[发明专利]对PET活度分布图像进行衰减校正的校正信息获取方法

说明书

本发明公开一种对PET活度分布图像进行衰减校正的校正信息获取方法，方法包括：S0获取PET系统扫描时的带有飞行时间信息的PET探测数据和其它模态图像；S1对PET探测数据进行建模处理得到L(x,μ,y)；S2、根据其它模态图像，获取线性衰减系数分布图像μ₀；S3、若线性衰减系数分布图像存在伪影，则获取完整的线性衰减系数分布R(μ)；S4、基于μ₀，采用迭代算法对L(x,μ,y)进行优化，且在优化过程中，采用R(μ)更新每一次迭代的μ值，在满足迭代终止条件时获取作为校正信息的x和μ的估计值。在具体实现中，将最后的估计值x和μ应用在PET图像重建中，可以解决现有技术中PET图像重建中衰减伪影的问题，且能够保证衰减校正的准确定量。

技术领域

本发明涉及医学成像领域，尤其涉及一种对PET活度分布图像进行衰减校正的校正信息获取方法、PET活度分布图像重建方法和PET系统。

背景技术

正电子发射型断层显像(Positron Emission Tomography，PET)是一种高端核医学影像诊断设备。在实际操作中利用放射性核素(如¹⁸F、¹¹C等)对代谢物质进行标记并将标记有核素的代谢物质注入人体，然后通过PET系统对患者进行功能代谢显像，反映生命代谢活动的情况，从而达到诊断的目的。

在PET系统采集时，光子到达PET系统之前，会在人体中进行衰减，较之物体内部的符合事件，物体表面的符合事件有着更大的探测效率。如果这种衰减因素没有被校正，会导致重建图像中物体边缘影像过亮，物体内部组织影像过暗的衰减伪影。

为了消除衰减伪影，准确定量分析放射性药物在患者体内的分布，通常会配套其他模态(比如CT、MRI等)以得到患者的解剖结构成像。一方面可以对核素分布情况进行精确定位，提高了病灶定位的准确性；另一方面可以得到对应患者的组织密度分布，计算出组织对射线的衰减性质(线性衰减系数)，然后运用至图像处理中，对PET数据进行衰减校正，最终获得组织实际放射性分布的图像。两种图像最终将进行同机融合，兼容功能成像和解剖成像的优点，对患者全身的整体状况一目了然，达到早期发现病灶和诊断疾病的目的，对指导肿瘤和心脏、脑部疾病的诊治更具优势。

然而在多模态采集应用过程中，有些情况下无法获得与PET数据相匹配的衰减信息，例如：

首先，在PET多模态成像时，两模态图像位置可能存在相对偏差。以PET/CT系统为例，CT扫描通常可以在很短时间内完成，获得的图像几乎是某时刻的快照。但是PET扫描速度较慢，每个体位通常会花费几分钟时间，因此不可能在病人屏气状态下完成数据采集。受心脏搏动和呼吸运动的影响，PET图像和CT图像对相同病灶在位置及相位上存在一定程度的不匹配。另外，在长时间的PET扫描中，病人身体有可能发生移动，这同样会导致PET和CT图像不匹配。PET采集会将运动的病灶在不同位置时采集的数据叠加，对应的成像反映的是病灶位置的一个平均效应，这不可避免的带来了分辨率的下降，导致图像模糊和定量分析SUV值(标准化摄取值)准确性降低。另一方面，CT图像与PET图像配准融合产生偏差(特别在运动幅度最大的膈膜附近)，用瞬间的CT图像去对平均的PET图像做衰减校正必然出现误差，会在PET图像上产生局部伪影，可能影响胸腹部肿瘤的准确诊断与治疗计划的制定。患者的人体移动使CT与PET图像不匹配(如扫描时间较长时胳膊，头等部位)，同样会使PET图像出现明显的衰减误差。

其次，扫描过程中衰减图像存在明显的伪影，会导致PET图像衰减校正产生明显误差。例如体内含有金属物质患者的CT图像(比如心脏起搏器或金属牙套等)存在明显的高亮金属伪影，它使周围的组织难以准确分辨，从而使衰减图像产生明显伪影，严重影响PET图像的衰减校正。

最后，PET的扫描范围通常会大于其他模态(比如CT或MRI)的扫描范围。在扫描体重比较大的患者时，其他模态成像很可能无法提供足够大的扫描范围，这会导致衰减图像发生截断。这种不完整的衰减信息应用在PET重建中也会产生衰减伪影。

发明内容