一种判断成像质量方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明实施例公开了一种判断成像质量方法和装置，包括：当检测出PET系统的检测器上的晶体和/或检测器无法正常工作时，将所述正常弦图上对应的位置上的数据清除；使用数据补偿方法对数据清除的位置进行数据补偿，根据补偿后的弦图重建对应的断层成像；判断伪影模体的第一特征值和对比度模体ROI中的第二特征值是否满足预定条件如果不满足，则判定无法正常工作的所述晶体和/或所述检测器对PET系统的正常工作造成影响，在不需要进行扫描的情况下，就能模拟出在当前晶体甚至检测器无法工作的情况下扫描可能出现的断层成像并对特定区域进行特征值分析，并由此判断出PET在当前情况下是否能够进行正常工作，由此节省了大量的人力物力成本。
【专利说明】一种判断成像质量方法和装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及医疗器械领域，特别是涉及一种判断成像质量方法和装置。
【背景技术】
[0002]在正电子发射型计算机断层成像(Positron Emission Computed Tomography,PET)系统根据注入体内的放射性核素在衰变过程中产生的正电子湮灭辐射和符合探测原理构成的计算机断层装置。PET显像是一种“核素示踪影像技术”，即检测湮灭辐射产生的两个光子到达检测器的时间差来判定湮灭产生的位置，PET系统中由多个用于检测光子到达时间的检测器组成检测器组，每一个检测器中包括多个晶体，用于在光子到达晶体时确定光子到达的时间，检测器之间具有一定的安装间隙，一般来说为了后期处理方便将安装间隙设置成一个晶体的大小，在后期处理成像的过程中将该安装间隙形成的无信号区域当做是一排晶体无法工作造成的，通过补偿算法来对无信号区域进行数据补偿，由此达到有效的断层成像。由于检测器的大小一致，安装位置也是固定的，故安装间隙造成的无信号区域一般都很有规律，形状也很规则，能够准确的有效的通过补偿算法来消除安装间隙对断层成像造成的影响。然而当实际检测器上的一个或多个晶体损坏或无法工作时，由此造成的无信号区域是随机的，而且只要一个检测器中有超过一定比例的晶体损坏无法接收信号，就会导致整个检测器无法接收信号，这样会造成大范围的无信号区域，那么这种大范围的晶体损坏是否会对PET系统的断层成像造成无法辨识的后果或换句话说是否会导致PET系统无法正常工作是当前急需解决的问题。
【发明内容】
[0003]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种判断成像质量方法和装置，以使得可以准确判断出大范围的晶体损坏对PET系统的成像所造成的影响是否会导致PET系统无法正常工作。
[0004]本发明实施例公开了如下技术方案:
[0005]一种判断成像质量方法，应用于正电子发射型计算机断层成像PET系统，设置伪影模体和对比度模体，根据所述伪影模体和对比度模体模拟出PET中检测器上的晶体均正常工作下的正常断层成像和正常弦图Sinogram并保存，包括:
[0006]当检测出PET系统的检测器上的晶体和/或检测器无法正常工作时，将所述正常弦图上对应无法正常工作的所述晶体和/或所述检测器的位置上的数据清除；
[0007]使用时域和/或频域上的数据补偿方法对数据清除的位置进行数据补偿，获得补偿后的弦图；
[0008]根据所述补偿后的弦图重建对应的`断层成像，在所述断层成像上的伪影模体感兴趣区域ROI中获取第一特征值，从所述断层成像上的对比度模体ROI中获取第二特征值；
[0009]判断所述第一特征值和第二特征值是否满足预定条件；
[0010]如果满足，则判定无法正常工作的所述晶体和/或所述检测器对PET系统的正常工作不造成影响；
[0011]如果不满足，则判定无法正常工作的所述晶体和/或所述检测器对PET系统的正常工作造成影响。
[0012]优选的，所述判断所述第一特征值和第二特征值是否满足预定条件之前还包括:
[0013]通过主成分分析法PCA对获取的所述第一特征值和第二特征值进行降维处理，由此去除特征值冗余。
[0014]优选的，包括:
[0015]所述第一特征值具体为方差值；
[0016]所述第二特征值具体为对比度相对误差值。
[0017]优选的，所述检测出PET系统的检测器上的晶体和/或检测器无法正常工作，具体包括:
[0018]在检测PET系统时，获得与检测器上各个晶体相关的参数，所述参数包括每个晶体的单光子计数值或针对两个晶体的符合数据；
[0019]当所述单光 子计数值低于预设计数值或所述符合数据符合预设条件时，判定对应的晶体无法正常工作；
[0020]当属于同一检测器的无法正常工作的晶体个数超过预定比例，则判定检测器无法正常工作。
[0021]优选的，所述使用时域和/或频域上的数据补偿方法，具体包括:
