一种用环真光子数门控方法进行呼吸运动门控校正方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201410199789.8

申请日:

20140513

公开号:

CN104000618B

公开日:

20160330

当前法律状态:

有效性:

有效

法律详情:

IPC分类号:

A61B6/03,A61B6/00

主分类号:

A61B6/03,A61B6/00

申请人:

昆明理工大学

发明人:

贺建峰,崔锐

地址:

650093 云南省昆明市五华区学府路253号

优先权:

CN201410199789A

专利代理机构:

代理人:

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内容摘要

本发明涉及一种用环真光子数门控方法进行呼吸运动门控校正方法,属于核医学成像技术领域。本发明获取PET扫描结果为列表模型格式的数据;将数据划分为N帧;在每帧的数据中,统计PET每个环的环真光子数;选其中一帧为参考帧,用参考帧分别与其他所有帧的环真光子数进行比较,得出其他帧与参考帧的环真光子数的绝对误差;选一个阈值,将其他帧与参考帧的环真光子数的绝对误差与此阈值比较,把满足绝对误差小于阈值的帧放在一起形成一份新的列表模型数据;然后将新的列表模型数据进行三维重建,就得到一幅清晰的门控校正后的PET图像。本发明不需要额外的添加辅助装置、算法简单、自动独立操作,从而提高PET呼吸运动校正的效率。

权利要求书

1.一种用环真光子数门控方法进行呼吸运动门控校正方法,其特征在于:首先获取PET扫描结果为列表模型格式的数据;将这些数据按一个固定时间间隔划分为N帧;在每帧的数据中,对PET每个环在单位放射性浓度下的环真光子数进行统计;在经过统计了环真光子数的所有帧中,选取其中一帧作为参考帧,用此参考帧分别与其他统计了环真光子数的所有帧的环真光子数进行比较,得出其他帧的环真光子数与参考帧的环真光子数的绝对误差;选定一个阈值,将其他帧的环真光子数与参考帧的环真光子数的绝对误差与此阈值进行比较,把满足绝对误差小于阈值的帧的所有数据放在一起形成一份新的列表模型数据;然后将得到的新的列表模型数据进行三维重建,这样就得到一幅清晰的门控校正后的PET图像。 2.根据权利要求1所述的用环真光子数门控方法进行呼吸运动门控校正方法,其特征在于:所述用环真光子数门控方法进行呼吸运动门控校正方法具体步骤如下:A、获取PET扫描结果为列表模型格式的数据;当病人进行胸腹部PET扫描检查,把扫描的结果以列表模型数据输出;B、将这些数据按一个固定时间间隔划分为N帧;C、在每帧的数据中,对PET每个环在单位放射性浓度下的环真光子数进行统计,即第M帧第I环真光子数=第M帧第I环真光子总计数/第M帧放射性浓度;其中M为在经过统计了环真光子数的帧的编号,I为PET扫描器的探测环编号;D、在经过统计了环真光子数的所有帧中,选取其中一帧作为参考帧,用此参考帧分别与其他统计了环真光子数的所有帧的环真光子数进行比较,得出其他帧的环真光子数与参考帧的环真光子数的绝对误差;选取其中一帧作为参考帧,这里的一帧选统计了环真光子数的所有帧中的其中任意一帧;E、选定一个阈值,将其他帧的环真光子数与参考帧的环真光子数的绝对误差与此阈值进行比较,把满足绝对误差小于阈值的帧的所有数据放在一起形成一份新的列表模型数据;选定阈值时,对所有的绝对误差值进行分析,拟合为一条曲线,求曲线的二阶导数,选取使二阶导数为零的绝对误差值作为阈值;F、将得到的新的列表模型数据进行三维重建,这样就得到一幅清晰的门控校正后的PET图像。 3.根据权利要求2所述的用环真光子数门控方法进行呼吸运动门控校正方法,其特征在于:所述步骤B中,固定时间间隔选取200ms,N=PET扫描时间/200ms,N为正整数,如不为整数,则向零方向取整。 4.根据权利要求2所述的用环真光子数门控方法进行呼吸运动门控校正方法,其特征在于:所述步骤D中,具体的选择第7帧为参考帧,用第7帧分别与其他统计了环真光子数的所有帧的环真光子数进行比较,得出其他帧的环真光子数与第7帧的环真光子数的绝对误差:式中,M为在经过统计了环真光子数的帧的编号,I为PET扫描器的探测环编号,DRTCE(M,I)为在经过统计了环真光子数的第M帧第I环的真光子数,DRTCE(7,I)为在经过统计了环真光子数的第7帧第I探测环真光子数。 5.根据权利要求1所述的用环真光子数门控方法进行呼吸运动门控校正方法,其特征在于:所述用环真光子数门控方法进行呼吸运动门控校正方法是利用PET环真光子数会随着肺的运动而发生相应变化的特征来进行PET呼吸运动门控校正的技术。 6.根据权利要求1所述的用环真光子数门控方法进行呼吸运动门控校正方法,其特征在于:所述用环真光子数门控方法进行呼吸运动门控校正方法是通过分析处理PET各个环内真光子数的分布的差异性来进行呼吸运动门控校正的技术。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用环真光子数门控方法进行呼吸运动门控校正方法,属于核医学成像技术领域。

背景技术

呼吸运动可导致PET(PositronEmissionTomography)和PET/CT胸腹部诊断图像模糊不清,从而导致低估SUV(standardizeduptakevalue)值和高估病灶体积,直接影响临床医生对胸腹部肿瘤病灶的定性、分期和对病变放射治疗计划的制定。

为了减少呼吸运动对PET诊断图像的影响,提高PET图像诊断的精确度,在最近十几年内许多专家、学者深入研究并提出了各式各样的呼吸运动校正方法。其中呼吸运动门控方法是一种应用最为广泛的呼吸运动校正方法。呼吸运动门控方法可分为基于外界辅助装置(hardware-driven)的门控方法和基于原始数据(data-driven)的门控方法。

