阅读说明：本技术 Pet图像衰减校正方法和pet-ct设备 (PET image attenuation correction method and PET-CT apparatus ) 是由 顾笑悦 孙友军 宋瑞祺 窦世丹 徐天艺 于 2019-10-24 设计创作，主要内容包括：本申请涉及一种PET图像衰减校正方法和PET-CT设备,包括获取待检测目标的定位图像；获取PET图像重建区域；获取电子密度信息区域,电子密度信息区域包括多个子区域；电子密度信息区域的轴向范围大于或等于PET图像重建区域的轴向范围；获取PET图像重建区域对应的PET扫描数据,根据电子密度信息区域内的电子密度信息对PET扫描数据进行衰减校正。上述方法将电子密度信息区域设置为多个子区域,通过CT扫描多个子区域获取多个子区域对应的电子密度信息,然后进行拼接得到大于或等于PET扫描范围的全域电子密度信息,并通过全域电子密度信息对PET扫描数据进行衰减校正,减少了球管的放线时间,实现CT扫描剂量的灵活配置,增加球管的使用寿命且降低了患者接收的辐射量。(The application relates to a PET image attenuation correction method and PET-CT equipment, which comprises the steps of obtaining a positioning image of a target to be detected; acquiring a PET image reconstruction region; acquiring an electron density information area, wherein the electron density information area comprises a plurality of sub-areas; the axial range of the electron density information area is larger than or equal to the axial range of the PET image reconstruction area; and acquiring PET scanning data corresponding to the PET image reconstruction region, and performing attenuation correction on the PET scanning data according to the electron density information in the electron density information region. According to the method, the electron density information area is set to be a plurality of sub-areas, the electron density information corresponding to the sub-areas is obtained by scanning the sub-areas through CT, then the global electron density information which is larger than or equal to the PET scanning range is obtained through splicing, attenuation correction is carried out on PET scanning data through the global electron density information, the pay-off time of the bulb tube is reduced, flexible configuration of CT scanning dose is achieved, the service life of the bulb tube is prolonged, and the radiation quantity received by a patient is reduced.)

PET图像衰减校正方法和PET-CT设备

技术领域

本发明涉及医疗领域，特别是涉及一种PET图像衰减校正方法和PET-CT设备。

背景技术

正电子发射断层显像(Positron Emission Tomography，PET)是核医学领域比较先进的临床检查影像技术。原理是将某种物质，一般是生物生命代谢中必须的物质，如：葡萄糖、蛋白质、核酸、脂肪酸，标记上短寿命的放射性核素(如18F，11C等)，注入人体后，放射性核素在衰变过程中释放出正电子，一个正电子在行进十分之几毫米到几毫米后遇到一个电子后发生湮灭，从而产生两个能量相等、方向相反的γ光子。由于两个γ光子在体内的路程不同，到达两个PET探测器的时间也有一定差别，如果在规定的时间窗内，位于响应线上的探头系统探测到两个互成180度的光子时，构成一个符合事件，处理设备就会记录下响应的数据，将所记录下的响应的数据通过图像重建技术，来获得所需要的PET图像。但是由于在光子到达PET探测器之前，γ光子会在人体中进行衰减，如果这种衰减因素没有被校正，会导致重建的PET图像的SUV(标准摄取值)不正确，因此需要对PET图像进行衰减校正。

在传统PET-CT系统中，通过CT扫描，获取在定位图像长度范围内需重建的PET图像范围一致的电子密度信息。该方法CT扫描范围需覆盖PET重建图像范围，且较难实现CT扫描剂量的灵活配置，在轴向扫描范围较大的情况下，球管的放线时间较长，不但会降低球管的使用寿命，还会导致患者接收到更多的辐射量，对患者身体造成额外的辐射损伤。

