一种图像处理方法及装置、介质、设备与流程

1.本发明涉及本公开涉及正电子发射计算机断层显像技术领域，特别是一种图像处理方法及装置、介质、设备。


背景技术：

2.pet/ct(positron emission tomography/computed tomography)即正电子发射断层成像/电子计算机断层扫描成像，是一种将pet和ct两种医学影像技术结合在一起的医学影像设备。
3.参数重建是一种新的pet图像重建方法，生成的图像是参数图像，是定量表示人体代谢率的指标(传统pet图像是suv值，指局部组织示踪剂放射活度与全身平均注射活度的比值，是半定量指标)。参数重建以血浆中放射性活性浓度为输入函数，利用多次扫描数据计算药物关联的动态参数图像。现有的参数重建方法分为间接法和直接法两种，其中间接法先重建出每个床位、每次扫描的活度suv图像，再利用活度图像结合药代动力学模型进行参数重建；直接法直接利用扫描的弦图数据与药代动力学模型进行出重建。
4.在pet/ct参数重建过程中，可能存在如下问题：方法选择不当，利用间接法进行参数重建容易造成噪声二次传播，从而影响图像质量；时空信息利用不充分，例如只考虑到空间滤波，没考虑时间信息影响；计算资源利用不充分，在完成所有扫描后才进行参数重建，扫描过程中重建机空闲，浪费时间资源等。


技术实现要素：

5.鉴于上述问题，本发明提出了一种图像处理方法及装置、介质、设备。本发明提供的图像处理方法通过静态pet重建与扫描异步执行、使用直接法、并引入时空先验信息进行参数重建，不仅避免了投影数据中的噪声对参数图像的二次传播干扰，还将时空先验信息加入生成参数图像的迭代求解过程，使得重建出的图像质量更高，是一种高速、高质量的参数图像生成方法。
6.依据本发明第一方面，提供了一种图像处理方法，包括：
7.获取针对扫描对象的多个时间帧的pet扫描数据，采用静态pet重建方法对所述pet扫描数据进行静态pet图像重建，获得多张静态pet图像，每张所述静态pet图像中的每一体素点对应有放射性活度；
8.将多个所述静态pet图像组合为动态pet图像序列，根据所述动态pet图像序列中体素点对应的放射性活度在预设时长内的时间变化特征对所述动态pet图像序列进行图像区域划分，得到多个目标图像区域；
9.获取各所述目标图像区域对应的静态pet图像的放射性活度均值，作为该所述目标图像区域中每一体素点对应的放射性活度值；
10.利用所述放射性活度值对所述扫描对象的pet扫描数据进行参数重建，得到用于表征所述扫描对象体内代谢率的参数图像。
11.可选地，所述针对扫描对象进行pet扫描之前，所述方法还包括：
12.针对所述扫描对象的进行ct扫描，获取对应的扫描部位与所述pet图像序列对应的扫描部位相同的ct图像；
13.利用所述ct图像对所述静态pet图像重建进行衰减校正。
14.可选地，所述根据所述动态pet图像序列中体素点对应的放射性活度在预设时长内的时间变化特征对所述动态pet图像序列进行图像区域划分，得到目标图像区域，包括：
15.对所述动态pet图像序列中体素点对应的放射性活度在所述预设时长内的时间变化特征进行聚类，得到所述扫描对象的体素点类；
16.利用所述体素点类对所述动态pet图像序列进行图像区域划分；其中，同一所述体素点类对应同一图像区域；
17.根据所述ct图像的连通域信息对所述图像区域进行图像区域划分调整，得到所述目标图像区域。
18.可选地，所述利用所述放射性活度值对所述扫描对象的pet扫描数据进行参数重建之前，还包括：
19.针对所述扫描对象的心脏区域，根据所述动态pet图像序列中体素点对应的放射性活度在所述预设时长内的时间变化特征进行聚类，得到用于表征所述扫描对象体内血浆的血浆体素点类；
20.根据所述血浆体素点类中每一体素点对应的放射性活度在所述预设时长内的时间变化特征进行函数拟合，得到血浆输入函数。
21.可选地，所述对所述扫描对象的pet扫描数据进行参数重建，包括；
22.基于所述放射性活度值及所述血浆输入函数利用迭代重建方法对所述pet扫描数据进行参数重建，具体包括：