基于外部辅助装置的门控方法是在PET扫描时通过添加外界辅助装置来监测病人一项或几项生理参数的变化值,从而估计呼吸运动并进行门控校正。现有的外部辅助门控装置有:实时呼吸气流流速计,心电图,实时位置监控系统(RPM),压力传感器,呼吸温度传感器等。

基于原始数据的门控方法是通过分析PET扫描的原始数据与呼吸运动的相关关系来进行呼吸运动门控。现有的基于原始数据的门控方法有:后验门控方法,在一组3D的SPET和PET切片数据中估计刚体运动的门控方法,利用运动的高吸收病灶(质心点)在z轴上的活度分布来进行运动校正的门控方法,系统灵敏度门控(GSG)方法,光流法呼吸运动门控方法,区域正弦图波动门控(SRF)方法,片段质心方法门控方法等。

现有的门控方法中,有的门控方法需要额外的添加辅助装置来进行呼吸运动门控校正,有的门控方法需要手动的去定义感兴趣区域,有的算法比较复杂,有的没有充分的利用原始数据所包含的呼吸运动信息等。所以导致PET或PET/CT呼吸运动校正效率低下,精确度不高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是:本发明提供一种基于环真光子数的呼吸运动门控校正技术来克服上述现有的呼吸运动校正技术算法复杂、效率低下,精确度不高的问题,本发明是用PET环真光子数会随着肺的运动而发生相应变化的特征来进行PET呼吸运动门控校正的技术,可有效地减少PET图像的呼吸运动伪影,使肺肿瘤的形状、大小和位置接近静止状态。

本发明用环真光子数门控方法进行呼吸运动门控校正方法是这样实现的:首先获取PET扫描结果为列表模型格式的数据;将这些数据按一个固定时间间隔划分为N帧;在每帧的数据中,对PET每个环在单位放射性浓度下的环真光子数进行统计;在经过统计了环真光子数的所有帧中,选取其中一帧作为参考帧,用此参考帧分别与其他统计了环真光子数的所有帧的环真光子数进行比较,得出其他帧的环真光子数与参考帧的环真光子数的绝对误差;选定一个阈值,将其他帧的环真光子数与参考帧的环真光子数的绝对误差与此阈值进行比较,把满足绝对误差小于阈值的帧的所有数据放在一起形成一份新的列表模型数据;然后将得到的新的列表模型数据进行三维重建,这样就得到一幅清晰的门控校正后的PET图像。

所述用环真光子数门控方法进行呼吸运动门控校正方法具体步骤如下:

A、获取PET扫描结果为列表模型格式的数据;当病人进行胸腹部PET扫描检查,把扫描的结果以列表模型数据输出;

B、将这些数据按一个固定时间间隔划分为N帧;

C、在每帧的数据中,对PET每个环在单位放射性浓度下的环真光子数进行统计,即第M帧第I环真光子数=第M帧第I环真光子总计数/第M帧放射性浓度;

其中M为在经过统计了环真光子数的帧的编号,I为PET扫描器的探测环编号;

D、在经过统计了环真光子数的所有帧中,选取其中一帧作为参考帧,用此参考帧分别与其他统计了环真光子数的所有帧的环真光子数进行比较,得出其他帧的环真光子数与参考帧的环真光子数的绝对误差;选取其中一帧作为参考帧,这里的一帧可选统计了环真光子数的所有帧中的其中任意一帧;

E、选定一个阈值,将其他帧的环真光子数与参考帧的环真光子数的绝对误差与此阈值进行比较,把满足绝对误差小于阈值的帧的所有数据放在一起形成一份新的列表模型数据;选定阈值时,对所有的绝对误差值进行分析,拟合为一条曲线,求曲线的二阶导数,选取使二阶导数为零的绝对误差值作为阈值;

F、将得到的新的列表模型数据进行三维重建,这样就得到一幅清晰的门控校正后的PET图像。

所述步骤B中,固定时间间隔可选取200ms,N=PET扫描时间/200ms,N为正整数,如不为整数,则向零方向取整。

所述步骤D中,具体的选择第7帧为参考帧,用第7帧分别与其他统计了环真光子数的所有帧的环真光子数进行比较,得出其他帧的环真光子数与第7帧的环真光子数的绝对误差:

式中,M为在经过统计了环真光子数的帧的编号,I为PET扫描器的探测环编号,DRTCE(M,I)为在经过统计了环真光子数的第M帧第I环的真光子数,DRTCE(7,I)为在经过统计了环真光子数的第7帧第I探测环真光子数。

所述用环真光子数门控方法进行呼吸运动门控校正方法是利用PET环真光子数会随着肺的运动而发生相应变化的特征来进行PET呼吸运动门控校正的技术。

所述用环真光子数门控方法进行呼吸运动门控校正方法是通过分析处理PET各个环内真光子数的分布的差异性来进行呼吸运动门控校正的技术。

本发明的原理为:环真光子数呼吸运动门控方法是利用正电子发射型计算机断层现象(PET)环真光子数分布会随着肺的运动而发生相应变化的特征进行PET呼吸运动门控校正,PET扫描器主要由闪烁晶体探测器(scintillationdetector)和光电倍增管(photomultipliertube,PMT)组成。多个探测器和光电倍增管组成一个环,多个环组成一个PET扫描器。人体组织、器官在PET扫描器内进行扫描时,记录符合响应事件(lineofresponse,LOR)的一对探测器的位置分布有两种可能:两个探测器都在同一个环内;两个探测器在不同的环中。当体模在PET扫描器内位置发生变化时,在相同的时间间隔和单位放射性浓度下PET各个环内真光子数(真符合响应事件数)的分布是会发生相应变化的,如图2所示,图2为理想情况下,体模在由8个环组成的PET扫描器中运动及其相应的真光子数分布情况。从第1帧到第4帧,体模在PET扫描器内从右向左运动,每次运动距离为一个环的宽度,其环真光子数分布的峰值的位置也相应的从右向左移动,每次移动距离为一个环的宽度。当圆柱体每次运动到某一固定的位置时,在相同时间隔和单位放射性浓度下,PET的各个环内真光子数的分布情况与之前圆柱体在这一位置的环真光子数分布一样或相差不大。所以可通过分析PET不同帧的环真光子数的分布是否相似来确定圆柱体在PET内的位置是否相同或相差不大。

