[发明专利]一种基于MR信息引导的体素水平PET图像部分容积校正方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种医学影像的图像部分容积效应校正方法，尤其涉及一种基于MR信息引导的体素水平PET图像部分容积校正方法。

背景技术

正电子发射成像(PET)是一种在分子水平诊断和研究肿瘤的重要临床工具。由于探测器的有限空间分辨率，PET部分容积效应较CT/MRI等成像设备更为突出。部分容积效应会使图像模糊，病灶失真，导致图像质量退化，从而影响临床诊断。PET部分容积校正方法可以分为两大类：在重建过程中校正和在后重建过程中校正。每类方法具体又可以分为体素水平和感兴趣区域(region of interest,ROI)水平校正方法。

感兴趣区域水平的PET后重建过程的部分容积校正主要是恢复区域的真实放射性活度，而这些区域假定是在每个区域内具有相同活度。通常来说，这些感兴趣区域的获取是通过分割与PET图像配准好的解剖图像。几何转换矩阵法(geometric transfer matrix,GTM)就是将得到的感兴趣区域的二值图像与PET的点扩散函数(point spread function,PSF)做卷积得到区域扩散函数，通过计算区域扩散函数得到转换矩阵，从而校正区域活度。然而，这种方法对PET图像和解剖图像的配准和分割精度要求较高，同时需要假设区域内活度一致，配准和分割的误差会引起图像质量的下降，有一定局限性和复杂性。

与基于感兴趣区域的后重建校正方法相比，体素水平后重建校正方法不需要假设区域内活度一致，能够对单个体素进行校正。针对本身PET图像进行迭代去卷积处理，就可以校正图像的每个体素，但是校正过程会引入高水平噪声。为了抑制噪声的增加，中值先验和小波滤波引入到迭代去卷积过程。不足的是，这些去卷积算法都会存在吉伯斯伪影。基于解剖先验引导的PET部分容积校正方法已引起广泛关注，然而，现有的解剖先验引导的部分容积校正多是基于解剖图像区域信息。此类方法首先要对解剖图像进行精确分割，而解剖图像分割目前尚无绝对鲁棒的方法。此外，此类方法需要假设解剖区域内PET活度分布一致，极大限制了此类方法的应用。

因此，针对现有技术不足提供一种基于MR信息引导的体素水平PET图像部分容积校正方法以克服现有技术不足甚为必要。

发明内容

本发明面的目的是提供一种基于MR信息引导的体素水平PET图像部分容积校正方法，不需要对解剖图像进行分割，可以有效利用解剖图像的边缘信息，同时可以抑制图像噪声，大幅提高PET图像质量。

本发明的上述目的通过以下的技术手段实现：

一种基于MR信息引导的体素水平PET图像部分容积校正方法，包括如下步骤：

(1)分别利用MR成像设备与PET成像设备采集同一目标物的MR与PET图像数据，获得目标物的MR图像与PET图像，同时获取PET成像设备中探测器的系统分辨率；

(2)根据步骤(1)获取的PET图像数据，构建用于PET图像部分容积校正的模型；

(3)将步骤(1)中获取的MR图像和PET图像进行配准；

(4)对步骤(2)中的模型进行转化，同时将步骤(3)得到的配准的MR图像作为先验引入模型，得到带约束的PET图像部分容积校正目标函数；

(5)采用最速下降法对步骤(4)得到的带约束的PET图像部分容积校正目标函数进行迭代求解，得到校正的PET图像。

上述步骤(2)中构建用于PET图像部分容积校正的模型，具体为：

O(x)=I(x)⊗h(x)+N(x);]]>

其中O是步骤(1)中PET成像设备探测得到的PET图像，即存在部分容积效应的退化图像，I是目标物所对应的PET理想图像，x代表空间坐标，h代表点扩散函数，N为加性高斯噪声，是卷积操作。

上述步骤(3)具体采用刚性配准方法得到配准后的MR图像。