23.利用时空先验参数对所述pet扫描数据进行迭代重建，所述时空先验参数利用以下公式进行计算：
[0024][0025]
其中，所述r为时空先验参数；βs为空间先验参数；β
t
为时间先验参数；γ为扫描时长经验参数；n为图像体素点个数；ni为体素点i的邻域；w
ij
表示体素点i与体素点j距离的倒数；t表示扫描pass的数量；w
t
为体素点i时间先验的权重；为时间点t时，体素点i的放射性活度值；以及，
[0026]
利用以下公式对参数图像中的k图像和v图像进行更新：
[0027][0028][0029]
其中，用于表征人体中细胞所捕获或磷酸化的fdg值；用于表征人体中游离的fdg值；n为图像体素点个数；c
p
(n)为血浆输入函数在n的值；s
p
(n)为血浆输入函数从0到n的
积分值；为静态pet图像。
[0030]
可选地，所述采用静态pet重建方法对所述pet扫描数据进行静态pet图像重建，包括：
[0031]
利用迭代重建方法对所述pet扫描数据进行静态pet图像重建，并保存各静态pet图像重建时对应的多个校正因子；所述校正因子为调整在扫描过程中由于外界因素造成扫描数据偏差的校正数据；
[0032]
利用所述放射性活度值对所述扫描对象的pet扫描数据进行参数重建时，加载所述校正因子，利用所述校正因子对所述扫描对象的pet扫描数据进行参数重建。
[0033]
可选地，所述获取针对扫描对象的多个时间帧的pet扫描数据，采用静态pet重建方法对所述pet扫描数据进行静态pet图像重建，包括：
[0034]
针对所述扫描对象进行多个时间帧的pet扫描，获取多条pet扫描数据；其中，所述pet扫描使用步进式扫描或连续进床式扫描；
[0035]
采用静态pet重建方法对每条pet扫描数据进行静态pet图像重建，所述静态pet图像重建与所述pet扫描异步执行，包括：每获取到一条pet扫描数据，即对所述pet扫描数据进行静态pet图像重建。
[0036]
依据本发明第二方面，提出了一种图像处理装置，包括：
[0037]
静态图像重建模块，用于获取针对扫描对象的多个时间帧的pet扫描数据，采用静态pet重建方法对所述pet扫描数据进行静态pet图像重建，获得多张静态pet图像，每张所述静态pet图像中的每一体素点对应有放射性活度；
[0038]
动态图像合成模块，用于将多个所述静态pet图像组合为动态pet图像序列，根据所述动态pet图像序列中体素点对应的放射性活度在预设时长内的时间变化特征对所述动态pet图像序列进行图像区域划分，得到多个目标图像区域；
[0039]
图像参数获取模块，用于获取各所述目标图像区域对应的静态pet图像的放射性活度均值，作为该所述目标图像区域中每一体素点对应的放射性活度值；
[0040]
参数图像生成模块，用于利用所述放射性活度值对所述扫描对象的pet扫描数据进行参数重建，得到用于表征所述扫描对象体内代谢率的参数图像。
[0041]
依据本发明第三方面，提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如本发明第一方面中任一项所述的图像处理方法的步骤。
[0042]
依据本发明第四方面，提出了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如本发明第一方面中任一项所述的图像处理方法的步骤。
[0043]
本发明提供的一种图像处理方法及装置、介质、设备，通过获取针对扫描对象的多个时间帧的pet扫描数据，采用静态pet重建方法对所述pet扫描数据进行静态pet图像重建，获得多张静态pet图像，将静态pet图像组合为动态pet图像序列，根据所述动态pet图像序列中体素点对应的放射性活度在预设时长内的时间变化特征对所述动态pet图像序列进行图像区域划分，得到多个目标图像区域，获取各所述目标图像区域对应的静态pet图像的放射性活度均值，作为该所述目标图像区域中每一体素点对应的放射性活度值，利用所述放射性活度值对所述扫描对象的pet扫描数据进行参数重建，得到用于表征所述扫描对象