本发明的有益效果是:本发明所述技术不需要额外的添加辅助装置、算法简单、自动独立操作,从而提高PET呼吸运动校正的效率,运算速度快、精确度高,能有效的能有效的减少了运动伪影,充分的利用原始数据所包含的呼吸运动信息,提高了PET三维重建图像的清晰度,能更准确的测量出体模的真实大小和位置,可在PET、PET/CT、PET-CT-MRI等设备的临床诊断工作中得到广泛的应用。

附图说明

图1是本发明中的流程图;

图2是本发明为理想情况下圆柱体在由8个环组成的PET扫描器中运动及其相应的真光子数分布情况示意图;

图3为两个同步运动且相对称的圆柱体在一个运动周期(5s)内8个不同帧的环真光子数分布情况,括号内的数据为以第7帧为参考帧,分别与各帧环真光子数比较得出的绝对误差值;

图4为两个同步运动且相对称的圆柱体三维重建结果图,其中门控图像为使用本发明对原始扫描数据进行分析处理后的三维重建图像。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例,对本发明作进一步说明。

实施例1:如图1-4示,一种用环真光子数门控方法进行呼吸运动门控校正方法,首先获取PET扫描结果为列表模型格式的数据;将这些数据按一个固定时间间隔划分为N帧;在每帧的数据中,对PET每个环在单位放射性浓度下的环真光子数进行统计;在经过统计了环真光子数的所有帧中,选取其中一帧作为参考帧,用此参考帧分别与其他统计了环真光子数的所有帧的环真光子数进行比较,得出其他帧的环真光子数与参考帧的环真光子数的绝对误差;选定一个阈值,将其他帧的环真光子数与参考帧的环真光子数的绝对误差与此阈值进行比较,把满足绝对误差小于阈值的帧的所有数据放在一起形成一份新的列表模型数据;然后将得到的新的列表模型数据进行三维重建,这样就得到一幅清晰的门控校正后的PET图像。

所述用环真光子数门控方法进行呼吸运动门控校正方法具体步骤如下:

A、获取PET扫描结果为列表模型格式的数据;当病人进行胸腹部PET扫描检查,把扫描的结果以列表模型数据输出;

B、将这些数据按一个固定时间间隔划分为N帧;

C、在每帧的数据中,对PET每个环在单位放射性浓度下的环真光子数进行统计,即第M帧第I环真光子数=第M帧第I环真光子总计数/第M帧放射性浓度;

其中M为在经过统计了环真光子数的帧的编号,I为PET扫描器的探测环编号;

D、在经过统计了环真光子数的所有帧中,选取其中一帧作为参考帧,用此参考帧分别与其他统计了环真光子数的所有帧的环真光子数进行比较,得出其他帧的环真光子数与参考帧的环真光子数的绝对误差;选取其中一帧作为参考帧,这里的一帧可选统计了环真光子数的所有帧中的其中任意一帧;

E、选定一个阈值,将其他帧的环真光子数与参考帧的环真光子数的绝对误差与此阈值进行比较,把满足绝对误差小于阈值的帧的所有数据放在一起形成一份新的列表模型数据;选定阈值时,对所有的绝对误差值进行分析,拟合为一条曲线,求曲线的二阶导数,选取使二阶导数为零的绝对误差值作为阈值;

F、将得到的新的列表模型数据进行三维重建,这样就得到一幅清晰的门控校正后的PET图像。

所述步骤B中,固定时间间隔可选取200ms,N=PET扫描时间/200ms,N为正整数,如不为整数,则向零方向取整。

所述步骤D中,具体的选择第7帧为参考帧,用第7帧分别与其他统计了环真光子数的所有帧的环真光子数进行比较,得出其他帧的环真光子数与第7帧的环真光子数的绝对误差:

式中,M为在经过统计了环真光子数的帧的编号,I为PET扫描器的探测环编号,DRTCE(M,I)为在经过统计了环真光子数的第M帧第I环的真光子数,DRTCE(7,I)为在经过统计了环真光子数的第7帧第I探测环真光子数。

所述用环真光子数门控方法进行呼吸运动门控校正方法是利用PET环真光子数会随着肺的运动而发生相应变化的特征来进行PET呼吸运动门控校正的技术。

所述用环真光子数门控方法进行呼吸运动门控校正方法是通过分析处理PET各个环内真光子数的分布的差异性来进行呼吸运动门控校正的技术。

实施例2:如图1-4示,一种用环真光子数门控方法进行呼吸运动门控校正方法,首先获取PET扫描结果为列表模型格式的数据;将这些数据按一个固定时间间隔划分为N帧;在每帧的数据中,对PET每个环在单位放射性浓度下的环真光子数进行统计;在经过统计了环真光子数的所有帧中,选取其中一帧作为参考帧,用此参考帧分别与其他统计了环真光子数的所有帧的环真光子数进行比较,得出其他帧的环真光子数与参考帧的环真光子数的绝对误差;选定一个阈值,将其他帧的环真光子数与参考帧的环真光子数的绝对误差与此阈值进行比较,把满足绝对误差小于阈值的帧的所有数据放在一起形成一份新的列表模型数据;然后将得到的新的列表模型数据进行三维重建,这样就得到一幅清晰的门控校正后的PET图像。

所述用环真光子数门控方法进行呼吸运动门控校正方法具体步骤如下:

A、获取PET扫描结果为列表模型格式的数据;当病人进行胸腹部PET扫描检查,把扫描的结果以列表模型数据输出;

