本公開涉及正電子斷層成像(pet)技術(shù)，具體而言，涉及用于正電子斷層成像的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

正電子斷層成像(pet：positronemissiontomography)在核醫(yī)學(xué)領(lǐng)域是重要的斷層成像設(shè)備，現(xiàn)已廣泛的應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的診斷和研究。pet可以有效探測(cè)注入生物體內(nèi)的標(biāo)記有放射性示蹤原子藥物的分布。

pet利用正電子湮滅產(chǎn)生一對(duì)能量相同、方向相反的伽馬光子的符合探測(cè)來確定湮滅發(fā)生的物理位置。用于pet系統(tǒng)的探測(cè)器一般可包括閃爍晶體、光電倍增管和前端電子學(xué)部分。當(dāng)前pet探測(cè)器系統(tǒng)通常使用硅酸釔镥(lutetium-yttriumoxyorthosilicate,lyso)晶體條陣列。在應(yīng)用pet時(shí)，將帶有放射性核素的藥物注入例如人體，帶有放射性核素的藥物在人體內(nèi)發(fā)生衰變產(chǎn)生正電子，正電子與人體中的負(fù)電子發(fā)生湮滅反應(yīng)，產(chǎn)生兩個(gè)背對(duì)背的伽馬光子。兩個(gè)伽馬光子入射到探測(cè)器的晶體表面，由于伽馬光子具有較高能量，入射光子會(huì)穿過晶體一定深度后，與晶體發(fā)生相互作用產(chǎn)生大量低能閃爍光子。伽馬光子在一晶體條中發(fā)生能量沉積后，該晶體條的位置即為系統(tǒng)輸出的探測(cè)到伽馬光子的晶體位置。對(duì)于伽馬光子對(duì)，兩個(gè)能量沉積晶體條的連線稱之為符合響應(yīng)線(lineofresponse,lor)。理論上，放射源的位置一般可被認(rèn)為在符合響應(yīng)線上，即在伽馬光子對(duì)入射晶體條的連線上。利用lor，通過數(shù)據(jù)處理，可以得到重建圖像。

然而，由于伽馬光子具有511kev的能量，其在晶體條陣列中具有顯著穿透效應(yīng)，即深度作用效應(yīng)(depthofinteraction,doi)。因此，探測(cè)到入射伽馬光子的晶體條位置可能并非是光子入射晶體條的位置，由此帶來lor定位的不準(zhǔn)確，降低了重建圖像的分辨率。例如，如果由產(chǎn)生閃爍光子的兩個(gè)晶體條的端面中心點(diǎn)的連線來確定lor，這時(shí)lor的定位可能是錯(cuò)誤的，因?yàn)槿肷滟ゑR光子是穿過晶體一定深度后與晶體發(fā)生相互作用產(chǎn)生大量低能閃爍光子，而非在晶體表面的中心點(diǎn)產(chǎn)生閃爍光子?？紤]到入射角度的因素，越靠近探測(cè)視野邊緣，doi效應(yīng)越嚴(yán)重，即造成重建圖像分辨率在視野(fieldofview,fov)邊緣嚴(yán)重下降。

點(diǎn)擴(kuò)展響應(yīng)函數(shù)(psf：pointspreadfunction)用于描述伽馬光子在晶體條陣列中的擴(kuò)展分布。在生成系統(tǒng)矩陣時(shí)加入psf信息，可有效減弱doi效應(yīng)對(duì)重建圖像的影響。基于psf信息的系統(tǒng)矩陣的獲取主要有解析計(jì)算法、實(shí)驗(yàn)法和蒙特卡羅模擬法。

但是，仍然需要改進(jìn)的系統(tǒng)矩陣生成方法以提高系統(tǒng)的空間分辨率。

在所述背景技術(shù)部分公開的上述信息僅用于加強(qiáng)對(duì)本公開的背景的理解，因此它可以包括不構(gòu)成對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本申請(qǐng)公開一種用于正電子斷層成像的方法和圖像重建方法及系統(tǒng)，能夠提高系統(tǒng)的空間分辨率。