体内代谢率的参数图像。本发明提供的图像处理方法采用直接法进行参数重建，避免了噪声二次传播，并加入了时空先验信息，从而可以获取质量更高、更符合实际代谢规律的参数图像，还可以设置pet扫描与静态pet图像重建异步执行，进一步提高了参数图像成像效率，是一种高效、高速、高质量的参数图像成像方法。
[0044]
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
[0045]
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
[0046]
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
[0047]
图1示出了本发明一实施例提供的图像处理方法的流程示意图；
[0048]
图2a示出了本发明一实施例提供的迭代重建方法的流程示意图；
[0049]
图2b示出了本发明另一实施例提供的迭代重建方法的流程示意图；
[0050]
图3示出了本发明一实施例提供的图像处理装置的结构示意图；
[0051]
图4示出了本发明另一实施例提供的图像处理装置的结构示意图；
[0052]
图5示出了本发明实施例提供的一种计算机设备的实体结构示意图。
具体实施方式
[0053]
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0054]
pet/ct是一种将pet(positron emission computed tomography，正电子发射型计算机断层显像)与ct(computed tomography，电子计算机断层扫描)两种影像设备结合的一种影像设备。其中，pet根据接收注射到人体的放射性核素衰变过程中产生的正电子与人体内自由电子结合发生湮灭产生的一对方向相反的伽马光子，经一系列处理可推断出示踪剂在人体分布情况，从分子水平上反映人体组织的生理、病理、生化及代谢等改变。ct利用人体各种组织对x线的吸收能力不等的特性，通过x线在人体中的衰减，经重建计算获得图像矩阵，对组织的密度分辨率较高。pet用于反应组织生理摄取情况，ct用于反应器官结构。
[0055]
但是，pet/ct生成的pet图像每个像素点表示的是标准摄取值(standard uptake value，suv)，表示局部组织示踪剂放射性活度与全身放射性活度的比值。为了直观查看人体代谢率，通常还需要对pet图像进行参数重建，得到用于表示人体代谢率指标的参数图像。
[0056]
有鉴于此，本发明实施例提供了一种图像处理方法，以实现高效、高质量的参数重建。如图1所示，该方法至少可以包括以下步骤s101～s104。
[0057]
步骤s101，获取针对扫描对象的多个时间帧的pet扫描数据，采用静态pet重建方法对pet扫描数据进行静态pet图像重建，获得多张静态pet图像，每张静态pet图像中的每一体素点对应有放射性活度。
[0058]
在实际应用中，可以根据不同的扫描需求设定获取pet扫描数据的扫描参数，针对扫描对象的目标扫描部位进行pet扫描，得到初始的pet扫描数据。针对每条时间帧的pet扫描数据，可以利用静态pet重建方法进行静态pet图像重建，例如，解析法、迭代法等，得到多条时间帧对应的多张静态pet图像。
[0059]
应当理解的是，每张静态pet图像中的每一体素点对应有放射性活度。其中，静态pet图像中的体素点相当于二维图像中的体素点，是静态pet图像的最小表示单元。体素点对应的放射性活度用于表征该体素点位置处的放射性活度。静态pet图像中可能包括用于表征扫描对象体内血浆的血浆体素点和用于表征扫描对象体内组织的组织体素点。
[0060]
可选地，获取针对扫描对象的多个时间帧的pet扫描数据，采用静态pet重建方法对pet扫描数据进行静态pet图像重建，具体可以针对扫描对象进行多个时间帧的pet扫描，获取多条pet扫描数据；其中，pet扫描使用步进式扫描或连续进床式扫描；静态pet图像重建与pet扫描异步执行。
[0061]