B、将这些数据按一个固定时间间隔划分为N帧;固定时间间隔可选取200ms,N=PET扫描时间/200ms,N为正整数,如不为整数,则向零方向取整,此实施例取PET扫描时间为20s,那么N=PET扫描时间/200ms=100;

C、在每帧的数据中,对PET每个环在单位放射性浓度下的环真光子数进行统计,即第M帧第I环真光子数=第M帧第I环真光子总计数/第M帧放射性浓度;

其中M为在经过统计了环真光子数的帧的编号,I为PET扫描器的探测环编号,根据步骤B,在此实施例中M为1到100,因为实验的PET设备只有18个环,所以I为1到18;

图3为对两个同步运动且相对称的圆柱体在PET扫描器内运动的列表模型数据进行真光子数统计后,展示一个运动周期内8个不同帧的环真光子数分布情况;

D、在经过统计了环真光子数的所有帧中,选取其中一帧作为参考帧,用此参考帧分别与其他统计了环真光子数的所有帧的环真光子数进行比较,得出其他帧的环真光子数与参考帧的环真光子数的绝对误差;选取其中一帧作为参考帧,这里的一帧可选统计了环真光子数的所有帧中的其中任意一帧;具体的选择第7帧为参考帧,用第7帧分别与其他统计了环真光子数的所有帧的环真光子数进行比较,得出其他帧的环真光子数与第7帧的环真光子数的绝对误差:

式中,M为在经过统计了环真光子数的帧的编号,I为PET扫描器的探测环编号,DRTCE(M,I)为在经过统计了环真光子数的第M帧第I环的真光子数,DRTCE(7,I)为在经过统计了环真光子数的第7帧第I探测环真光子数;

在图3中选取第7帧为参考帧,用第7帧的环真光子数分别与其它帧进行比较,得到相应的绝对误差(图3中括号内的值)。

E、选定一个阈值,将其他帧的环真光子数与参考帧的环真光子数的绝对误差与此阈值进行比较,把满足绝对误差小于阈值的帧的所有数据放在一起形成一份新的列表模型数据;选定阈值时,对所有的绝对误差值进行分析,拟合为一条曲线,求曲线的二阶导数,选取使二阶导数为零的绝对误差值作为阈值,此实施例中阈值为0.02000;

F、将得到的新的列表模型数据进行三维重建,这样就得到一幅清晰的门控校正后的PET图像。

所述用环真光子数门控方法进行呼吸运动门控校正方法是利用PET环真光子数会随着肺的运动而发生相应变化的特征来进行PET呼吸运动门控校正的技术。

所述用环真光子数门控方法进行呼吸运动门控校正方法是通过分析处理PET各个环内真光子数的分布的差异性来进行呼吸运动门控校正的技术。

图4展示了两个同步运动且相对称圆柱体仿真呼吸运动门控校正实验的三维重建图像,其中静态列为圆柱体在扫描器内静止不动的三维重建图像,运动模糊列为圆柱体在扫描器内周期运动的三维重建图像,门控列为使用本发明对PET扫描的列表模型数据进行呼吸运动校正后的三维重建图像。

图4中使用本发明用环真光子数门控方法进行呼吸运动门控校正方法之后的图像(冠状面、矢状面)中的圆柱的形状、大小和位置,接近于静态的图像中圆柱体的形状、大小和位置。结果证明使用环真光子数呼吸运动门控校正技术能有效地减少呼吸运动伪影,提高图像的清晰度,能准确地测量出两相对称圆柱体的真实大小和位置。

上面结合附图对本发明的具体实施例作了详细说明,但是本发明并不限于上述实施例,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

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1、(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201410199789.8 (22)申请日 2014.05.13 A61B 6/03(2006.01) A61B 6/00(2006.01) (73)专利权人 昆明理工大学 地址 650093 云南省昆明市五华区学府路 253 号 (72)发明人 贺建峰 崔锐 US 2007/0238951 A1,2007.10.11, CN 102100565 A,2011.06.22, US 2009/0253980 A1,2009.10.08, CN 101658426 A,2010.03.03, 贺建峰 . 数字几何体模仿真呼吸运动 .系 统仿。

2、真学报 .2010, 第 22 卷 ( 第 9 期 ), (54) 发明名称 一种用环真光子数门控方法进行呼吸运动门 控校正方法 (57) 摘要 本发明涉及一种用环真光子数门控方法进行 呼吸运动门控校正方法, 属于核医学成像技术领 域。本发明获取 PET 扫描结果为列表模型格式的 数据 ; 将数据划分为 N 帧 ; 在每帧的数据中, 统计 PET 每个环的环真光子数 ; 选其中一帧为参考帧, 用参考帧分别与其他所有帧的环真光子数进行比 较, 得出其他帧与参考帧的环真光子数的绝对误 差 ; 选一个阈值, 将其他帧与参考帧的环真光子 数的绝对误差与此阈值比较, 把满足绝对误差小 于阈值的帧放在一起。

3、形成一份新的列表模型数 据 ; 然后将新的列表模型数据进行三维重建, 就 得到一幅清晰的门控校正后的 PET 图像。本发明 不需要额外的添加辅助装置、 算法简单、 自动独立 操作, 从而提高 PET 呼吸运动校正的效率。 (51)Int.Cl. (56)对比文件 审查员 蒋碧珠 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 104000618 B 2016.03.30 CN 104000618 B 1/2 页 2 1.一种用环真光子数门控方法进行呼吸运动门控校正方法, 其特征在于 : 首先获取 PET 扫描结果为列表模型格式的数据 ; 将这。