发明内容

本申请提供一种PET图像衰减校正方法和PET-CT设备，可以减少球管的放线时间，实现CT扫描剂量的灵活配置，增加球管的使用寿命，还可以降低患者接收的辐射量。

一种PET图像衰减校正方法，所述方法包括：

获取待检测目标的定位图像；

获取PET图像重建区域；

获取电子密度信息区域，所述电子密度信息区域包括多个子区域；

所述电子密度信息区域的轴向范围大于或等于所述PET图像重建区域的轴向范围；

获取PET图像重建区域对应的PET扫描数据，根据所述电子密度信息区域内的电子密度信息对所述PET扫描数据进行衰减校正。

在一实施例中，所述PET图像重建区域由单床PET扫描获得。

在一实施例中，所述多个子区域中的至少一个子区域对应CT图像重建区域。

在一实施例中，所述多个子区域中的至少一个子区域对应非CT图像重建区域，所述非CT图像重建区域的电子密度信息通过赋值计算获得。

在一实施例中，所述非CT图像重建区域的轴向范围由深度学习算法获得。

在一实施例中，所述子区域是连续子区域或非连续子区域。

在一实施例中，若所述多个子区域是非连续子区域，对所述非连续子区域的各子区域间的轴向间隔所对应的区域执行CT扫描。

在一实施例中，若所述子区域间有重合区域，则获取所述重合区域对应的任一子区域的电子密度信息对PET扫描数据进行衰减校正。

在一实施例中，若所述子区域间有重合区域，则在所述重合区域内将所述子区域的电子密度信息进行拟合插值。

一种PET-CT设备，包括机架和病床，所述设备实现上述PET图像衰减校正方法的步骤。

本申请实施例提供的PET图像衰减校正方法和PET-CT设备，包括获取待检测目标的定位图像；获取PET图像重建区域；获取电子密度信息区域，所述电子密度信息区域包括多个子区域；所述电子密度信息区域的轴向范围大于或等于所述PET图像重建区域的轴向范围；获取PET图像重建区域对应的PET扫描数据，根据所述电子密度信息区域内的电子密度信息对所述PET扫描数据进行衰减校正。本申请提供的PET图像衰减校正方法通过将电子密度信息区域设置为多个子区域，通过CT扫描多个子区域获取对应的电子密度信息，然后对多个子区域对应的电子密度信息进行拼接得到大于或等于PET扫描范围的全域电子密度信息，并通过全域电子密度信息对PET图像衰减校正，减少了球管的放线时间，增加球管的使用寿命，还可以降低患者接收的辐射量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一实施例提供的PET图像衰减校正方法的流程图；

图2为一个实施例提供的PET图像衰减校正装置的结构框图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，附图中给出了本申请的较佳实施方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本申请的描述中，“若干”的含义是至少一个，例如一个，两个等，除非另有明确具体的限定。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

图1为一实施例提供的PET图像衰减校正方法的流程图，如图1所示，PET图像衰减校正方法包括步骤110至步骤140，其中：

步骤110，获取待检测目标的定位图像。

定位图像为待检测目标的完整轮廓图像。医院每个临床协议都包含一个用于待检测目标的定位图像，定位图像扫描方式包括：球管静止在预设位置且不旋转，只控制病床在扫描时沿z方向平行移动。通过定位图像可以辅助医师设置断层扫描或螺旋扫描的起始位置和扫描长度，以及为降低断层扫描或螺旋扫描的放射剂量提供参考。

本实施例通过CT平扫得到待检测目标的定位图像。具体地，通过PET-CT设备执行CT平扫得到待检测目标的定位图像。PET-CT设备是一种比较先进的临床检查影像设备，是PET设备和CT设备的有机结合，PET-CT设备包括机架和病床，待扫描物体躺在病床上，由病床承载着待检测目标从扫描装置外部移送至扫描腔内。机架上的球管发射的射线穿透待检测目标后被衰减，衰减后的X光由探测器采集得到待检测目标的定位图像。

步骤120，获取PET图像重建区域。

在所述定位图像中规划PET图像重建区域，PET图像重建区域可以是定位图像中的部分区域，即是覆盖待检测目标的全部或部分的一个规则区域。PET图像重建区域可以理解为感兴趣区域的组织器官对应的区域。例如，若对待检测目标作脑部CT扫描，则PET图像重建区域为待检测目标的头部区域；若对待检测目标作肺部CT扫描，则PET图像重建区域为待检测目标的肺部区域。

在一实施例中，PET重建区域可以通过PET扫描协议类型或者定位图像来确定，PET扫描协议类型可以是头部协议、胸腹部协议、全身协议等，不同PET扫描协议类型对应的重建视野不同，如重建视野针对扫描对象头部、胸腹部或全身等，相应的PET重建区域也不同，利用PET扫描协议类型就可以设置PET重建区域。定位图像(Topogram，也称Topo图像)，可以用于识别当前扫描区域是否为包括人体运动器官的组织区域，根据定位图像可以准确定位人体运动器官的组织区域，可以将该组织区域作为PET重建区域。