本发明实施例中，为了尽可能提高参数重建效率，静态pet图像重建可以与pet扫描异步执行，也就是说，每获取到一条pet扫描数据，即对pet扫描数据进行静态pet图像重建，无需等到获取所有时间帧的pet扫描数据再进行静态pet图像重建，静态pet图像重建不占用扫描时间。避免重建机处于空闲状态，造成计算资源的浪费情况。
[0062]
可选地，在对扫描对象进行pet扫描前，可以先针对扫描对象的进行ct扫描，获取对应的扫描部位与pet图像序列对应的扫描部位相同的ct图像，并利用ct图像对静态pet图像重建进行衰减校正。
[0063]
在本发明实施例中，获取针对扫描对象的、三维的电子计算机断层扫描ct图像，ct图像对应的扫描部位与静态pet图像对应的扫描部位相同。应当理解的是，ct图像可以准确反应人体器官结构，因此，在对pet扫描数据进行静态pet图像重建的过程中，可以利用ct图像对静态pet图像重建过程进行衰减校正。
[0064]
衰减校正是指静态pet图像重建过程中补偿光子到达探测器前因与介质相互作用而引起的计数丢失。光子到达探测器前在介质中穿行，因与介质相互作用而被反射、散射或吸收而丢失或衰减，因此需要补偿此部分丢失才能得到真实的核素分布图。校正的方法是通过测定介质对光子的吸收系数并依据衰减定律来推算的。在实际的静态pet图像重建过程中，利用ct图像得到每个体素点的密度，也即对光子的吸收系数，从而补偿因为衰减而引起的计数丢失。
[0065]
可选地，采用静态pet重建方法对pet扫描数据进行静态pet图像重建，具体可以利用迭代重建方法对pet扫描数据进行静态pet图像重建，并保存各静态pet图像重建时对应的多个校正因子。
[0066]
本发明实施例中，可以利用如图2a所示的迭代重建方法对pet扫描数据进行静态pet图像重建，图2a所示的迭代重建方法是一种基于有序子集期望最大化(ordered subset expectation maximization,osem)算法的迭代方法。osem算法的每个迭代步骤包括正投影、数据比较、反投影、更新图像几个步骤，直到满足迭代停止条件，从而对每条时间帧的
pet扫描数据进行静态pet图像重建，得到每条时间帧对应的静态pet图像。
[0067]
在进行静态pet图像重建的过程中，还可以保存对各pet扫描数据进行静态pet图像重建的校正因子，校正因子为调整在扫描过程中由于外界因素造成扫描数据偏差的校正数据。在pet扫描过程中，由于光子与周围环境发生一系列的作用、设备的时间和空间分辨率限制、系统设计等因素造成得到的扫描数据存在一定偏差。为了消除这些偏差，通常需要进行一系列校正，包括：随机校正、正则化校正、计数丢失校正、衰变校正、衰减校正、散射校正等。如上的多重校正过程中，会产生多个校正因子，而针对每条时间帧对应的扫描数据，在进行静态pet图像重建和进行参数重建过程中，使用的校正因子是相同的，为避免重复计算，可以在在静态pet图像重建过程中保存这些校正因子，在后续进行参数重建时直接进行加载，免去重复计算过程。
[0068]
步骤s102，将多个静态pet图像组合为动态pet图像序列，根据动态pet图像序列中体素点对应的放射性活度在预设时长内的时间变化特征对动态pet图像序列进行图像区域划分，得到多个目标图像区域。
[0069]
本发明实施例中，动态pet图像序列可以包括在预设时长内的不同扫描时刻对扫描对象的同一部位进行扫描而得到的多张静态pet图像。也即是说，每张静态pet图像显示的扫描部位相同，但是由于扫描时刻的不同，每张静态pet图像中示踪剂在扫描部位中的分布情况不同，即每张静态pet图像对应的放射性活度不同。将多张静态pet图像根据时间先后顺序进行排序组合，得到用于表征体素点对应的放射性活度在预设时长内的时间变化特征的动态pet图像序列。
[0070]
可选地，根据动态pet图像序列中体素点对应的放射性活度在预设时长内的时间变化特征对动态pet图像序列进行图像区域划分，得到目标图像区域，具体可以对动态pet图像序列中体素点对应的放射性活度在预设时长内的时间变化特征进行聚类，得到扫描对象的体素点类；利用体素点类对动态pet图像序列进行图像区域划分。
