需要說明的是，本發明中，對于每個床位掃描而言，門控相位的次序即為該床位掃描的相位編號。如對于第一(掃描)床位，該床位無需進行門控操作，所以無需劃分門控相位，因此可僅掃描一次。如對于第二床位，相位1對應該床位的第一、第二次序；相位2對應該床位的第三、第四次序；相位3對應該床位的第五、第六次序，可掃描三次。對于第三床位，相位1為該床位第一次序，對應全身圖像/完整圖像的門控1；相位2為該床位第二次序，對應全身圖像的門控2；相位3為該床位第三次序，對應全身圖像的門控3；依次類推，相位6為該床位第六次序，對應全身圖像的門控6。根據上述分析，對于不同的床位掃描，由于優化后的門控數不同，床位1可僅掃描一次，床位2可僅掃描3次，而采用現有門控方法每個床位則統一掃描六次，本發明有效節省了掃描時間。
在上述過程中可以基于呼吸運動幅度值的極性，對屬于相同次序、對應不同床位掃描的門控相位的pet圖像進行拼接方向進行校正。比如，床位2中呼吸運動幅度值a為正值，而床位3中呼吸運動幅度值a為負值，則需將床位2中的局部pet圖像與床位3中的局部pet圖像進行逆序拼接，即床位2的第一相位對應的局部pet圖像對應拼接床位3最末相位對應的局部pet圖像。
作為可選地，本實施例中每個床位可采用最優門控數生成局部pet圖像，通過三維圖像變換插值方法得出全局pet圖像，全局pet圖像的門控數等于最大門控數目。也就是說，通過圖像形變插值的方法把某個床位的3個第一局部pet圖像插值為5個局部pet圖像，從而配合與最大門控數進行床位的拼接。
在一個示例性的實現過程中，根據門控相位對多個pet子數據集進行門控重建，獲得與每個床位掃描相對應的器官部位在一個或多個門控相位中的pet圖像，包括：根據門控相位將每個pet子數據集分類為多個箱，每個箱對應一個門控相位；重建多個箱內的pet數據，獲得與每個床位掃描相對應的器官部位的pet圖像。
需要說明的是，在重建多個箱內的pet數據時，可以采用fbp(filteredback-projection，濾波返影算)法或osem(orderedsubsetexpectationmaximization，有序子集最大似然)法進行重建，本發明實施例中優選osem法。
在利用fbp的門控重建中，首先將某一角度下的ramp濾波和低通窗濾波后的投影數據按其投影方向的反向回涂抹于整個空間，故而得到一個二維分布。fbp的優點是操作簡便，易于臨床實現，但是抗噪聲能力差，病灶較小的情況下，往往難以得到令人滿意的重建圖像。
osem屬于迭代法，是從一幅假設的初始圖像出發，采用逐步逼近的方法將理論投影值同實際測量投影值進行比較，在預設最優化準則指導下尋找最優解。迭代法優點之一是可以根據具體成像條件引入與空間幾何有關的或與測量值大小有關的約束條件，如可進行空間分辨不均勻性的校正，物體幾何形狀約束，滑性約束等控制迭代的操作，在某些場合下，比如在相對欠采樣、低計數的核醫學成像中可發揮其高分辨的優勢。osem是近年來發展完善的快速迭代重建算法，它具有空間分辨好，抗噪能力強，速度快等優點，已在新型的核醫學斷層影像設備中廣為應用。osem算法將投影數據分成n個子集，每次重建時只使用一個子集對投影數據進行校正，每次重建圖像更新一次，這樣所有的子集都對投影數據校正一次，稱為一次迭代，和傳統的迭代算法相比，在近似相同的計算時間和計算量下，重建圖像被刷新了n倍，大大加快了圖像重建速度，縮短了重建時間。
本發明實施例的技術方案具有以下有益效果：
本發明實施例中，通過將受檢者置于檢查床上，確定受檢者的被掃描器官部位，使檢查床沿pet掃描設備的掃描腔中運動，獲得在多個床位掃描相對應的器官部位的多個pet子數據集，且獲得每個床位掃描相對應器官部位的運動信號，根據運動信號獲取門控相位，根據門控相位對多個pet子數據集進行門控重建，獲得與每個床位掃描相對應的器官部位在一個或多個門控相位中的pet圖像，對屬于相同次序的門控相位所對應的pet圖像進行拼接處理，基于呼吸運動幅度進行確定門控數，從而對不同器官部位進行針對性的門控重建，圖像拼接也是基于呼吸運動幅度進行的，有效提升了pet的成像質量。
本發明實施例還提供了一種pet成像系統，該系統可以包括：
檢查床，用于支撐受檢者的被掃描器官部位，且檢查床可沿pet成像系統的掃描腔中運動，以在多個床位掃描相對應的器官部位；
處理器；
用于存儲處理器可執行指令的存儲器；
其中，處理器被配置為：
使檢查床沿pet掃描設備的掃描腔中運動，獲得受檢者在多個床位掃描相對應的器官部位的多個pet子數據集，且獲得每個床位掃描相對應器官部位的運動信號；
根據運動信號獲取門控相位；
根據門控相位對多個pet子數據集進行門控重建，獲得與每個床位掃描相對應的器官部位在一個或多個門控相位中的pet圖像；
對屬于相同次序的門控相位所對應的pet圖像進行拼接處理。
在一個示例性的實現過程中，門控相位是經過優化處理的；處理器還被配置為：根據運動信號獲得每個床位掃描相對應器官部位的運動幅度；基于運動幅度對初始門控相位進行優化，獲取優化的門控相位。
所屬領域的技術人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的系統，服務器和單元的具體工作過程，可以參考前述方法實施例中的對應過程，在此不再贅述。
在本發明所提供的幾個實施例中，應該理解到，所揭露的系統，服務器和方法，可以通過其它的方式實現。例如，以上所描述的服務器實施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現時可以有另外的劃分方式，例如，多個單元或組件可以結合或者可以集成到另一個系統，或一些特征可以忽略，或不執行。另一點，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，服務器或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性，機械或其它的形式。
所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網絡單元上。可以根據實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現本實施例方案的目的。
另外，在本發明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實現，也可以采用硬件加軟件功能單元的形式實現。
上述以軟件功能單元的形式實現的集成的單元，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質中。上述軟件功能單元存儲在一個存儲介質中，包括若干指令用以使得一臺計算機服務器(可以是個人計算機，服務器，或者網絡服務器等)或處理器(processor)執行本發明各個實施例所述方法的部分步驟。而前述的存儲介質包括：u盤、移動硬盤、只讀存儲器(read-onlymemory，rom)、隨機存取存儲器(randomaccessmemory，ram)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明保護的范圍之內。
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