在一实施例中，所述PET图像重建区域由单床PET扫描获得。

PET扫描协议可以进行多床位扫描，本申请将一个床位进行扫描后得到的PET重建区域作为最终的PET重建区域，从而可以降低时间。

步骤130，获取电子密度信息区域，所述电子密度信息区域包括多个子区域。

根据PET图像重建区域获取电子密度信息区域，所述电子密度信息区域的轴向范围大于或等于所述PET图像重建区域的轴向范围。

在PET重建图像过程中，需要采集数据符合线穿过区域的衰减信息此衰减信息可通过CT图像提供。具体地，CT图像中包含电子密度信息(射线的衰减系数)，通过电子密度信息提供衰减信息，以对PET重建图像提供衰减校正数据。本实施例中，在获取到电子密度信息区域后，对电子密度信息区域执行CT扫描，得到电子密度信息区域内的电子密度信息。

本实施例中电子密度信息区域的轴向范围大于或等于所述PET图像重建区域的轴向范围。通常，电子密度信息区域的轴向范围等于所述PET图像重建区域的轴向范围即可获得PET重建区域的衰减信息。但是，由于在扫描过程中PET图像重建区域中所有光子的投影响应线方向是不定，因此可能有些光子的投影线会分布在PET图像重建区域之外的区域。例如在对待检测目标进行脑部CT扫描时，部分光子的投影线会分布在PET图像重建区域之外的床板区域。在电子密度信息区域的轴向范围等于所述PET图像重建区域的轴向范围时，在电子密度信息区域内进行CT扫描得到的电子密度信息无法提供完整的衰减信息。本实施例将电子密度信息区域的轴向范围设置为大于PET图像重建区域的轴向范围，例如，在对待检测目标进行脑部CT扫描时，将电子密度信息区域的轴向范围延长至头部以上的床板区域，延长的床板区域可以根据实际情况选择。从而可以得到需要衰减信息的最充分区域，以得到更准确的衰减信息，从而提高了PET采集数据符合线穿过区域的衰减信息的准确性，实现高灵敏度的PET重建。

需要说明的是，本实施例中的电子密度信息包括电子密度信息区域内待检测目标对应的电子密度信息、空气的电子密度信息和床板对应的电子密度信息。由于待检测目标、空气和床板对射线的吸收能力不同，因此三者对应的电子密度信息会有所差异。

本实施例通过将电子密度信息区域的轴向范围设置为大于PET图像重建区域的轴向范围电子密度信息区域包括多个子区域，且不同的子区域对应不同的扫描参数。

在一实施例中，所述多个子区域中的至少一个子区域对应CT图像重建区域。针对CT图像重建区域进行CT扫描，得到CT图像重建区域对应的电子密度信息。

在一实施例中，每个子区域对应不同的标识信息，用于标识子区域的信息，该标识信息可以通过影像设备进行显示。

步骤140，获取PET图像重建区域对应的PET扫描数据，根据所述电子密度信息区域内的电子密度信息对所述PET扫描数据进行衰减校正。

本实施例中，可以首先获取PET图像重建区域对应的扫描参数，根据扫描参数对PET图像重建区域进行PET扫描，扫描参数包括扫描剂量以及扫描时间等。在获取到PET扫描数据后，根据电子密度信息区域内的电子密度信息对PET扫描数据进行衰减校正。

本实施例提供的PET图像衰减校正方法包括获取待检测目标的定位图像；获取PET图像重建区域；获取电子密度信息区域，所述电子密度信息区域包括多个子区域；所述电子密度信息区域的轴向范围大于或等于所述PET图像重建区域的轴向范围；获取PET图像重建区域对应的PET扫描数据，根据所述电子密度信息区域内的电子密度信息对所述PET扫描数据进行衰减校正。本申请提供的PET图像衰减校正方法通过将电子密度信息区域设置为多个子区域，通过CT扫描多个子区域获取多个子区域对应的电子密度信息，然后对多个子区域对应的电子密度信息进行拼接得到大于或等于PET扫描范围的全域电子密度信息，并通过全域电子密度信息对PET扫描数据进行衰减校正，减少了球管的放线时间，实现CT扫描剂量的灵活配置，增加球管的使用寿命，还可以降低患者接收的辐射量。