[0071]
本发明实施例中，为了在参数重建过程中引入时间先验信息，可以对动态pet图像序列进行图像区域划分，实际上是为了将具有相似代谢率、相近位置的体素点组合成区域。应当理解的是，人体每个组织会有一个代谢率，具体表现在动态pet图像序列上为时间活度曲线(tac)，但单个体素点的tac会受到噪声影响，将具有相似tac曲线的点组合在一起，对图像区域的放射性活度均值作为每个体素点的放射性活度值，可以有效消除噪声。
[0072]
具体地，对动态pet图像序列进行图像区域划分，可以以静态pet图像中的每个体素点作为样本点，以每个体素点在每个时间帧扫描的放射性活度值作为特征点进行聚类分析，将所有体素点分成多个区域，即可以用(x，y，z)表示每个体素点坐标位置，将放射性活度在预设时长内的时间变化特征相近，且位置相近的体素点进行聚类，生成多个体素点类，体素点类可以代表每个体素点的聚类结果，将同一体素点类划分为同一图像区域。本发明实施例中，聚类分析可以使用k均值聚类、k近邻方法等聚类算法，本发明对此不做限定。
[0073]
可选地，在划分得到图像区域后，可以根据ct图像的连通域信息对图像区域进行图像区域划分调整，得到目标图像区域。
[0074]
本发明实施例中，ct图像可以使用上述步骤s101之前获取的与pet图像序列对应的扫描部位相同的ct图像。由于ct图像可以准确反应人体器官结构，故可以将得到的图像区域根据各体素点坐标位置信息对应的连通域信息进行重新划分，具体地，可以将同一图
像区域分到不同区域，如划分到不同的两个肺部、两个肾脏，也可以将不同的图像区域根据组织器官中的噪声点或病灶点进行合并。经过重新划分调整的图像区域作为目标图像区域。
[0075]
步骤s103，获取各目标图像区域对应的静态pet图像的放射性活度均值，作为该目标图像区域中每一体素点对应的放射性活度值。
[0076]
本发明实施例中，将各体素点的真实的放射性活度值作为时间先验信息，也即，为了获得有效消除噪声的放射性活度值，将同一目标图像区域中的多个体素点对应的放射性活度均值作为各体素点的放射性活度值，并保存各体素点的放射性活度值。在进行参数重建时，可以直接提取各位置信息对应的体素点在各时间帧对应的放射性活度值。
[0077]
步骤s104：利用放射性活度值对扫描对象的pet扫描数据进行参数重建，得到用于表征扫描对象体内代谢率的参数图像。
[0078]
本发明实施例中，将体素点对应的放射性活度值作为时间先验信息，引入参数重建的迭代过程中。而在参数重建过程中，通常以血浆中放射性活度为输入函数，但血浆中放射性活度随时间的变化特征与组织中放射性活度随时间的变化特征具有明显不同。
[0079]
因此，在进行参数重建前，还需要针对扫描对象的心脏区域，根据动态pet图像序列中体素点对应的放射性活度在预设时长内的时间变化特征进行聚类，得到用于表征扫描对象体内血浆的血浆体素点类；根据血浆体素点类中每一体素点对应的放射性活度在预设时长内的时间变化特征进行函数拟合，得到血浆输入函数。
[0080]
因此，需要获取扫描对象的心脏区域的动态pet图像序列，可以利用与步骤s103中相同的聚类分析算法对心脏区域的动态pet图像序列中体素点对应的放射性活度在预设时长内的时间变化特征进行聚类，得到静态pet图像中用于表征扫描对象体内血浆的体素点类，然后可以根据该血浆体素点类中每一体素点的放射性活度在预设时长内的时间变化特征进行函数拟合，得到血浆输入函数。应当理解的是，本公开实施例对用于拟合的函数不作限定。
[0081]
在实际操作中，也可以通过人工预先标记主动脉或心脏区域的方式在动态pet图像序列中通过测量主动脉或心脏血液的活动变化曲线得到血浆输入函数。
[0082]
可选地，在利用放射性活度值对扫描对象的pet扫描数据进行参数重建时，可以直接加载步骤s101中提到的校正因子，利用校正因子对扫描对象的pet扫描数据进行参数重建。
[0083]
