内窥式pet成像系统及方法
【技术领域】：
[0001] 本发明设及针对医学断层成像系统及方法，确切地说是设及医学断层内窥式PET 成像系统及方法。
【背景技术】：
[0002] 膜腺癌是一种恶性程度很高，诊断和治疗都很困难的消化道恶性肿瘤，约90%为 起源于腺管上皮的导管腺癌。其发病率近年来明显上升，常用超声内镜检查，早期诊断极其 困难，治愈率极低，5年生存率<1 %，是预后最差的恶性肿瘤之一。
[0003] 前列腺癌是男性高发疾病，是发生在前列腺的上皮性恶性肿瘤，2012年我国肿瘤 登记地区前列腺癌发病率为9. 92/10万，列男性恶性肿瘤发病率的第6位。如果能早期发 现，就可W得到有效治疗，临床常用超声内镜检查。早期前列腺癌患者可采用根治性治疗方 法，能够治愈早期前列腺癌的方法有放射性粒子植入、根治性前列腺切除术、根治性外放射 治疗。
[0004] PET成像是癌症早期诊断的有效手段，但是运两种器官体积小，邻近其他放射性核 素吸收强的器官，如膜腺与屯、脏、肝脏相邻，前列腺与膀脫相邻，常规全身PET难W对膜腺 和前列腺疾病进行有效诊断。
【发明内容】
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[0005] 本发明提供一种内窥式PET成像系统及方法，有效提高膜腺和前列腺PET成像的 质量，W满足膜腺癌和前列腺癌早期精确诊断的需求，为膜腺癌和前列腺癌的早期精确诊 断提供有效手段。
[0006] 本发明采用如下技术方案：一种内窥式PET成像系统，由人体腔内探测与控制单 元、体外探测与控制单元、丫射线事件处理单元及PET图像重建模单元构成，所述腔内探测 与控制单元由腔内T射线探测器、腔内探测器信号处理模块及腔内控制模块构成；所述体 外探测与控制单元由体外丫射线探测器、体外探测器信号处理模块及体外控制模块构成； 所述腔内T射线探测器和体外T射线探测器绕探测目标做相对旋转运动，探测体内放射 性核素正电子煙灭产生的一对方向相反能量相同的丫光子；所述丫射线事件处理单元对 腔内T射线探测器和体外T射线探测器探测到的T光子事件进行分析判别，记录真符合 事件，剔除假符合事件；所述PET图像重建模单元根据丫射线事件处理单元获得的真符合 事件，利用先验图像约束压缩感知重建算法对探测目标区域进行图像重建与显示。
[0007] 所述腔内丫射线探测器为多排探测器，腔内控制模块包含可实时获取腔内丫射 线探测器位姿的位姿传感器，并根据需要对腔内T射线探测器位姿进行调整，所述腔内控 制模块由执行器和控制电路构成，腔内探测器信号处理模块将腔内T射线探测器获取的 信号进行处理并传送到体外丫射线事件处理单元。
[000引所述腔内探测与控制单元可安装在内窥镜插管远端中，利用内窥镜将腔内探测与 控制单元送达腔内指定位置。
[0009] 所述体外丫射线探测器为多排探测器，体外丫射线探测器悬挂在机器臂上，体外 控制模块利用机器臂对体外T射线探测器位姿进行调整，所述体外控制模块由执行器和 控制电路构成，体外探测器信号处理模块将体外T射线探测器获取的信号进行处理并传 送到体外丫射线事件处理单元。
[0010] 所述腔内丫射线探测器的体积小于体外丫射线探测器的体积。
[0011] 所述腔内丫射线探测器的探测单元数小于体外丫射线探测器的探测单元数。
[0012] 本发明还采用如下技术方案：一种内窥式PET成像系统的成像方法，首先从医疗 成像设备读入患者胃部或者腹部的断层解剖图像序列，根据患者膜腺或者前列腺的位姿规 划腔内丫射线探测器在胃内或者直肠内的置入位姿、体外丫射线探测器的位姿、W及两者 做相对旋转运动的旋转轴、旋转中屯、、旋转角度，然后按照如下步骤进行：
[0013] 1)利用内窥镜将腔内丫射线探测器置入患者胃内或者直肠内事先规划的位置， 并进行姿态调整，腔内T射线探测器位姿通过腔内位姿传感器获得，并由腔内控制模块进 行调整；
[0014] 2)体外控制模块操控机器臂上的体外丫射线探测器置于事先规划的位置，并进 行姿态调整，并由体外控制模块进行调整；