4、些数据按一个固定时间间隔划分为 N 帧 ; 在每 帧的数据中, 对 PET 每个环在单位放射性浓度下的环真光子数进行统计 ; 在经过统计了环 真光子数的所有帧中, 选取其中一帧作为参考帧, 用此参考帧分别与其他统计了环真光子 数的所有帧的环真光子数进行比较, 得出其他帧的环真光子数与参考帧的环真光子数的绝 对误差 ; 选定一个阈值, 将其他帧的环真光子数与参考帧的环真光子数的绝对误差与此阈 值进行比较, 把满足绝对误差小于阈值的帧的所有数据放在一起形成一份新的列表模型数 据 ; 然后将得到的新的列表模型数据进行三维重建, 这样就得到一幅清晰的门控校正后的 PET 图像。 2.根据权利要求 1 。

5、所述的用环真光子数门控方法进行呼吸运动门控校正方法, 其特征 在于 : 所述用环真光子数门控方法进行呼吸运动门控校正方法具体步骤如下 : A、 获取PET扫描结果为列表模型格式的数据 ; 当病人进行胸腹部PET扫描检查, 把扫描 的结果以列表模型数据输出 ; B、 将这些数据按一个固定时间间隔划分为 N 帧 ; C、 在每帧的数据中, 对 PET 每个环在单位放射性浓度下的环真光子数进行统计, 即第 M 帧第 I 环真光子数 = 第 M 帧第 I 环真光子总计数 / 第 M 帧放射性浓度 ; 其中 M 为在经过统计了环真光子数的帧的编号, I 为 PET 扫描器的探测环编号 ; D、 在经过统。

6、计了环真光子数的所有帧中, 选取其中一帧作为参考帧, 用此参考帧分别 与其他统计了环真光子数的所有帧的环真光子数进行比较, 得出其他帧的环真光子数与参 考帧的环真光子数的绝对误差 ; 选取其中一帧作为参考帧, 这里的一帧选统计了环真光子 数的所有帧中的其中任意一帧 ; E、 选定一个阈值, 将其他帧的环真光子数与参考帧的环真光子数的绝对误差与此阈 值进行比较, 把满足绝对误差小于阈值的帧的所有数据放在一起形成一份新的列表模型数 据 ; 选定阈值时, 对所有的绝对误差值进行分析, 拟合为一条曲线, 求曲线的二阶导数, 选取 使二阶导数为零的绝对误差值作为阈值 ; F、 将得到的新的列表模型数据进。

7、行三维重建, 这样就得到一幅清晰的门控校正后的 PET 图像。 3.根据权利要求 2 所述的用环真光子数门控方法进行呼吸运动门控校正方法, 其特征 在于 : 所述步骤 B 中, 固定时间间隔选取 200ms, N=PET 扫描时间 /200ms, N 为正整数, 如不 为整数, 则向零方向取整。 4.根据权利要求 2 所述的用环真光子数门控方法进行呼吸运动门控校正方法, 其特征 在于 : 所述步骤 D 中, 具体的选择第 7 帧为参考帧, 用第 7 帧分别与其他统计了环真光子数 的所有帧的环真光子数进行比较, 得出其他帧的环真光子数与第 7 帧的环真光子数的绝对 误差 : 式中, M 为在经过。

8、统计了环真光子数的帧的编号, I 为 PET 扫描器的探测环编号, DRTCE (M, I) 为在经过统计了环真光子数的第 M 帧第 I 环的真光子数, DRTCE(7, I) 为在经过统 计了环真光子数的第 7 帧第 I 探测环真光子数。 权 利 要 求 书 CN 104000618 B 2 2/2 页 3 5.根据权利要求 1 所述的用环真光子数门控方法进行呼吸运动门控校正方法, 其特征 在于 : 所述用环真光子数门控方法进行呼吸运动门控校正方法是利用 PET 环真光子数会随 着肺的运动而发生相应变化的特征来进行 PET 呼吸运动门控校正的技术。 6.根据权利要求 1 所述的用环真光子数门。

9、控方法进行呼吸运动门控校正方法, 其特征 在于 : 所述用环真光子数门控方法进行呼吸运动门控校正方法是通过分析处理 PET 各个环 内真光子数的分布的差异性来进行呼吸运动门控校正的技术。 权 利 要 求 书 CN 104000618 B 3 1/6 页 4 一种用环真光子数门控方法进行呼吸运动门控校正方法 技术领域 0001 本发明涉及一种用环真光子数门控方法进行呼吸运动门控校正方法, 属于核医学 成像技术领域。 背景技术 0002 呼吸运动可导致 PET(Positron Emission Tomography) 和 PET/CT 胸腹部诊断图 像模糊不清, 从而导致低估 SUV(stand。

10、ardized uptake value) 值和高估病灶体积, 直接影 响临床医生对胸腹部肿瘤病灶的定性、 分期和对病变放射治疗计划的制定。 0003 为了减少呼吸运动对PET诊断图像的影响, 提高PET图像诊断的精确度, 在最近十 几年内许多专家、 学者深入研究并提出了各式各样的呼吸运动校正方法。其中呼吸运动门 控方法是一种应用最为广泛的呼吸运动校正方法。 呼吸运动门控方法可分为基于外界辅助 装置 (hardware-driven) 的门控方法和基于原始数据 (data-driven) 的门控方法。 0004 基于外部辅助装置的门控方法是在 PET 扫描时通过添加外界辅助装置来监测病 人一项。

11、或几项生理参数的变化值, 从而估计呼吸运动并进行门控校正。现有的外部辅助门 控装置有 : 实时呼吸气流流速计 , 心电图 , 实时位置监控系统 (RPM) , 压力传感器, 呼吸温 度传感器等。 0005 基于原始数据的门控方法是通过分析 PET 扫描的原始数据与呼吸运动的相关关 系来进行呼吸运动门控。现有的基于原始数据的门控方法有 : 后验门控方法, 在一组 3D 的 SPET 和 PET 切片数据中估计刚体运动的门控方法, 利用运动的高吸收病灶 (质心点) 在 z 轴 上的活度分布来进行运动校正的门控方法, 系统灵敏度门控 (GSG) 方法, 光流法呼吸运动门 控方法, 区域正弦图波动门控。