在进行静态pet图像重建和进行参数重建过程中，使用的校正因子是相同的，为避免重复计算，因此，可以在在静态pet图像重建过程中保存这些校正因子，在进行参数重建时直接进行加载，免去重复计算过程。
[0084]
可选地，对扫描对象的pet扫描数据进行参数重建，实质上是基于放射性活度值及血浆输入函数利用迭代重建方法对pet扫描数据进行参数重建，具体包括：
[0085]
利用时空先验参数对pet扫描数据进行迭代重建，时空先验参数利用以下公式进行计算：
[0086]
[0087]
其中，r为时空先验参数；βs为空间先验参数；β
t
为时间先验参数；γ为扫描时长经验参数；n为图像体素点个数；ni为体素点i的邻域；w
ij
表示体素点i与体素点j距离的倒数；t表示扫描pass的数量；w
t
为体素点i时间先验的权重；为时间点t时，体素点i的放射性活度值；
[0088]
本发明实施例中，可以将上述时空先验参数引入对pet扫描数据进行迭代重建，具体可以利用如图2b所示的迭代重建方法对pet扫描数据进行多个目标静态pet图像的重建，图2b所示的迭代重建方法是一种基于嵌套有序子集期望最大化(nested ordered subset expectation maximization，nested-osem)算法的迭代方法。嵌套有序子集期望最大化也常被称作4dosem算法，该算法中每个床位经过针对多个时间帧的pet扫描，每个迭代步骤包括进行所有时间帧对应pet扫描数据的活度图像更新，其中每个时间帧对应pet扫描数据的活度图像更新与osem算法中每次迭代使用相同方法。在osem迭代过程中嵌入了参数图像更新步骤被称作nested-osem。其中，4dosem重建除了可以输出参数图像外，也可同时输出每个时间帧的目标静态pet图像，目标动态pet图像序列。其中，目标静态pet图像、目标动态pet图像序列和参数图像都为通过引入时空先验信息进行参数迭代进行重建的图像。通过nested-osem算法，使得生成的目标静态pet图像噪声更小、标动态pet图像序列的每个体素点变化规律更符合所属组织的真实变化规律，从而获得更高质量的参数图像。
[0089]
再利用以下公式对参数图像中的k图像和v图像进行更新：
[0090][0091][0092]
其中，用于表征人体中细胞所捕获或磷酸化的fdg值；用于表征人体中游离的fdg值；n为图像体素点个数；c
p
(n)为血浆输入函数在n的值；s
p
(n)为血浆输入函数从0到n的积分值；为静态pet图像。
[0093]
本发明实施例中的参数重建以动力学房室模型为理论基础，房室模型把机体划分为一个或多个独立单元(具有相同药物转运速率的组织被分到同一个房室中)，可对药物在体内吸收、分布、消除等特性做出模拟。根据模型的复杂程度常分为一室模型、二室模型和三室模型。如图1所示为三房室模型，其中，k1表示fdg(fludeoxyglucose，氟代脱氧葡萄糖)由血液进入组织的速率，k2表示fdg由组织返回血液中的速率，k3表示组织中的fdg在己糖磷酸激酶的催化下被磷酸化成fdg-6-p的速率，k4表示fdg-6-p在葡萄糖-6-磷酸酶催化下重新变成fdg的速率，k1、k2、k3、k4称为个体速率常数或者微参量，其量纲为时间量纲的倒数。在参数重建过程中通常以血浆中放射性活度为输入函数，用k3或k3与其他速率常数的组合作为参数图像。
[0094]
其中，k图像公式为表示人体中细胞所捕获或磷酸化的fdg，单位是ml/g/min，表示每分钟移动容积组织所捕获的示踪剂绝对数值；v图像公式为
表示人体中游离的fdg，单位是ml/g，表示感兴趣区域游离的示踪剂与血池中示踪剂的比值。
[0095]
由上述公式可知，k图像、v图像的更新只与c
p
(n)、s
p
(n)和有关(表示静态pet图像)，在得到输入函数后，c
p
(n)、s
p
(n)都为参与到参数图像迭代过程中的定值。基于k图像和v图像的更新，得到最终重建生成的参数图像。由于静态pet图像噪声更低、体素变化更符合实际代谢规律，因此本发明实施例中获得参数图像质量更高。且在迭代过程中，基于时空先验的引入，使最终输出的目标静态pet图像、目标动态pet图像序列及参数图像的图像质量均有所提高。