[0015] 3)腔内丫射线探测器和体外丫射线探测器做相对旋转运动同时采集正电子煙灭 产生的一对丫光子，相应的信号处理模块对采集的信号进行处理，并发送到体外丫射线事 件处理单元，该单元对丫事件进行分析判别，记录真符合丫事件，剔除假符合丫事件；
[0016] 4)PET图像重建单元根据丫射线事件处理单元获得的真符合丫事件，利用先验图 像约束压缩感知重建算法对探测目标区域进行图像重建与显示。
[0017] 本发明具有如下有益效果：本发明将内窥式PET成像系统的探测器分别置于腔内 和体外对目标进行成像，可有效减少相邻放射性核素强吸收器官（屯、脏、肝脏、膀脫）对小 体积成像目标（膜腺、前列腺）的严重干扰，提高了图像的信噪比和质量，同时减少了两侧 探头之间的距离，从而提高了图像的空间分辨率，采用先验图像约束压缩感知的方法可有 效抑制图像噪声、提高图像重建的速度和质量，从而为膜腺癌和前列腺癌的早期精确诊断 提供有效的手段，具有重要的临床应用价值。
【附图说明】：
[0018] 图1为内窥式阳T成像系统框图。
[0019] 图2为腔内探测单元框图。
[0020] 图3为体外探测单元框图。
【具体实施方式】：
[0021] 请参照图1至图3所示，本发明内窥式PET成像系统由人体腔内探测与控制单元、 体外探测与控制单元、丫射线事件处理单元、PET图像重建模单元构成。腔内探测与控制单 元由腔内T射线探测器、腔内探测器信号处理模块、腔内控制模块构成；体外探测与控制 单元由体外丫射线探测器、体外探测器信号处理模块、体外控制模块构成；其中腔内丫射 线探测器和体外T射线探测器绕探测目标做相对旋转运动，探测体内放射性核素正电子 煙灭产生的一对方向相反能量相同的丫光子，丫射线事件处理单元对腔内丫射线探测器 和体外T射线探测器探测到的T光子事件进行分析判别，记录真符合事件，剔除假符合事 件；PET图像重建模单元根据丫射线事件处理单元获得的真符合事件，利用先验图像约束 压缩感知重建算法对探测目标区域进行图像重建与显示，可有效提高图像的信噪比和空间 分辨力，为临床微小病灶的早期精确诊断提供重要的手段。
[0022] 其中腔内丫射线探测器和体外丫射线探测器在各自控制模块的控制下做同步旋 转运动。
[0023] 腔内丫射线探测器为多排探测器，探测器体积较小，W便插入人体腔道；腔内控 制模块包含位姿传感器，可实时获取腔内丫射线探测器的位姿，并根据需要对腔内丫射 线探测器位姿进行调整；腔内控制模块由执行器和控制电路构成；腔内信号处理模块将腔 内丫射线探测器获取的信号进行处理并传送到体外丫射线事件处理单元。该腔内探测与 控制单元可安装在内窥镜插管远端中，利用内窥镜将腔内探测与控制单元送达腔内指定位 置。
[0024] 体外探测与控制单元由体外丫射线探测器、体外探测器信号处理模块、体外控制 模块构成。体外丫射线探测器为多排探测器，远大于腔内丫射线探测器；体外控制模块利 用机器臂对体外T射线探测器位姿进行调整；体外控制模块由执行器和控制电路构成；体 外探测器信号处理模块将体外丫射线探测器获取的信号进行处理并传送到体外丫射线事 件处理单元。
[0025] 由于受人体腔道大小的限制，腔内丫射线探测器的体积较小，相应的探测单元数 较少；体外T射线探测器体积较大探测单元数较多，W保证可探测到所有被腔内T射线探 测器探测到的T光子对应的反方向运动的T光子。
[00%] 丫射线事件处理单元对腔内丫射线探测器和体外丫射线探测器探测到的丫事 件进行分析判别，记录真符合丫事件，剔除假符合丫事件。
[0027] PET图像重建单元根据丫射线事件处理单元获得的真符合丫事件，采用先验图像 约束压缩感知的重建方法对探测目标区域进行图像重建与显示。
[0028] 先验图像约束压缩感知重建方法采用滤波反投影解析重建的图像结果作为先验 知识，在一定程度上能有效保留图像轮廓及细节信息，弥补传统迭代算法对图像过度平滑 的不足。
[0029] 压缩感知（compressedsensing,踐）理论指出，如果图像信号可W通过稀疏变换 变得更加稀疏，那么该图像可W从远小于采样定理要求的采样数中恢复。基于CS理论，一 个具有可稀疏性的图像信号的重建可描述成：
[0030] minII4XI11使得Ax=y(1)
[0031] 其中，A为系统响应矩阵，y表示投影测量结果，4为稀疏变换矩阵，本专