12、 (SRF) 方法, 片段质心方法门控方法等。 0006 现有的门控方法中, 有的门控方法需要额外的添加辅助装置来进行呼吸运动门控 校正, 有的门控方法需要手动的去定义感兴趣区域, 有的算法比较复杂, 有的没有充分的利 用原始数据所包含的呼吸运动信息等。所以导致 PET 或 PET/CT 呼吸运动校正效率低下, 精 确度不高。 发明内容 0007 本发明要解决的技术问题是 : 本发明提供一种基于环真光子数的呼吸运动门控校 正技术来克服上述现有的呼吸运动校正技术算法复杂、 效率低下, 精确度不高的问题, 本发 明是用PET环真光子数会随着肺的运动而发生相应变化的特征来进行PET呼吸运动门控校 正。

13、的技术, 可有效地减少 PET 图像的呼吸运动伪影, 使肺肿瘤的形状、 大小和位置接近静止 状态。 0008 本发明用环真光子数门控方法进行呼吸运动门控校正方法是这样实现的 : 首先获 取 PET 扫描结果为列表模型格式的数据 ; 将这些数据按一个固定时间间隔划分为 N 帧 ; 在 每帧的数据中, 对 PET 每个环在单位放射性浓度下的环真光子数进行统计 ; 在经过统计了 环真光子数的所有帧中, 选取其中一帧作为参考帧, 用此参考帧分别与其他统计了环真光 说 明 书 CN 104000618 B 4 2/6 页 5 子数的所有帧的环真光子数进行比较, 得出其他帧的环真光子数与参考帧的环真光子数。

14、的 绝对误差 ; 选定一个阈值, 将其他帧的环真光子数与参考帧的环真光子数的绝对误差与此 阈值进行比较, 把满足绝对误差小于阈值的帧的所有数据放在一起形成一份新的列表模型 数据 ; 然后将得到的新的列表模型数据进行三维重建, 这样就得到一幅清晰的门控校正后 的 PET 图像。 0009 所述用环真光子数门控方法进行呼吸运动门控校正方法具体步骤如下 : 0010 A、 获取PET扫描结果为列表模型格式的数据 ; 当病人进行胸腹部PET扫描检查, 把 扫描的结果以列表模型数据输出 ; 0011 B、 将这些数据按一个固定时间间隔划分为 N 帧 ; 0012 C、 在每帧的数据中, 对 PET 每个。

15、环在单位放射性浓度下的环真光子数进行统计, 即第 M 帧第 I 环真光子数 = 第 M 帧第 I 环真光子总计数 / 第 M 帧放射性浓度 ; 0013 其中 M 为在经过统计了环真光子数的帧的编号, I 为 PET 扫描器的探测环编号 ; 0014 D、 在经过统计了环真光子数的所有帧中, 选取其中一帧作为参考帧, 用此参考帧 分别与其他统计了环真光子数的所有帧的环真光子数进行比较, 得出其他帧的环真光子数 与参考帧的环真光子数的绝对误差 ; 选取其中一帧作为参考帧, 这里的一帧可选统计了环 真光子数的所有帧中的其中任意一帧 ; 0015 E、 选定一个阈值, 将其他帧的环真光子数与参考帧的。

16、环真光子数的绝对误差与此 阈值进行比较, 把满足绝对误差小于阈值的帧的所有数据放在一起形成一份新的列表模型 数据 ; 选定阈值时, 对所有的绝对误差值进行分析, 拟合为一条曲线, 求曲线的二阶导数, 选 取使二阶导数为零的绝对误差值作为阈值 ; 0016 F、 将得到的新的列表模型数据进行三维重建, 这样就得到一幅清晰的门控校正后 的 PET 图像。 0017 所述步骤 B 中, 固定时间间隔可选取 200ms, N=PET 扫描时间 /200ms, N 为正整数, 如不为整数, 则向零方向取整。 0018 所述步骤 D 中, 具体的选择第 7 帧为参考帧, 用第 7 帧分别与其他统计了环真光。

17、子 数的所有帧的环真光子数进行比较, 得出其他帧的环真光子数与第 7 帧的环真光子数的绝 对误差 : 0019 0020 式中, M 为在经过统计了环真光子数的帧的编号, I 为 PET 扫描器的探测环编号, DRTCE(M, I) 为在经过统计了环真光子数的第 M 帧第 I 环的真光子数, DRTCE(7, I) 为在 经过统计了环真光子数的第 7 帧第 I 探测环真光子数。 0021 所述用环真光子数门控方法进行呼吸运动门控校正方法是利用 PET 环真光子数 会随着肺的运动而发生相应变化的特征来进行 PET 呼吸运动门控校正的技术。 0022 所述用环真光子数门控方法进行呼吸运动门控校正方。

18、法是通过分析处理 PET 各 个环内真光子数的分布的差异性来进行呼吸运动门控校正的技术。 0023 本发明的原理为 : 环真光子数呼吸运动门控方法是利用正电子发射型计算机断 层现象 (PET) 环真光子数分布会随着肺的运动而发生相应变化的特征进行 PET 呼吸运动 说 明 书 CN 104000618 B 5 3/6 页 6 门控校正, PET 扫描器主要由闪烁晶体探测器 (scintillation detector) 和光电倍增管 (photomultiplier tube, PMT) 组成。多个探测器和光电倍增管组成一个环, 多个环组成一 个 PET 扫描器。人体组织、 器官在 PET 。

19、扫描器内进行扫描时, 记录符合响应事件 (line of response, LOR) 的一对探测器的位置分布有两种可能 : 两个探测器都在同一个环内 ; 两个 探测器在不同的环中。当体模在 PET 扫描器内位置发生变化时, 在相同的时间间隔和单位 放射性浓度下 PET 各个环内真光子数 (真符合响应事件数) 的分布是会发生相应变化的, 如 图 2 所示, 图 2 为理想情况下, 体模在由 8 个环组成的 PET 扫描器中运动及其相应的真光子 数分布情况。从第 1 帧到第 4 帧, 体模在 PET 扫描器内从右向左运动, 每次运动距离为一个 环的宽度, 其环真光子数分布的峰值的位置也相应的从右。

