一種放射性點(diǎn)源定位方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及核醫(yī)學(xué)成像技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種放射性點(diǎn)源定位方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]正電子斷層成像(Positron emiss1n tomography，簡(jiǎn)稱(chēng)PET)是利用正電子煙滅發(fā)射出一對(duì)方向相反、能量均為511KeV伽馬光子這一性質(zhì)進(jìn)行功能成像，是一種先進(jìn)的核醫(yī)學(xué)臨床檢查影像技術(shù)。PET成像可發(fā)現(xiàn)未發(fā)生形態(tài)學(xué)改變的病灶，因此可用于早期疾病診斷。鑒于PET是一種靈敏度高、特異性好、全身顯像的無(wú)創(chuàng)醫(yī)學(xué)檢查設(shè)備，越來(lái)越廣泛的應(yīng)用到臨床疾病診斷中。
[0003]通常在PET設(shè)備出廠前，需對(duì)設(shè)備進(jìn)行固有空間分辨率及空間分辨率測(cè)試，以表征設(shè)備性能?？臻g分辨率實(shí)驗(yàn)的核心是確定放射性點(diǎn)源在探測(cè)器環(huán)視野里的位置，根據(jù)NEMA (Nat1nal Electrical Manufactures Associat1n，美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)英文名稱(chēng))或者GB (國(guó)家標(biāo)準(zhǔn))要求的位置進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。在實(shí)際分辨率性能測(cè)試過(guò)程中，只有準(zhǔn)確定位放射性點(diǎn)源在探測(cè)器環(huán)視野的位置，處理得到的結(jié)果才有性能表征意義。
[0004]然而如何使放射性點(diǎn)源定位到標(biāo)準(zhǔn)要求的位置，成為操作難點(diǎn)。目前，PET性能測(cè)試中的放射性點(diǎn)源定位方法主要是基于sino圖(sinogram，S卩正弦圖)判斷法。sino圖判斷法包括:點(diǎn)源如果在視野中心，那么sino曲線(xiàn)表現(xiàn)為均勻的直線(xiàn)。根據(jù)這一特性，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)sino圖，判斷點(diǎn)源偏移視野中心的情況，再進(jìn)行相應(yīng)移動(dòng)。在不斷的微調(diào)中，使點(diǎn)源移動(dòng)到視野中心。
[0005]然而利用sino圖判斷法進(jìn)行點(diǎn)源定位時(shí)需要依賴(lài)人工操作，進(jìn)行肉眼判斷，這樣就會(huì)存在精準(zhǔn)度低，誤差大的問(wèn)題，sino圖判斷需進(jìn)行多次細(xì)致的圖像測(cè)量，方法繁瑣，耗時(shí)長(zhǎng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的為提供一種放射性點(diǎn)源定位方法及系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中利用sino圖判斷法進(jìn)行點(diǎn)源定位時(shí)需要依賴(lài)人工操作，精準(zhǔn)度低，方法繁瑣，耗時(shí)長(zhǎng)的技術(shù)問(wèn)題。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，一方面，
[0008]本發(fā)明提供了一種放射性點(diǎn)源定位方法，包括:
[0009](b)根據(jù)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建，得到斷層成像數(shù)據(jù)；
[0010](C)對(duì)所述斷層成像數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合定位處理，得到點(diǎn)源在圖像空間的位置；
[0011](d)進(jìn)行所述圖像空間與運(yùn)動(dòng)空間的配準(zhǔn)，得到運(yùn)動(dòng)位移；
[0012](e)按照所述運(yùn)動(dòng)位移進(jìn)行移動(dòng)，將所述點(diǎn)源移動(dòng)到目標(biāo)位置。
[0013]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述進(jìn)行圖像重建的步驟之前還包括:
[0014](a)通過(guò)正電子斷層成像系統(tǒng)采集得到ListMode數(shù)據(jù)，并在所述圖像重建的步驟中對(duì)所述ListMode數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)重建。
[0015]在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，所述擬合定位處理的步驟中包括:
[0016](Cl)在軸向選用單個(gè)像素最大值法或者全層像素平均值法進(jìn)行高斯擬合，得到所述點(diǎn)源在所述圖像空間的軸向位置。
