一种图像重建方法、装置及设备制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种图像重建方法、装置及设备，实现降低重建图像噪声、提高重建图像的信噪比的目的。其中，所述方法包括：获取光子对被核探测器的晶体接收得到的响应线数据，所述响应线数据包括光子对的实际能量参数，所述光子对的实际能量参数在预设能量范围内；根据所述光子对的实际能量参数以及理论能量参数确定与所述响应线对应的能量因子，所述能量因子反映所述实际能量参数接近于所述理论能量参数的程度；根据所述能量因子得到系统参数，并利用所述系统参数构建系统响应模型，利用所述系统响应模型得到重建图像，所述系统参数的元素表示与图像体素分别对应的人体部位产生的光子对被所述核探测器接收到的概率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像处理领域，尤其涉及一种图像重建方法、装置及设备。
技术介绍
PET(PositronEmissionComputedTomography，正电子发射型计算机断层显像)和PET-CT(computedtomography，计算机断层扫描)是当今最先进的大型医疗诊断成像设备。PET和PET-CT通过探测活体或模体组织中核素发射的正电子湮灭时产生的光子对来重建出核素分布的图像，具体的重建过程是：在活体或者模体中注射一定的含有放射性元素的药物，放射性核素发生放射性衰变，产生正电子，正电子在运动较小的一段距离后发生湮灭，产生一对运动方向相差接近180度的光子对(例如γ光子对)，所述光子对的两个光子分别打到核探测器的两个不同的晶体上，晶体将光子转换为可见光，由核探测器的光电检测器将可见光转换为电信号，以实现对光子对所击中的晶体的位置的检测，然后根据检测到的光子对对应的晶体对的连线来重建出放射性核素的分布图像。单个光子转化而来的电信号称为一个单事件。电子线路会设定一个约6～10纳秒的时间窗，在一个时间窗内记录下来的一对单事件称为一个符合事件。一个符合事件确定了一条响应线。参见图1，该图为根据符合事件确定的响应线示意图。响应线数据是用于重建图像的最小单元。迭代重建法由于其重建图像效果好，空间分辨率高，因而成为目前常用的进行图像重建的方法之一。迭代重建法的基本原理为：假设断层截面由一个未知的系统矩阵组成，由测量到的投影数据建立一组未知向量的代数方程式，通过代数方程式求解未知图像向量。常规的迭代重建法包括最大似然期望值最大化(MaximumLikelihoodExpectationMaximization，简称MLEM)算法和有序子集-期望值最大化(OrderedSub-setsExpectationMaximization，简称OSEM)等。不论哪种迭代重建算法，系统矩阵都是图像重建过程中的关键因素。所述系统矩阵又称为系统响应矩阵，反映了核素放射射线对图像像素的贡献。所述系统矩阵是一个B×D大小的矩阵，其元素为p(b,d)，其中，所述d表示接收光子对的核探测器的晶体对，所述b表示重建图像的某个体素，所述p(b,d)表示由体素b产生的光子对被晶体对d接收到的概率。在现有技术中，所述p(b,d)有四个影响因子，它们分别是与所述晶体对d对应的晶体正规化系数pdetsens、晶体模糊因子pdetblur、衰减系数pattn以及几何系数pgeom。其中，所述晶体正规化系数pdetsens为晶体探测器效率一致性的校正值；所述晶体模糊因子pdetblur用于对由于晶体固有物理特性、正电子自由行程等因素而导致图像模糊的校正；所述衰减系数pattn用于对光子在传播过程中的衰减进行校正；所述几何系数pgeom表示图像中体素与晶体对的空间几何关系。采用现有技术的系统矩阵进行图像重建得到的重建图像信噪比比较低，目前需要一种基于迭代重建法的图像重建方法，能够实现通过对系数矩阵进行改良，以提高重建图像的信噪比的目的。