20、向左移动, 每次移动距离为一个 环的宽度。当圆柱体每次运动到某一固定的位置时, 在相同时间隔和单位放射性浓度下, PET 的各个环内真光子数的分布情况与之前圆柱体在这一位置的环真光子数分布一样或相 差不大。所以可通过分析 PET 不同帧的环真光子数的分布是否相似来确定圆柱体在 PET 内 的位置是否相同或相差不大。 0024 本发明的有益效果是 : 本发明所述技术不需要额外的添加辅助装置、 算法简单、 自 动独立操作, 从而提高 PET 呼吸运动校正的效率, 运算速度快、 精确度高, 能有效的能有效 的减少了运动伪影, 充分的利用原始数据所包含的呼吸运动信息, 提高了 PET 三维重建图 像的。

21、清晰度, 能更准确的测量出体模的真实大小和位置, 可在 PET、 PET/CT、 PET-CT-MRI 等 设备的临床诊断工作中得到广泛的应用。 附图说明 0025 图 1 是本发明中的流程图 ; 0026 图 2 是本发明为理想情况下圆柱体在由 8 个环组成的 PET 扫描器中运动及其相应 的真光子数分布情况示意图 ; 0027 图 3 为两个同步运动且相对称的圆柱体在一个运动周期 (5s) 内 8 个不同帧的环 真光子数分布情况, 括号内的数据为以第 7 帧为参考帧, 分别与各帧环真光子数比较得出 的绝对误差值 ; 0028 图 4 为两个同步运动且相对称的圆柱体三维重建结果图, 其中门控。

22、图像为使用本 发明对原始扫描数据进行分析处理后的三维重建图像。 具体实施方式 0029 下面结合附图和具体实施例, 对本发明作进一步说明。 0030 实施例 1 : 如图 1-4 示, 一种用环真光子数门控方法进行呼吸运动门控校正方法, 首先获取 PET 扫描结果为列表模型格式的数据 ; 将这些数据按一个固定时间间隔划分为 N 帧 ; 在每帧的数据中, 对 PET 每个环在单位放射性浓度下的环真光子数进行统计 ; 在经过统 计了环真光子数的所有帧中, 选取其中一帧作为参考帧, 用此参考帧分别与其他统计了环 真光子数的所有帧的环真光子数进行比较, 得出其他帧的环真光子数与参考帧的环真光子 数的绝。

23、对误差 ; 选定一个阈值, 将其他帧的环真光子数与参考帧的环真光子数的绝对误差 与此阈值进行比较, 把满足绝对误差小于阈值的帧的所有数据放在一起形成一份新的列表 模型数据 ; 然后将得到的新的列表模型数据进行三维重建, 这样就得到一幅清晰的门控校 说 明 书 CN 104000618 B 6 4/6 页 7 正后的 PET 图像。 0031 所述用环真光子数门控方法进行呼吸运动门控校正方法具体步骤如下 : 0032 A、 获取PET扫描结果为列表模型格式的数据 ; 当病人进行胸腹部PET扫描检查, 把 扫描的结果以列表模型数据输出 ; 0033 B、 将这些数据按一个固定时间间隔划分为 N 帧。

24、 ; 0034 C、 在每帧的数据中, 对 PET 每个环在单位放射性浓度下的环真光子数进行统计, 即第 M 帧第 I 环真光子数 = 第 M 帧第 I 环真光子总计数 / 第 M 帧放射性浓度 ; 0035 其中 M 为在经过统计了环真光子数的帧的编号, I 为 PET 扫描器的探测环编号 ; 0036 D、 在经过统计了环真光子数的所有帧中, 选取其中一帧作为参考帧, 用此参考帧 分别与其他统计了环真光子数的所有帧的环真光子数进行比较, 得出其他帧的环真光子数 与参考帧的环真光子数的绝对误差 ; 选取其中一帧作为参考帧, 这里的一帧可选统计了环 真光子数的所有帧中的其中任意一帧 ; 003。

25、7 E、 选定一个阈值, 将其他帧的环真光子数与参考帧的环真光子数的绝对误差与此 阈值进行比较, 把满足绝对误差小于阈值的帧的所有数据放在一起形成一份新的列表模型 数据 ; 选定阈值时, 对所有的绝对误差值进行分析, 拟合为一条曲线, 求曲线的二阶导数, 选 取使二阶导数为零的绝对误差值作为阈值 ; 0038 F、 将得到的新的列表模型数据进行三维重建, 这样就得到一幅清晰的门控校正后 的 PET 图像。 0039 所述步骤 B 中, 固定时间间隔可选取 200ms, N=PET 扫描时间 /200ms, N 为正整数, 如不为整数, 则向零方向取整。 0040 所述步骤 D 中, 具体的选择。

26、第 7 帧为参考帧, 用第 7 帧分别与其他统计了环真光子 数的所有帧的环真光子数进行比较, 得出其他帧的环真光子数与第 7 帧的环真光子数的绝 对误差 : 0041 0042 式中, M 为在经过统计了环真光子数的帧的编号, I 为 PET 扫描器的探测环编号, DRTCE(M, I) 为在经过统计了环真光子数的第 M 帧第 I 环的真光子数, DRTCE(7, I) 为在 经过统计了环真光子数的第 7 帧第 I 探测环真光子数。 0043 所述用环真光子数门控方法进行呼吸运动门控校正方法是利用 PET 环真光子数 会随着肺的运动而发生相应变化的特征来进行 PET 呼吸运动门控校正的技术。 。