[0017]在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，所述擬合定位處理的步驟中還包括:
[0018](c2)在橫斷面采用迭代重心法進(jìn)行定位，得到所述點(diǎn)源在所述圖像空間的徑向位置和切向位置；
[0019]其中所述點(diǎn)源在所述圖像空間的位置包括所述軸向位置、所述徑向位置和所述切向位置。
[0020]在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，所述進(jìn)行所述圖像空間與運(yùn)動(dòng)空間的配準(zhǔn)，得到運(yùn)動(dòng)位移的步驟根據(jù)以下公式進(jìn)行計(jì)算:
[0021]mot1n_dis = peak_img_target
[0022]其中mot1n_dis為所述運(yùn)動(dòng)位移，peak_img為擬合定位處理后的位置，target為目標(biāo)位置。
[0023]在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，所述將所述點(diǎn)源移動(dòng)到目標(biāo)位置的步驟包括:
[0024]利用電動(dòng)平移臺(tái)分別沿軸向、徑向和切向進(jìn)行三維的運(yùn)動(dòng)位移，將所述點(diǎn)源移動(dòng)到所述目標(biāo)位置。
[0025]在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，還包括:
[0026](f)重復(fù)步驟(a)?(C)進(jìn)行二次微調(diào)。
[0027]另一方面，
[0028]本發(fā)明還提供一種放射性點(diǎn)源定位系統(tǒng)，包括定位控制模塊和電動(dòng)平移臺(tái)，所述定位控制模塊包括:
[0029]采集子模塊，用于采集數(shù)據(jù)；
[0030]重建子模塊，用于根據(jù)所述采集子模塊采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建，得到斷層成像數(shù)據(jù)；
[0031]擬合子模塊，用于對(duì)所述斷層成像數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合定位處理，得到點(diǎn)源在圖像空間的位置；
[0032]配準(zhǔn)子模塊，用于進(jìn)行所述圖像空間與運(yùn)動(dòng)空間的配準(zhǔn)，得到運(yùn)動(dòng)位移；
[0033]所述電動(dòng)平移臺(tái)用于根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)位移將所述點(diǎn)源移動(dòng)到目標(biāo)位置，其中所述點(diǎn)源在所述圖像空間的位置包括軸向位置、徑向位置和切向位置。
[0034]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述擬合子模塊包括:
[0035]第一子模塊，用于在軸向選用單個(gè)像素最大值法或者全層像素平均值法進(jìn)行高斯擬合，得到所述點(diǎn)源在所述圖像空間的軸向位置。
[0036]在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，所述擬合子模塊還包括:
[0037]第二子模塊，用于在橫斷面采用迭代重心法進(jìn)行定位，得到所述點(diǎn)源在所述圖像空間的徑向位置和切向位置。
[0038]本發(fā)明的有益效果在于，通過(guò)提供基于圖像重建和運(yùn)動(dòng)控制的放射性點(diǎn)源定位方法及系統(tǒng)，能夠完全摒棄人工操作，以全自動(dòng)的方式確定放射性點(diǎn)源在探測(cè)器環(huán)視野的位置，并且可以在定位后使點(diǎn)源運(yùn)動(dòng)到目標(biāo)位置。該方法能夠達(dá)到使用便捷、效率高、可移植性強(qiáng)、定位精確度尚的目的。
【附圖說(shuō)明】
[0039]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種放射性點(diǎn)源定位方法的步驟流程圖。
[0040]圖2為采用本實(shí)施例一提供的方法對(duì)點(diǎn)源進(jìn)行重建圖像之后的效果圖。
[0041]圖3-圖5為采用本實(shí)施例一提供的方法對(duì)點(diǎn)源進(jìn)行軸向、徑向和切向三維擬合后的峰值變化圖。
[0042]圖6為采用本實(shí)施例一提供的方法完成中心定位的sino圖。
[0043]圖7為本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種放射性點(diǎn)源定位方法的步驟流程圖。
[0044]圖8為本發(fā)明實(shí)施例三提供的一種放射性點(diǎn)源定位系統(tǒng)的組成示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045]體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點(diǎn)的典型實(shí)施例將在以下的說(shuō)明中詳細(xì)敘述。應(yīng)理解的是，本發(fā)明能夠在不同的實(shí)施例上具有各種的變化，其皆不脫離本發(fā)明的范圍，且其中的說(shuō)明及附圖在本質(zhì)上是當(dāng)作說(shuō)明之用，而非用以限制本發(fā)明。