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的技术问题，本专利技术提供了一种图像重建方法、装置及设备，实现降低重建图像噪声、提高重建图像的信噪比的目的。本专利技术实施例提供了一种图像重建方法，所述方法包括：获取光子对被核探测器的晶体接收得到的响应线数据，所述响应线数据包括光子对的实际能量参数，所述光子对的实际能量参数在预设能量范围内；根据所述光子对的实际能量参数以及理论能量参数确定与所述响应线对应的能量因子，所述能量因子反映所述实际能量参数接近于所述理论能量参数的程度；根据所述能量因子得到系统参数，并利用所述系统参数构建系统响应模型，利用所述系统响应模型得到重建图像，所述系统参数的元素表示与图像体素分别对应的人体部位产生的光子对被所述核探测器接收到的概率。优选的，所述光子对包括第一光子和第二光子；所述根据所述光子对的实际能量参数以及理论能量参数得到能量因子包括：根据所述理论能量参数与所述第一光子的实际能量参数得到第一差值；根据所述理论能量参数与所述第二光子的实际能量参数得到第二差值；根据所述第一差值和所述第二差值得到所述能量因子，所述能量因子与所述第一差值以及所述第二差值均为负相关关系。优选的，所述能量因子通过如下公式表示：其中，所述penergy表示与所述响应线对应的能量因子，所述nevt为与所述响应线对应的符合事件的个数，所述ievt表示与所述响应线对应的第i个符合事件，所述E0(ievt)为所述第一光子的实际能量参数，所述E1(ievt)为第二光子的实际能量参数，所述Em为所述理论能量参数，所述σ为经验值，所述σ与能量分辨率呈正相关关系。优选的，所述响应线数据还包括：与所述响应线对应的晶体正规化系数、晶体模糊因子、衰减系数以及几何系数，其中，所述晶体正规化系数为晶体探测器效率一致性的校正值；所述晶体模糊因子用于对由于晶体固有物理特性、正电子自由行程而导致图像模糊的校正；所述衰减系数用于对光子在传播过程中的衰减进行校正；所述几何系数表示图像中体素与晶体对的空间几何关系；所述根据所述能量因子得到系统参数包括：根据所述晶体正规化系数、所述晶体模糊因子、所述衰减系数、所述几何系数以及所述能量因子的乘积得到与所述响应线对应的系统参数。本专利技术实施例还提供了一种图像重建装置，所述装置包括：响应线数据获取模块、能量因子确定模块、系统参数确定模块和重建图像生成模块；其中，所述响应线数据获取模块，用于获取光子对被核探测器的晶体接收得到的响应线数据，所述响应线数据包括光子对的实际能量参数，所述光子对的实际能量参数在预设能量范围内；所述能量因子确定模块，用于根据所述光子对的实际能量参数以及理论能量参数确定与所述响应线对应的能量因子，所述能量因子反映所述实际能量参数接近于所述理论能量参数的程度；所述系统参数确定模块，用于根据所述能量因子得到系统参数；所述重建图像生成模块，用于利用所述系统参数构建系统响应模型，利用所述系统响应模型得到重建图像，所述系统参数的元素表示与图像体素分别对应的人体部位产生的光子对被所述核探测器接收到的概率。优选的，所述光子对包括第一光子和第二光子；所述能量因子确定模块，具体用于：根据所述理论能量参数与所述第一光子的实际能量参数得到第一差值；根据所述理论能量参数与所述第二光子的实际能量参数得到第二差值；根据所述第一差值和所述第二差值得到所述能量因子，所述能量因子与所述第一差值以及所述第二差值均为负相关关系。优选的，所述能量因子通过如下公式表示：其中，所述penergy表示与所述响应线对应的能量因子，所述nevt为与所述响应线对应的符合事件的个数，所述ievt表示与所述响应线对应的第i个符合事件，所述E0(ievt)为所述第一光子的实际能量参数，所述E1(ievt)为第二光子的实际能量参数，所述Em为所述理论能量参数，所述σ为经验值，所述σ与能量分辨率呈正相关关系。