本公開的其他特性和優(yōu)點(diǎn)將通過下面的詳細(xì)描述變得顯然，或部分地通過本公開的實(shí)踐而習(xí)得。

根據(jù)本公開的一個(gè)方面，提供一種用于正電子斷層成像的方法，該方法用于獲得晶體陣列的光子入射響應(yīng)分布，其特征在于，該方法包括：

將所述晶體陣列的各晶體條基于入射面連續(xù)等分為多個(gè)入射部分；

將入射角度范圍等分為多個(gè)角度部分；

對(duì)各個(gè)入射部分及各個(gè)角度部分，利用模擬軟件進(jìn)行光子入射模擬，得到響應(yīng)占比：

pn-ij＝nn-ij/ntotal-ij

其中，pn-ij為在第i個(gè)入射部分、第j個(gè)角度部分下，晶體陣列中第n個(gè)晶體條的響應(yīng)占比，nn-ij為在第i個(gè)入射部分、第j個(gè)角度部分下，晶體陣列中第n個(gè)晶體條的響應(yīng)計(jì)數(shù)，ntotal-ij為在第i個(gè)入射部分、第j個(gè)角度部分下，晶體陣列的有效探測(cè)總計(jì)數(shù)。

根據(jù)一些實(shí)施例，前述方法還包括獲得光子穿透所述晶體陣列入射到與所述晶體陣列相鄰設(shè)置的第二晶體陣列的第二入射響應(yīng)分布，所述晶體陣列與所述第二晶體陣列的入射面之間具有夾角n為大于2的整數(shù)。

根據(jù)一些實(shí)施例，所述第二入射響應(yīng)分布通過模擬方法得到。

根據(jù)一些實(shí)施例，所述第二入射響應(yīng)分布根據(jù)利用前述方法得到的光子入射響應(yīng)分布通過下式得到：

n＝ap¹/λ，

其中，β為光子相對(duì)所述第二晶體陣列的入射面的虛擬入射角，α為光子相對(duì)所述晶體陣列的入射面的入射角，k表示基于角度步長(zhǎng)δ的第k個(gè)角度部分，ap¹為所述第二晶體陣列的入射面延長(zhǎng)到虛擬入射點(diǎn)p¹的距離，cp⁰為光子在所述晶體陣列的入射點(diǎn)p⁰到所述晶體陣列與所述第二晶體陣列相鄰的邊緣的距離，n為光子到所述第二晶體陣列的虛擬入射晶體條編號(hào)，m表示光子到所述第二晶體陣列的晶體條n的第m個(gè)虛擬入射部分，m表示晶體條連續(xù)等分為m個(gè)入射部分，晶體陣列和第二晶體陣列的設(shè)置平面內(nèi)晶體條橫斷面的寬度為λ，x為所述晶體陣列與所述第二晶體陣列之間的縫隙。

根據(jù)一些實(shí)施例，所述晶體陣列和所述第二晶體陣列對(duì)穿透入射的光子的響應(yīng)占比通過如下衰減公式得到：

其中，p0為所述晶體陣列中第n個(gè)晶體條的響應(yīng)占比，p1為所述第二晶體陣列中第m個(gè)晶體條的響應(yīng)占比，光子在所述晶體陣列中的行進(jìn)距離為λ0，光子在所述第二晶體陣列中的行進(jìn)距離為λ1，μ為光子在晶體中的吸收長(zhǎng)度，為所述第n個(gè)晶體條的入射響應(yīng)分布，為所述第m個(gè)晶體條的第二入射響應(yīng)分布。

根據(jù)一些實(shí)施例，前述方法還包括根據(jù)探測(cè)效率對(duì)所述響應(yīng)占比進(jìn)行修正，修正后的響應(yīng)占比為pn-ijηij，

其中ηij為探測(cè)效率因子，a為源活度，t為模擬時(shí)間。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于正電子斷層成像的圖像重建方法，其特征在于，包括：

通過前述任一項(xiàng)所述的方法獲得晶體陣列的光子入射響應(yīng)分布；

利用均一化擴(kuò)展模型計(jì)算預(yù)定像素位置的點(diǎn)源的各角度下各bin的最終占比；

利用所述最終占比得到系統(tǒng)矩陣；

利用所述系統(tǒng)矩陣對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建，

其中在所述均一化擴(kuò)展模型中，由于穿透效應(yīng)生成的擴(kuò)展lor為入射到相應(yīng)晶體陣列中的晶體條的任意組合，所述擴(kuò)展lor的占比為入射到相應(yīng)晶體陣列中的晶體條的響應(yīng)占比乘積，每一角度下每一條bin的最終占比為均一化擴(kuò)展模型下的同一條lor占比累計(jì)的結(jié)果。