[0046]為解決上述問(wèn)題，給出以下幾個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行解釋和說(shuō)明。
[0047]實(shí)施例一
[0048]本實(shí)施例提供了一種放射性點(diǎn)源定位方法，步驟流程如圖1所示，包括以下步驟:
[0049]步驟b:根據(jù)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建，得到斷層成像數(shù)據(jù)；
[0050]步驟c:對(duì)斷層成像數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合定位處理，得到點(diǎn)源在圖像空間的位置；
[0051]步驟d:進(jìn)行圖像空間與運(yùn)動(dòng)空間的配準(zhǔn)，得到運(yùn)動(dòng)位移；
[0052]步驟e:按照運(yùn)動(dòng)位移進(jìn)行移動(dòng)，將點(diǎn)源移動(dòng)到目標(biāo)位置，其中的點(diǎn)源是通過(guò)聚乙烯夾持棒固定在夾持機(jī)構(gòu)的一端，將夾持機(jī)構(gòu)的另一端安裝在電動(dòng)平移臺(tái)上。
[0053]進(jìn)行圖像重建的步驟b之前還包括:
[0054]步驟a:將點(diǎn)源放置在PET系統(tǒng)的FOV視野內(nèi)，通過(guò)PET系統(tǒng)采集得到ListMode數(shù)據(jù)，并在圖像重建的步驟中對(duì)ListMode數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)重建。
[0055]由于PET數(shù)據(jù)的獲取PET以正負(fù)電子煙滅產(chǎn)生的兩個(gè)背對(duì)背的γ光子為其成像的物理基礎(chǔ)。煙滅光子被環(huán)繞著受檢者(物)的環(huán)形探測(cè)器以符合邏輯探測(cè)到并由計(jì)算機(jī)控制采集數(shù)據(jù)。從PET系統(tǒng)得來(lái)的原始數(shù)據(jù)可以表達(dá)成兩種形式，一種是ListMode數(shù)據(jù)，另一種是sinogram數(shù)據(jù)。原始數(shù)據(jù)可以是流式ListMode數(shù)據(jù)，即一個(gè)事例一個(gè)事例地存儲(chǔ)，每一個(gè)事例又包含有兩個(gè)煙滅光子，每一對(duì)光子有時(shí)問(wèn)、能量、位置等信息，ListMode數(shù)據(jù)能夠?qū)⑺械倪@些信息都表示出來(lái)。在記錄原始數(shù)據(jù)時(shí)還可以采用陣列方式把所有的事例按照某種方式分類(lèi)后再存儲(chǔ)，就是sinogram數(shù)據(jù)。sinogram數(shù)據(jù)壓縮了數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度，能夠方便數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，但是會(huì)造成如時(shí)間信息等的丟失。傳統(tǒng)的基于sinogram數(shù)據(jù)的重建方式將數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，使得原始信息丟失。而本實(shí)施中在ListMode重建是基于圖形處理器(Graphics Processing Unit，簡(jiǎn)稱(chēng)GPU)加速的數(shù)據(jù)重建，顯著縮短了重建時(shí)間。
[0056]該放射性點(diǎn)源定位可以應(yīng)用在乳腺專(zhuān)用PET、靈長(zhǎng)類(lèi)PET、人體PET設(shè)備上，本實(shí)施例中以人體PET的FOV視野中心定位應(yīng)用為例。探測(cè)器相關(guān)參數(shù):晶體條(3.6X3.6X25mm3)、探測(cè)器有效視野(720 X 720 X 215mm3)。對(duì)于點(diǎn)源進(jìn)行重建圖像之后的效果如圖2所示，需要說(shuō)明的是，該步驟中還可以采用其他重建算法替代ListMode實(shí)時(shí)重建，此處不再一一贅述。
[0057]然后，擬合定位處理的步驟c中包括:
[0058]步驟Cl:在軸向選用單個(gè)像素最大值法或者全層像素平均值法進(jìn)行高斯擬合，得到點(diǎn)源在圖像空間的軸向位置。
[0059]步驟c2:在橫斷面采用迭代重心法進(jìn)行定位，得到點(diǎn)源在圖像空間的徑向位置和切向位置；其中點(diǎn)源在圖像空間的位置包括軸向位置、徑向位置和切向位置。
[0060]該步驟中將重建得到的斷層成像數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合處理，得到點(diǎn)源的最佳位置。本實(shí)施例對(duì)于軸向可以分別采用單個(gè)像素最大值法和全層像素平均值的方法確定點(diǎn)源所在的軸向位置；對(duì)于橫斷面采用迭代重心法，充分考慮徑向和切向的相關(guān)性，使得定位更加準(zhǔn)確。
[0061]其中對(duì)于軸向，可以采用的方法之一:
[0062]最大值法:找到重建圖像像素的最大值所在層數(shù)n_max，作為基準(zhǔn)層n_base。分別找到 n_base-l、n_base、n_base+l 層的最