[0096]
可选地，本发明还可以对ct图像、目标静态pet图像、目标动态pet图像序列以及参数图像进行保存、输出和查找。
[0097]
本发明实施例提供的图像处理方法，通过获取针对扫描对象的多个时间帧的pet扫描数据，采用静态pet重建方法对pet扫描数据进行静态pet图像重建，获得多张静态pet图像，将静态pet图像组合为动态pet图像序列，根据动态pet图像序列中体素点对应的放射性活度在预设时长内的时间变化特征对动态pet图像序列进行图像区域划分，得到多个目标图像区域，获取各目标图像区域对应的静态pet图像的放射性活度均值，作为该目标图像区域中每一体素点对应的放射性活度值，利用放射性活度值对扫描对象的pet扫描数据进行参数重建，得到用于表征扫描对象体内代谢率的参数图像。本发明提供的图像处理方法采用直接法进行参数重建，避免了噪声二次传播，并加入了时空先验信息，从而可以获取质量更高、更符合实际代谢规律的参数图像，还可以设置pet扫描与静态pet图像重建异步执行，进一步提高了参数图像成像效率，是一种高效、高速、高质量的参数图像成像方法。
[0098]
进一步地，作为图1的具体实现，本发明实施例提供了一种图像处理装置，如图3所示，该装置可以包括：静态图像重建模块310、动态图像合成模块320、图像参数获取模块330和参数图像生成模块340。
[0099]
静态图像重建模块310，可以用于获取针对扫描对象的多个时间帧的pet扫描数据，采用静态pet重建方法对pet扫描数据进行静态pet图像重建，获得多张静态pet图像，每张静态pet图像中的每一体素点对应有放射性活度。
[0100]
动态图像合成模块320，可以用于将多个静态pet图像组合为动态pet图像序列，根据动态pet图像序列中体素点对应的放射性活度在预设时长内的时间变化特征对动态pet图像序列进行图像区域划分，得到多个目标图像区域。
[0101]
图像参数获取模块330，可以用于获取各目标图像区域对应的静态pet图像的放射性活度均值，作为该目标图像区域中每一体素点对应的放射性活度值。
[0102]
参数图像生成模块340，可以用于利用放射性活度值对扫描对象的pet扫描数据进行参数重建，得到用于表征扫描对象体内代谢率的参数图像。
[0103]
可选地，如图4所示，本发明实施例提供的一种图像处理装置还可以包括：ct图像重建模块350以及输入函数获取模块360。
[0104]
ct图像重建模块350，可以用于针对扫描对象的进行ct扫描，获取对应的扫描部位与pet图像序列对应的扫描部位相同的ct图像；利用ct图像对静态pet图像重建进行衰减校正。
[0105]
输入函数获取模块360，可以用于针对扫描对象的心脏区域，根据动态pet图像序列中体素点对应的放射性活度在预设时长内的时间变化特征进行聚类，得到用于表征扫描对象体内血浆的血浆体素点类；根据血浆体素点类中每一体素点对应的放射性活度在预设时长内的时间变化特征进行函数拟合，得到血浆输入函数。
[0106]
可选地，动态图像合成模块320，还可以用于对动态pet图像序列中体素点对应的放射性活度在预设时长内的时间变化特征进行聚类，得到扫描对象的体素点类；利用体素点类对动态pet图像序列进行图像区域划分；其中，同一体素点类对应同一图像区域；根据ct图像的连通域信息对图像区域进行图像区域划分调整，得到目标图像区域。
[0107]
可选地，静态图像重建模块310，还可以用于针对扫描对象进行多个时间帧的pet扫描，获取多条pet扫描数据；其中，pet扫描使用步进式扫描或连续进床式扫描；
[0108]
采用静态pet重建方法对每条pet扫描数据进行静态pet图像重建，静态pet图像重建与pet扫描同步执行，包括：每获取到一条pet扫描数据，即对pet扫描数据进行静态pet图像重建；
[0109]
利用迭代重建方法对pet扫描数据进行静态pet图像重建，并保存各静态pet图像重建时对应的多个校正因子；校正因子为调整在扫描过程中由于外界因素造成扫描数据偏差的校正数据。
[0110]