根據(jù)一些實(shí)施例，利用所述最終占比得到系統(tǒng)矩陣包括：利用部分像素位置的點(diǎn)源的各角度下各bin的最終占比得到基礎(chǔ)矩陣，然后通過對(duì)稱性得到整個(gè)系統(tǒng)的系統(tǒng)矩陣。

根據(jù)一些實(shí)施例，利用所述最終占比得到系統(tǒng)矩陣包括：利用全部像素位置的點(diǎn)源的各角度下各bin的最終占比得到整個(gè)系統(tǒng)的系統(tǒng)矩陣。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于正電子斷層成像的圖像重建系統(tǒng)，包括：入射響應(yīng)模塊，用于獲得晶體陣列的光子入射響應(yīng)分布；均一化模塊，用于利用均一化擴(kuò)展模型計(jì)算預(yù)定像素位置的點(diǎn)源的各角度下各bin的最終占比；系統(tǒng)矩陣模塊，用于利用所述最終占比得到系統(tǒng)矩陣；圖像重建模塊，用于利用所述系統(tǒng)矩陣對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建。

根據(jù)本公開的一些實(shí)施例，充分考慮伽馬光子入射晶體條的角度和位置因素，生成的系統(tǒng)矩陣精確度高，能夠提高pet系統(tǒng)的空間分辨率。

根據(jù)本公開的另一些實(shí)施例，充分考慮陣列(block)的縫隙穿透效應(yīng)，使模型的構(gòu)建基本遵從系統(tǒng)實(shí)際物理結(jié)構(gòu)及物理規(guī)律，并結(jié)合模擬與解析計(jì)算的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)方法對(duì)pet設(shè)備的普適性、模擬結(jié)果的可移植性、以及系統(tǒng)矩陣的高精確性。

根據(jù)本公開的又一些實(shí)施例，考慮到探測(cè)效率的影響，對(duì)模型進(jìn)行修正，進(jìn)一步提高系統(tǒng)矩陣的精確性和系統(tǒng)的空間分辨率。

根據(jù)本公開的再一些實(shí)施例，通過均一化模型得到系統(tǒng)矩陣，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的空間分辨率。

附圖說明

通過參照附圖詳細(xì)描述其示例實(shí)施例，本公開的上述和其它特征及優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯。

圖1示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于獲得晶體陣列的光子入射響應(yīng)分布的方法；

圖2示出本發(fā)明實(shí)施例中使用的光子入射晶體陣列模型示意圖；

圖3示出了光子的穿透效應(yīng)導(dǎo)致響應(yīng)分布在相鄰的兩個(gè)陣列(block)上的示意圖；

圖4示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的均一化模型；

圖5示出lor擴(kuò)展效應(yīng)的示意圖；

圖6示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像重建方法；

圖7示出系統(tǒng)矩陣基礎(chǔ)區(qū)域及對(duì)稱性的示意圖；

圖8示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像重建系統(tǒng)；及

圖9示出采用本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)矩陣構(gòu)建方法重建的圖像(右圖)與傳統(tǒng)方法的重建圖像(左圖)的對(duì)比。

具體實(shí)施例

現(xiàn)在將參考附圖更全面地描述示例實(shí)施例。然而，示例實(shí)施例能夠以多種形式實(shí)施，且不應(yīng)被理解為限于在此闡述的實(shí)施例；相反，提供這些實(shí)施例使得本公開將全面和完整，并將示例實(shí)施例的構(gòu)思全面地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。在圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同或類似的部分，因而將省略對(duì)它們的重復(fù)描述。

此外，所描述的特征、結(jié)構(gòu)或特性可以以任何合適的方式結(jié)合在一個(gè)或更多實(shí)施例中。在下面的描述中，提供許多具體細(xì)節(jié)從而給出對(duì)本公開的實(shí)施例的充分理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到，可以實(shí)踐本公開的技術(shù)方案而沒有所述特定細(xì)節(jié)中的一個(gè)或更多，或者可以采用其它的方法、組元、材料、裝置、步驟等。在其它情況下，不詳細(xì)示出或描述公知結(jié)構(gòu)、方法、裝置、實(shí)現(xiàn)、材料或者操作以避免模糊本公開的各方面。