27、0044 所述用环真光子数门控方法进行呼吸运动门控校正方法是通过分析处理 PET 各 个环内真光子数的分布的差异性来进行呼吸运动门控校正的技术。 0045 实施例 2 : 如图 1-4 示, 一种用环真光子数门控方法进行呼吸运动门控校正方法, 首先获取 PET 扫描结果为列表模型格式的数据 ; 将这些数据按一个固定时间间隔划分为 N 帧 ; 在每帧的数据中, 对 PET 每个环在单位放射性浓度下的环真光子数进行统计 ; 在经过统 计了环真光子数的所有帧中, 选取其中一帧作为参考帧, 用此参考帧分别与其他统计了环 真光子数的所有帧的环真光子数进行比较, 得出其他帧的环真光子数与参考帧的环真光子 。

28、数的绝对误差 ; 选定一个阈值, 将其他帧的环真光子数与参考帧的环真光子数的绝对误差 说 明 书 CN 104000618 B 7 5/6 页 8 与此阈值进行比较, 把满足绝对误差小于阈值的帧的所有数据放在一起形成一份新的列表 模型数据 ; 然后将得到的新的列表模型数据进行三维重建, 这样就得到一幅清晰的门控校 正后的 PET 图像。 0046 所述用环真光子数门控方法进行呼吸运动门控校正方法具体步骤如下 : 0047 A、 获取PET扫描结果为列表模型格式的数据 ; 当病人进行胸腹部PET扫描检查, 把 扫描的结果以列表模型数据输出 ; 0048 B、 将这些数据按一个固定时间间隔划分为 。

29、N 帧 ; 固定时间间隔可选取 200ms, N=PET 扫描时间 /200ms, N 为正整数, 如不为整数, 则向零方向取整, 此实施例取 PET 扫描时 间为 20s, 那么 N=PET 扫描时间 /200ms=100 ; 0049 C、 在每帧的数据中, 对 PET 每个环在单位放射性浓度下的环真光子数进行统计, 即第 M 帧第 I 环真光子数 = 第 M 帧第 I 环真光子总计数 / 第 M 帧放射性浓度 ; 0050 其中 M 为在经过统计了环真光子数的帧的编号, I 为 PET 扫描器的探测环编号, 根 据步骤 B, 在此实施例中 M 为 1 到 100, 因为实验的 PET 设。

30、备只有 18 个环, 所以 I 为 1 到 18 ; 0051 图3为对两个同步运动且相对称的圆柱体在PET扫描器内运动的列表模型数据进 行真光子数统计后, 展示一个运动周期内 8 个不同帧的环真光子数分布情况 ; 0052 D、 在经过统计了环真光子数的所有帧中, 选取其中一帧作为参考帧, 用此参考帧 分别与其他统计了环真光子数的所有帧的环真光子数进行比较, 得出其他帧的环真光子数 与参考帧的环真光子数的绝对误差 ; 选取其中一帧作为参考帧, 这里的一帧可选统计了环 真光子数的所有帧中的其中任意一帧 ; 具体的选择第7帧为参考帧, 用第7帧分别与其他统 计了环真光子数的所有帧的环真光子数进行。

31、比较, 得出其他帧的环真光子数与第 7 帧的环 真光子数的绝对误差 : 0053 0054 式中, M 为在经过统计了环真光子数的帧的编号, I 为 PET 扫描器的探测环编号, DRTCE(M, I) 为在经过统计了环真光子数的第 M 帧第 I 环的真光子数, DRTCE(7, I) 为在 经过统计了环真光子数的第 7 帧第 I 探测环真光子数 ; 0055 在图 3 中选取第 7 帧为参考帧, 用第 7 帧的环真光子数分别与其它帧进行比较, 得 到相应的绝对误差 (图 3 中括号内的值) 。 0056 E、 选定一个阈值, 将其他帧的环真光子数与参考帧的环真光子数的绝对误差与此 阈值进行比。

32、较, 把满足绝对误差小于阈值的帧的所有数据放在一起形成一份新的列表模型 数据 ; 选定阈值时, 对所有的绝对误差值进行分析, 拟合为一条曲线, 求曲线的二阶导数, 选 取使二阶导数为零的绝对误差值作为阈值, 此实施例中阈值为 0.02000 ; 0057 F、 将得到的新的列表模型数据进行三维重建, 这样就得到一幅清晰的门控校正后 的 PET 图像。 0058 所述用环真光子数门控方法进行呼吸运动门控校正方法是利用 PET 环真光子数 会随着肺的运动而发生相应变化的特征来进行 PET 呼吸运动门控校正的技术。 0059 所述用环真光子数门控方法进行呼吸运动门控校正方法是通过分析处理 PET 各。

33、 个环内真光子数的分布的差异性来进行呼吸运动门控校正的技术。 说 明 书 CN 104000618 B 8 6/6 页 9 0060 图 4 展示了两个同步运动且相对称圆柱体仿真呼吸运动门控校正实验的三维重 建图像, 其中静态列为圆柱体在扫描器内静止不动的三维重建图像, 运动模糊列为圆柱体 在扫描器内周期运动的三维重建图像, 门控列为使用本发明对 PET 扫描的列表模型数据进 行呼吸运动校正后的三维重建图像。 0061 图 4 中使用本发明用环真光子数门控方法进行呼吸运动门控校正方法之后的图 像 (冠状面、 矢状面) 中的圆柱的形状、 大小和位置, 接近于静态的图像中圆柱体的形状、 大 小和位。

34、置。结果证明使用环真光子数呼吸运动门控校正技术能有效地减少呼吸运动伪影, 提高图像的清晰度, 能准确地测量出两相对称圆柱体的真实大小和位置。 0062 上面结合附图对本发明的具体实施例作了详细说明, 但是本发明并不限于上述实 施例, 在本领域普通技术人员所具备的知识范围内, 还可以在不脱离本发明宗旨的前提下 作出各种变化。 说 明 书 CN 104000618 B 9 1/3 页 10 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 104000618 B 10 2/3 页 11 图 3 说 明 书 附 图 CN 104000618 B 11 3/3 页 12 图 4 说 明 书 附 图 CN 104000618 B 12 。

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