优选的，所述响应线数据还包括：与所述响应线对应的晶体正规化系数、晶体模糊因子、衰减系数以及几何系数，其中，所述晶体正规化系数为晶体探测器效率一致性的校正值；所述晶体模糊因子用于对由于晶体固有物理特性、正电子自由行程而导致图像模糊的校正；所述衰减系数用于对光子在传播本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像重建方法，其特征在于，所述方法包括：获取光子对被核探测器的晶体接收得到的响应线数据，所述响应线数据包括光子对的实际能量参数，所述光子对的实际能量参数在预设能量范围内；根据所述光子对的实际能量参数以及理论能量参数确定与所述响应线对应的能量因子，所述能量因子反映所述实际能量参数接近于所述理论能量参数的程度；根据所述能量因子得到系统参数，并利用所述系统参数构建系统响应模型，利用所述系统响应模型得到重建图像，所述系统参数的元素表示与图像体素分别对应的人体部位产生的光子对被所述核探测器接收到的概率。

【技术特征摘要】
1.一种图像重建方法，其特征在于，所述方法包括：获取光子对被核探测器的晶体接收得到的响应线数据，所述响应线数据包括光子对的实际能量参数，所述光子对的实际能量参数在预设能量范围内；根据所述光子对的实际能量参数以及理论能量参数确定与所述响应线对应的能量因子，所述能量因子反映所述实际能量参数接近于所述理论能量参数的程度；根据所述能量因子得到系统参数，并利用所述系统参数构建系统响应模型，利用所述系统响应模型得到重建图像，所述系统参数的元素表示与图像体素分别对应的人体部位产生的光子对被所述核探测器接收到的概率。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光子对包括第一光子和第二光子；所述根据所述光子对的实际能量参数以及理论能量参数得到能量因子包括：根据所述理论能量参数与所述第一光子的实际能量参数得到第一差值；根据所述理论能量参数与所述第二光子的实际能量参数得到第二差值；根据所述第一差值和所述第二差值得到所述能量因子，所述能量因子与所述第一差值以及所述第二差值均为负相关关系。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述能量因子通过如下公式表示：penergy=1nevtΣievt=1nevtexp[-[Em-E0(ievt)]2+[Em-E1(ievt)]2σ2]]]>其中，所述penergy表示与所述响应线对应的能量因子，所述nevt为与所述响应线对应的符合事件的个数，所述ievt表示与所述响应线对应的第i个符合事件，所述E0(ievt)为所述第一光子的实际能量参数，所述E1(ievt)为第二光子的实际能量参数，所述Em为所述理论能量参数，所述σ为经验值，所述σ与能量分辨率呈正相关关系。4.根据权利要求1至3任意一项所述的方法，其特征在于，所述响应线数据还包括：与所述响应线对应的晶体正规化系数、晶体模糊因子、衰减系数以及几何系数，其中，所述晶体正规化系数为晶体探测器效率一致性的校正值；所述晶体模糊因子用于对由于晶体固有物理特性、正电子自由行程而导致图像模糊的校正；所述衰减系数用于对光子在传播过程中的衰减进行校正；所述几何系数表示图像中体素与晶体对的空间几何关系；所述根据所述能量因子得到系统参数包括：根据所述晶体正规化系数、所述晶体模糊因子、所述衰减系数、所述几何系数以及所述能量因子的乘积得到与所述响应线对应的系统参数。5.一种图像重建装置，其特征在于，所述装置包括：响应线数据获取模块、能量因子确定模块、系统参数确定模块和重建图像生成模块；其中，所述响应线数据获取模块，用于获取光子对被核探测器的晶体接收得到的响应线数据，所述响应线数据包括光子对的实际能量参数，所述光子对的实际能量参数在预设能量范围内；所述能量因子确定模块，用于根据所述光子对的实际能量参数以及理论能量参数确定与所述响应线对应的能量...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙智鹏，刘勺连，李明，
申请(专利权)人：沈阳东软医疗系统有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21