附圖中所示的方框圖僅僅是功能實(shí)體，不一定必須與物理上獨(dú)立的實(shí)體相對(duì)應(yīng)。即，可以采用軟件形式來實(shí)現(xiàn)這些功能實(shí)體，或在一個(gè)或多個(gè)硬件模塊或集成電路中實(shí)現(xiàn)這些功能實(shí)體，或在不同網(wǎng)絡(luò)和/或處理器裝置和/或微控制器裝置中實(shí)現(xiàn)這些功能實(shí)體。

附圖中所示的流程圖僅是示例性說明，不是必須包括所有的步驟。例如，有的步驟還可以分解，而有的步驟可以合并或部分合并，因此實(shí)際執(zhí)行的順序有可能根據(jù)實(shí)際情況改變。

圖1示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于獲得晶體陣列的光子入射響應(yīng)分布的方法，其用于正電子斷層成像。

圖2示出本發(fā)明實(shí)施例中使用的光子入射晶體陣列模型示意圖。

如圖1所示，在s110，將所述晶體陣列的各晶體條基于入射面連續(xù)等分為多個(gè)入射部分。例如，對(duì)于一維晶體陣列可記為n×1，對(duì)于二維晶體陣列記可為n×k。模擬模型可例如為圖2所示的一維晶體陣列的光子入射情況，但本發(fā)明不限于此。對(duì)于晶體條n，本發(fā)明將單個(gè)晶體連續(xù)等分為m個(gè)入射部分，即m個(gè)分位置，m大于1。

在s120，將入射角度范圍等分為多個(gè)角度部分。例如，如果將入射角度范圍設(shè)置為[0,δ]，角度步長(zhǎng)為δ，則總角度數(shù)為(δ+δ)/δ。入射角度范圍設(shè)置由有效視野(fov)決定，要求包括有效視野內(nèi)所有放射點(diǎn)發(fā)射伽馬光子的入射角度。對(duì)于單個(gè)晶體條的劃分及角度步長(zhǎng)可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)定。

在s130，對(duì)各個(gè)入射部分及各個(gè)角度部分，利用模擬軟件進(jìn)行光子入射模擬，得到響應(yīng)占比?？苫趃eant4applicationforemissiontomography(gate)蒙特卡羅模擬軟件對(duì)光子入射晶體陣列的擴(kuò)展分布進(jìn)行模擬，但本發(fā)明不限于此，也可以采用其他模擬軟件。模擬角度的設(shè)定可采用入射方向偏置法，或者其他方法如準(zhǔn)直器方向限定法。

對(duì)各個(gè)角度各個(gè)分位置,記模擬點(diǎn)源活度為a，模擬時(shí)間為t,則模擬計(jì)數(shù)為at。

對(duì)于入射晶體條，在晶體第i(i＝0,1,2…m-1)個(gè)分位置第j(j＝0,1,2…δ/δ)個(gè)角度下,晶體陣列各晶體條n(n＝1，2，...，n)的響應(yīng)計(jì)數(shù)分別為nn-ij,有效探測(cè)總計(jì)數(shù)為ntotal-ij。在第i個(gè)入射部分、第j個(gè)角度部分下，晶體陣列中第n個(gè)晶體條的響應(yīng)占比為pn-ij＝nn-ij/ntotal-ij。