在一实施例中，所述多个子区域中的至少一个子区域对应非CT图像重建区域，所述非CT图像重建区域的电子密度信息通过赋值计算获得。

在非CT图像重建区域内不进行CT扫描，因此无法通过CT扫描得到电子密度信息，从而会造成电子密度信息缺失。电子密度信息区域内的电子密度信息缺失会影响PET图像的重建质量。本实施例通过赋值计算得到非CT图像重建区域的电子密度信息，从而可以提高衰减信息的连续性，进而提高PET图像衰减校正的准确性。

具体地，通过赋值计算得到非CT图像重建区域的电子密度信息可以是，根据CT图像重建区域的电子密度信息的特点对非CT图像重建区域的电子密度信息进行估值，补全非CT图像重建区域的电子密度信息，以保证电子密度信息区域内的电子密度信息完整。若电子密度信息缺失较严重，例如缺失率在30％以下时，通过统计学方法对缺失值进行估计既可以完成电子密度信息的缺失补全。但是当电子密度信息的缺失率达到30％以上时，CT图像重建区域的电子密度信息无法视作完整数据集的随机样本，使得基于统计原理的补缺方法难以取得较好的结果，反而为数据集引入了噪声，降低了数据集的质量。因此针对这种缺失率较严高的情况可以通过人工智能(Artificial Intelligence,ArtificialIntelligence，AI)实现信息补全。

在一实施例中，根据定位图像中的空气及床板信息识别非CT图像重建区域，可以估计非CT图像重建区域的电子密度信息。

在一实施例中，所述非CT图像重建区域的轴向范围由深度学习算法获得。

具体地，通过训练集训练得到深度学习模型，将电子密度信息区域输入到深度学习模型中即可得到非重建区域的轴向范围。

在一实施例中，所述子区域是连续子区域或非连续子区域。例如电子密度信息区域包括待检测目标的头部和脚部，则子区域是非连续子区域，若电子密度信息区域的轴向范围内均被子区域覆盖，则子区域是连续子区域。

在一实施例中，若所述多个子区域是非连续子区域，对所述非连续子区域的各子区域间的轴向间隔所对应的区域执行CT扫描，得到各子区域间的轴向间隔区域对应的电子密度信息，从而可以提高衰减信息的连续性，以提高PET图像衰减校正的准确性。

在一实施例中，若所述子区域间有重合区域，则获取所述重合区域对应的任一子区域的电子密度信息对PET图像进行衰减校正。

若所述子区域间有重合区域，则该重合区域中的任一子区域通过CT扫描或赋值计算均对应电子密度信息，因此，该重合区域对应有多个电子密度信息。本实施例选择其中任一子区域对应的电子密度信息对PET图像进行衰减校正。

在一实施例中，若所述子区域间有重合区域，则在所述重合区域内将所述子区域的电子密度信息进行拟合插值。

应该理解的是，虽然图1的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

一种PET-CT设备，包括机架和病床，所述设备实现如下步骤：

获取待检测目标的定位图像；

获取PET图像重建区域；

获取电子密度信息区域，所述电子密度信息区域包括多个子区域；

所述电子密度信息区域的轴向范围大于或等于所述PET图像重建区域的轴向范围；

获取PET图像重建区域对应的PET扫描数据，根据所述电子密度信息区域内的电子密度信息对所述PET扫描数据进行衰减校正。

在一实施例中，所述PET图像重建区域由单床PET扫描获得。

在一实施例中，所述多个子区域中的至少一个子区域对应CT图像重建区域。

在一实施例中，所述多个子区域中的至少一个子区域对应非CT图像重建区域，所述非CT图像重建区域的电子密度信息通过赋值计算获得。

在一实施例中，所述非CT图像重建区域的轴向范围由深度学习算法获得。

在一实施例中，所述子区域是连续子区域或非连续子区域。

在一实施例中，若所述多个子区域是非连续子区域，对所述非连续子区域的各子区域间的轴向间隔所对应的区域执行CT扫描。

在一实施例中，若所述子区域间有重合区域，则获取所述重合区域对应的任一子区域的电子密度信息对PET图像进行衰减校正。

在一实施例中，若所述子区域间有重合区域，则在所述重合区域内将所述子区域的电子密度信息进行拟合插值。

PET-CT设备是PET设备和CT设备的有机结合，PET-CT设备包括机架和病床，待扫描物体躺在病床上，由病床承载着待检测目标从扫描装置外部移送至扫描腔内。通过对待检测目标进行CT扫描和PET扫描得到CT图像和PET图像，并通过CT图像中的电子密度信息对PET图像进行衰减校正，提高重建图像的质量。本申请中的PET系统可以为长轴向PET系统。例如，将身体轴线方向上的扫描视野扩大到约2米的长度，从而能够同时诊断被检者的从头顶到脚趾的整个身体。