可选地，参数图像生成模块340，还可以用于利用放射性活度值对扫描对象的pet扫描数据进行参数重建时，加载校正因子，利用校正因子对扫描对象的pet扫描数据进行参数重建。
[0111]
可选地，参数图像生成模块340，还可以用于基于放射性活度值及血浆输入函数利用迭代重建方法对pet扫描数据进行参数重建，具体包括：
[0112]
利用时空先验参数对pet扫描数据进行迭代重建，时空先验参数利用以下公式进行计算：
[0113][0114]
其中，r为时空先验参数；βs为空间先验参数；β
t
为时间先验参数；γ为扫描时长经验参数；n为图像体素点个数；ni为体素点i的邻域；w
ij
表示体素点i与体素点j距离的倒数；t表示扫描pass的数量；w
t
为体素点i时间先验的权重；为时间点t时，体素点i的放射性活度值；以及，
[0115]
利用以下公式对参数图像中的k图像和v图像进行更新：
[0116][0117][0118]
其中，用于表征人体中细胞所捕获或磷酸化的fdg值；用于表征人体中游离的fdg值；n为图像体素点个数；c
p
(n)为血浆输入函数在n的值；s
p
(n)为血浆输入函数从0到n的积分值；为静态pet图像。
[0119]
需要说明的是，本发明实施例提供的一种图像处理装置所涉及各功能模块的其他相应描述，可以参考图1所示方法的对应描述，在此不再赘述。
[0120]
基于上述如图1所示方法，相应的，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述任一实施例所述的图像处理方法的步骤。
[0121]
基于上述如图1所示方法和如图4所示装置的实施例，本发明实施例还提供了一种计算机设备的实体结构图，如图5所示，该计算机设备可以包括通信总线、处理器、存储器和通信接口，还可以包括、输入输出接口和显示设备，其中，各个功能单元之间可以通过总线完成相互间的通信。该存储器存储有计算机程序，处理器，用于执行存储器上所存放的程序，执行上述实施例所述的图像处理方法的步骤。
[0122]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，上述描述的系统、装置、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，为简洁起见，在此不另赘述。
[0123]
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以物理上相互独立，也可以两个或两个以上功能单元集成在一起，还可以全部功能单元都集成在一个处理单元中。上述集成的功能单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件或者固件的形式实现。
[0124]
本领域普通技术人员可以理解：所述集成的功能单元如果以软件的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，其包括若干指令，用以使得一台计算设备(例如个人计算机，服务器，或者网络设备等)在运行所述指令时执行本发明各实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)，磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0125]
或者，实现前述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件(诸如个人计算机，服务器，或者网络设备等的计算设备)来完成，所述程序指令可以存储于一计算机可读取存储介质中，当所述程序指令被计算设备的处理器执行时，所述计算设备执行本发明各实施例所述方法的全部或部分步骤。
[0126]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：在本发明的精神和原则之内，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案脱离本发明的保护范围。