圖3示出了光子的穿透效應(yīng)導(dǎo)致響應(yīng)分布在相鄰的兩個(gè)陣列(block)上的示意圖。

對(duì)于靠近晶體陣列邊緣且入射角度較大的情況，伽馬光子的穿透效應(yīng)可能導(dǎo)致響應(yīng)分布在相鄰的兩個(gè)晶體陣列上。如圖3所示，伽馬光子在晶體陣列block0的p⁰處入射，但由于穿透效應(yīng)，伽馬光子的能量也可能在臨近的晶體陣列block1上發(fā)生沉積，使得伽馬光子的探測(cè)位置發(fā)生顯著改變。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，充分考慮陣列的縫隙穿透效應(yīng)，使模型的構(gòu)建基本遵從系統(tǒng)實(shí)際物理結(jié)構(gòu)及物理規(guī)律，可以得到更精確的結(jié)果。具體而言，假設(shè)晶體陣列block0與相鄰晶體陣列block1的入射面之間具有夾角例如，環(huán)形pet系統(tǒng)內(nèi)晶體陣列的數(shù)目為n，本實(shí)施例的方法還包括獲得光子穿透晶體陣列block0入射到與晶體陣列block0相鄰設(shè)置的晶體陣列block1的入射響應(yīng)分布。易于理解，可以通過模擬方法得到相鄰晶體陣列block1的入射響應(yīng)分布。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，基于前述光子入射響應(yīng)分布提出了一種解析計(jì)算的方式，用以處理跨縫隙情況的響應(yīng)分布處理。如圖3所示，在本申請(qǐng)中，用ab、bc表示晶體陣列block0與block1之間的縫隙，即晶體陣列block0和block1的入射面的虛擬交線與晶體陣列block0、block1之間的距離，可令縫隙ab、bc為x，，p1為伽馬光子于block1延長(zhǎng)部分上的虛擬入射點(diǎn)，晶體陣列block0和晶體陣列block1的設(shè)置平面內(nèi)晶體條橫斷面的寬度為λ，β為光子相對(duì)于晶體陣列block1的入射面的虛擬入射角，α為光子相對(duì)晶體陣列block0的入射面的入射角，ap¹為晶體陣列block1的入射面延長(zhǎng)到虛擬入射點(diǎn)p¹的距離，cp⁰為光子在晶體陣列block0的入射點(diǎn)p⁰到晶體陣列block0與晶體陣列block1相鄰的邊緣的距離。

β如公式(1a)所示：

k表示基于角度步長(zhǎng)δ的第k個(gè)角度部分，k如公式(1b)所示：

ap¹如公式(2)所示：

光子到晶體陣列block1的虛擬入射晶體條編號(hào)n如公式(3)所示：

n＝ap¹/λ(3)

光子入射到晶體陣列block1的晶體條n的第m個(gè)虛擬入射部分，m如公式(4)所示：

其中m表示晶體條連續(xù)等分為m個(gè)入射部分。

由上可得到伽馬光子入射到block1的入射細(xì)分位置編號(hào)m及入射角度β，根據(jù)前述的光子入射響應(yīng)分布，可得到block1內(nèi)的晶體條的響應(yīng)分布情況。

另外，本發(fā)明人注意到，對(duì)于某一入射方向的伽馬光子束，在穿透晶體陣列block0和block1的情況下，晶體陣列block0和block1的響應(yīng)分布不同。根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，采用衰減公式求得相鄰兩個(gè)晶體陣列的響應(yīng)占比。

設(shè)伽馬光子在晶體陣列block0中的行進(jìn)距離為λ0，在晶體陣列block1中的行進(jìn)距離為λ1，那么晶體陣列block0與block1中的響應(yīng)分別為其中μ為光子在晶體中的的吸收長(zhǎng)度。

這樣，對(duì)于晶體陣列block0中的第n個(gè)晶體條的響應(yīng)占比，其為對(duì)于晶體陣列block1中的第m個(gè)晶體條的響應(yīng)占比，其為為晶體陣列block0中第n個(gè)晶體條的入射響應(yīng)分布，為晶體陣列block1中第m個(gè)晶體條的入射響應(yīng)分布。

本發(fā)明人注意到，對(duì)于不同入射角度及入射位置的模擬，其源活度a及模擬時(shí)間t一致，即模擬伽馬光子數(shù)一致，但探測(cè)到有效粒子的總計(jì)數(shù)不同，這是由于探測(cè)效率不同。前述晶體條n的響應(yīng)占比為pn-ij＝nn-ij/ntotal-ij,僅反映了在i分位置j角度入射情況下的分布情況，并未考慮探測(cè)效率的影響。根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，在對(duì)系統(tǒng)整體考慮時(shí)，需考慮到探測(cè)效率因子的影響，探測(cè)效率如公式(5)所示：

因此，從整體角度來看，第n個(gè)晶體條的響應(yīng)占比為pn-ijηij。

圖4示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的均一化模型，圖5示出lor擴(kuò)展效應(yīng)的示意圖。