本实施例中的PET-CT设备通过实现如下步骤：获取待检测目标的定位图像；获取PET图像重建区域；获取电子密度信息区域，所述电子密度信息区域包括多个子区域；所述电子密度信息区域的轴向范围大于或等于所述PET图像重建区域的轴向范围；获取PET图像重建区域对应的PET图像，根据所述电子密度信息区域内的电子密度信息对所述PET图像进行衰减校正。上述实现步骤将电子密度信息区域设置为多个子区域，通过CT扫描多个子区域获取多个子区域对应的电子密度信息，然后对多个子区域对应的电子密度信息进行拼接得到大于或等于PET扫描范围的全域电子密度信息，并通过全域电子密度信息对PET图像衰减校正，减少了球管的放线时间，实现CT扫描剂量的灵活配置，增加球管的使用寿命，还可以降低患者接收的辐射量。

在一个实施例中，如图2所示，提供了一种PET图像衰减校正装置，包括：第一获取模块210、第二获取模块220、第三获取模块230和校正模块240，其中：

第一获取模块210，用于获取待检测目标的定位图像；

第二获取模块220，用于获取PET图像重建区域；

第三获取模块230，用于获取电子密度信息区域，所述电子密度信息区域包括多个子区域；所述电子密度信息区域的轴向范围大于或等于所述PET图像重建区域的轴向范围；

校正模块240，用于获取PET图像重建区域对应的PET扫描数据，根据所述电子密度信息区域内的电子密度信息对所述PET扫描数据进行衰减校正。

在一实施例中，PET图像重建区域由单床PET扫描获得。

在一实施例中，多个子区域中的至少一个子区域对应CT图像重建区域。

在一实施例中，多个子区域中的至少一个子区域对应非CT图像重建区域，所述非CT图像重建区域的电子密度信息通过赋值计算获得。

在一实施例中，非CT图像重建区域的轴向范围由深度学习算法获得。

在一实施例中，子区域是连续子区域或非连续子区域。

在一实施例中，若多个子区域是非连续子区域，则第三获取模块230对非连续子区域的各子区域间的轴向间隔所对应的区域执行CT扫描。

在一实施例中，若子区域间有重合区域，则校正模块240获取所述重合区域对应的任一子区域的电子密度信息对PET图像进行衰减校正。

在一实施例中，若子区域间有重合区域，则第三获取模块230在重合区域内将所述子区域的电子密度信息进行拟合插值。

本申请实施例提供的PET图像衰减校正装置，包括第一获取模块210、第二获取模块220、第三获取模块230和校正模块240，通过第一获取模块210获取待检测目标的定位图像；通过第二获取模块220获取PET图像重建区域；通过第三获取模块230获取电子密度信息区域，所述电子密度信息区域包括多个子区域；所述电子密度信息区域的轴向范围大于或等于所述PET图像重建区域的轴向范围；通过校正模块240获取PET图像重建区域对应的PET扫描数据，根据所述电子密度信息区域内的电子密度信息对所述PET扫描数据进行衰减校正。本申请提供的PET图像衰减校正装置通过将电子密度信息区域设置为多个子区域，通过CT多次扫描多个子区域获取对应的电子密度信息，然后对多个子区域对应的电子密度信息进行拼接得到大于或等于PET扫描范围的全域电子密度信息，并通过全域电子密度信息对PET图像衰减校正，减少了球管的放线时间，实现CT扫描剂量的灵活配置，增加球管的使用寿命，还可以降低患者接收的辐射量。

关于扫描系统配置装置的具体限定可以参见上文中对于扫描系统配置方法的限定，在此不再赘述。上述扫描系统配置装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

获取待检测目标的定位图像；

获取PET图像重建区域；

获取电子密度信息区域，所述电子密度信息区域包括多个子区域；

所述电子密度信息区域的轴向范围大于或等于所述PET图像重建区域的轴向范围；

获取PET图像重建区域对应的PET扫描数据，根据所述电子密度信息区域内的电子密度信息对所述PET扫描数据进行衰减校正。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。