對(duì)于探測(cè)空間內(nèi)某一位置正電子點(diǎn)源s，點(diǎn)源的體積認(rèn)為可以忽略。那么可認(rèn)為從點(diǎn)源s發(fā)射的成對(duì)伽馬光子是均勻向空間四面八方發(fā)射的，即空間內(nèi)各條lor概率相等，可假設(shè)經(jīng)過s形成的lor共有r條。

對(duì)于物理上經(jīng)過s發(fā)射的一對(duì)伽馬光子形成的lor，其入射晶體條編號(hào)分別為m與n。然而，由于伽馬光子的穿透效應(yīng)，該方向的lor被探測(cè)的晶體條編號(hào)可能為m與n附近的晶體條，這樣便形成lor擴(kuò)展效應(yīng)，如圖5所示。

對(duì)于以α角度入射到晶體陣列block0的f號(hào)晶體條和以β角度入射到對(duì)應(yīng)的晶體陣列block1的n’號(hào)晶體條的lor，穿透效應(yīng)生成的擴(kuò)展lor為晶體陣列block0中的{b,c,d,e,f,g,h}(記為cry0)及晶體陣列block1中的{f’,g’,h’,m’,n’,o’,p’}(記為cry1)的任意組合，其lor的占比為cry0與cry1的響應(yīng)占比乘積。

假設(shè)由于擴(kuò)展效應(yīng)造成從點(diǎn)源s產(chǎn)生的lor最多產(chǎn)生q條lor。某一角度angle下的某一條bin的最終占比為均一化lor擴(kuò)展模型下的同一條lor占比累計(jì)的結(jié)果。

根據(jù)一實(shí)施例，該占比累計(jì)結(jié)果可如公式(6)所示：

其中，如果lorr,s不是angle角度下的bin號(hào)符合線，則

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，通過結(jié)合模擬與解析計(jì)算的優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)方法對(duì)pet設(shè)備的普適性、模擬結(jié)果的可移植性、以及系統(tǒng)矩陣的高精確性。

圖6示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像重建方法。

參照?qǐng)D6，在s610，通過前述方法獲得晶體陣列的光子入射響應(yīng)分布。光子入射響應(yīng)分布可以包括前述經(jīng)縫隙處理的光子入射響應(yīng)分布以及經(jīng)進(jìn)一步歸一化處理的光子入射響應(yīng)分布。

在s620，利用均一化擴(kuò)展模型計(jì)算預(yù)定像素位置的點(diǎn)源的各角度下各bin的最終占比，此處不再贅述。

在s630，利用得到的最終占比得到系統(tǒng)矩陣?？衫貌糠窒袼匚恢玫狞c(diǎn)源的各角度下各bin的最終占比得到基礎(chǔ)矩陣，然后通過對(duì)稱性得到整個(gè)系統(tǒng)的系統(tǒng)矩陣，或者利用全部像素位置的點(diǎn)源的各角度下各bin的最終占比得到整個(gè)系統(tǒng)的系統(tǒng)矩陣。根據(jù)一實(shí)施例，可選擇視野區(qū)域內(nèi)的部分區(qū)域作為基礎(chǔ)矩陣并通過對(duì)稱性得到整個(gè)系統(tǒng)的系統(tǒng)矩陣。所述部分區(qū)域可至少包含一個(gè)晶體陣列，但本發(fā)明不限于此。例如，如圖7所示，考慮到pet系統(tǒng)環(huán)形結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，本發(fā)明一實(shí)施例采用1/4系統(tǒng)對(duì)稱結(jié)構(gòu)，但本發(fā)明并不局限與1/4對(duì)稱結(jié)構(gòu)。利用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的lor擴(kuò)展法計(jì)算第一象限的bin分布，按例如像素組織成基礎(chǔ)矩陣進(jìn)行存儲(chǔ)。對(duì)其他區(qū)域像素可根據(jù)系統(tǒng)對(duì)稱性進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算，得到整個(gè)系統(tǒng)的系統(tǒng)矩陣，但本發(fā)明不限于此。

在s640，利用系統(tǒng)矩陣對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建。例如，可采用sino數(shù)據(jù)組織組織方式的有序子集最大期望值法(orderedsubsetsexpectationmaximum,osem)進(jìn)行重建，也可變換系統(tǒng)矩陣的組織方式，采用listmode數(shù)據(jù)組織方式的最大似然期望最大化(maximumlikelihoodandexpectationmaximization,mlem)進(jìn)行重建。

圖8示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像重建系統(tǒng)。

如圖8所示，圖像重建系統(tǒng)800包括入射響應(yīng)模塊810、均一化模塊820、系統(tǒng)矩陣模塊830和圖像重建模塊840。入射響應(yīng)模塊810可用于通過前述方法獲得晶體陣列的光子入射響應(yīng)分布。均一化模塊820可利用均一化擴(kuò)展模型計(jì)算預(yù)定像素位置的點(diǎn)源的各角度下各bin的最終占比。系統(tǒng)矩陣模塊830可利用所述最終占比得到系統(tǒng)矩陣。圖像重建模塊840可利用所述系統(tǒng)矩陣對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建。

圖像重建系統(tǒng)800可實(shí)現(xiàn)前面描述的根據(jù)本申請(qǐng)發(fā)明構(gòu)思的方法，與前述類似的說明不再贅述。

下面通過一實(shí)例說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法取得的有益效果。

在該實(shí)例中，對(duì)中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所自主研制的靈長(zhǎng)類pet，利用本發(fā)明提出的系統(tǒng)矩陣的生成方法進(jìn)行圖像重建。

探測(cè)器相關(guān)參數(shù)為晶體條(2.0×2.0×10mm³)、探測(cè)器有效視野(190×190×64mm³)。

采用derenzophantom的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)矩陣生成后采用osem方法進(jìn)行重建的結(jié)果如圖9所示。圖9為采用本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)矩陣構(gòu)建方法重建的圖像(右圖)與傳統(tǒng)方法的重建圖像(左圖)的對(duì)比。對(duì)比結(jié)果表明，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)矩陣構(gòu)建方法有效提高了系統(tǒng)的空間分辨率。

通過以上的詳細(xì)描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員易于理解，根據(jù)本公開實(shí)施例的系統(tǒng)和方法具有以下優(yōu)點(diǎn)中的一個(gè)或多個(gè)。

根據(jù)本公開的一些實(shí)施例，充分考慮伽馬光子入射晶體條的角度和位置因素，生成的系統(tǒng)矩陣精確度高，能夠提高pet系統(tǒng)的空間分辨率。

根據(jù)本公開的另一些實(shí)施例，充分考慮陣列(block)的縫隙穿透效應(yīng)，使模型的構(gòu)建基本遵從系統(tǒng)實(shí)際物理結(jié)構(gòu)及物理規(guī)律，并結(jié)合模擬與解析計(jì)算的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)方法對(duì)pet設(shè)備的普適性、模擬結(jié)果的可移植性、以及系統(tǒng)矩陣的高精確性。

根據(jù)本公開的又一些實(shí)施例，考慮到探測(cè)效率的影響，對(duì)模型進(jìn)行修正，進(jìn)一步提高系統(tǒng)矩陣的精確性和系統(tǒng)的空間分辨率。

根據(jù)本公開的再一些實(shí)施例，通過均一化模型得到系統(tǒng)矩陣，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的空間分辨率。

通過以上的實(shí)施例的描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員易于理解，本公開實(shí)施例可以通過硬件實(shí)現(xiàn)，也可以通過軟件結(jié)合必要的硬件的方式來實(shí)現(xiàn)。因此，本公開實(shí)施例的技術(shù)方案可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該軟件產(chǎn)品可以存儲(chǔ)在一個(gè)非易失性存儲(chǔ)介質(zhì)(可以是cd-rom，u盤，移動(dòng)硬盤等)中，包括若干指令用以使得一臺(tái)計(jì)算設(shè)備(可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、移動(dòng)終端、或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行根據(jù)本公開實(shí)施例的方法。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，附圖只是示例實(shí)施例的示意圖，附圖中的模塊或流程并不一定是實(shí)施本公開所必須的，因此不能用于限制本公開的保護(hù)范圍。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解上述各模塊可以按照實(shí)施例的描述分布于裝置中，也可以進(jìn)行相應(yīng)變化位于不同于本實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)裝置中。上述實(shí)施例的模塊可以合并為一個(gè)模塊，也可以進(jìn)一步拆分成多個(gè)子模塊。

以上具體地示出和描述了本公開的示例性實(shí)施例。應(yīng)該理解，本公開不限于所公開的實(shí)施例，相反，本公開意圖涵蓋包含在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的各種修改和等效布置。