[0022]所述时域上的补偿方法为时域上的直接插值法；
[0023]所述频域上的补偿方法为频域上的约束傅里叶空间法CFSM。
[0024]优选的，所述根据所述补偿后的弦图重建对应的断层成像，具体包括:
[0025]采用截断频域为奈奎斯特频率的3D 二次投影3DRP算法根据补偿后的弦图重建对应的断层成像。
[0026]优选的，所述判断所述第一特征值和第二特征值是否满足预定条件后，包括:
[0027]将判断结果作为判断样本进行保存。
[0028]一种判断成像质量装置，应用于正电子发射型计算机断层成像PET系统，包括:
[0029]设置单元，用于设置伪影模体和对比度模体，根据所述伪影模体和对比度模体模拟出PET中检测器上的晶体均正常工作下的正常断层成像和正常弦图Sinogram并保存；
[0030]数据清除单元，用于当检测出PET系统的检测器上的晶体和/或检测器无法正常工作时，将所述正常弦图上对应无法正常工作的所述晶体和/或所述检测器的位置上的数据清除；
[0031]数据补偿单元，用于使用时域和/或频域上的数据补偿方法对数据清除的位置进行数据补偿，获得补偿后的弦图；
[0032]重建单元，用于根据所述补偿后的弦图重建对应的断层成像，在所述断层成像上的伪影模体感兴趣区域ROI中获取第一特征值，从所述断层成像上的对比度模体ROI中获取第二特征值；
[0033]质量判断单元，用于判断所述第一特征值和第二特征值是否满足预定条件；
[0034]如果满足，则判定无法正常工作的所述晶体和/或所述检测器对PET系统的正常工作不造成影响；[0035]如果不满足，则判定无法正常工作的所述晶体和/或所述检测器对PET系统的正常工作造成影响。
[0036]优选的，还包括:
[0037]去除冗余单元，用于在判断所述第一特征值和第二特征值是否满足预定条件之前，通过主成分分析法PCA对获取的所述第一特征值和第二特征值进行降维处理，由此去除特征值冗余。
[0038]优选的,所述重建单元,具体包括:[0039]采用截断频域为奈奎斯特频率的3D 二次投影3DRP算法根据补偿后的弦图重建对应的断层成像。
[0040]由上述技术方案可以看出，在当前出现晶体甚至检测器无法工作的情况下，模拟当前情况获取可能出现的弦图并进行数据补偿，根据补偿后的弦图重建对应的断层成像，并对断层成像的对应感兴趣区域提取特征值进行分析，使得在PET不需要进行实际扫描的情况下，就能模拟出在当前情况下扫描可能出现的断层成像并对特定区域进行特征值分析，并由此判断出PET在当前情况下是否能够进行正常工作，由此节省了大量的人力物力成本，提高了 PET系统的使用效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0041]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0042]图1为本发明一种判断成像质量方法的方法流程图；
[0043]图2为本发明通过伪影模体模拟得到的正常断层成像示意图；
[0044]图3为本发明通过对比度模体模拟得到的正常断层成像示意图；
[0045]图4为本发明通过模体模拟得到的正常弦图示意图；
[0046]图5为本发明清除对应位置中数据的弦图示意图；
[0047]图6为本发明一种判断成像质量装置的装置结构图；
[0048]图7为本发明一种判断成像质量装置的另一个装置结构图。
【具体实施方式】
[0049]本发明实施例提供了一种判断成像质量方法和装置。一方面，在当前出现晶体甚至检测器无法工作的情况下，模拟当前情况获取可能出现的弦图并进行数据补偿，根据补偿后的弦图重建对应的断层成像，并对断层成像的对应感兴趣区域提取特征值进行分析，使得在PET不需要进行实际扫描的情况下，就能模拟出在当前情况下扫描可能出现的断层成像并对特定区域进行特征值分析，并由此判断出PET在当前情况下是否能够进行正常工作，由此节省了大量的人力物力成本，提高了 PET系统的使用效率。
[0050]另一方面，将判断是否影响PET系统正常工作的结果，即当前的检测器即检测器中晶体的状态作为影响PET系统正常工作的判断样本或者不影响PET系统正常工作的判断样本进行保存，使得用于判断的预定条件随着判断次数的增加而越来越准确，由此可以不断提高判断是否影响PET系统正常工作的结果的精度。
[0051]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
[0052]实施例一
[0053]请参阅图1，其为本发明一种判断成像质量方法的方法流程图，应用于正电子发射型计算机断层成像PET系统，该方法包括以下步骤:
[0054]首先是设置步骤:
[0055]SlOO:设置伪影模体和对比度模体，根据所述伪影模体和对比度模体模拟出PET中检测器上的晶体均正常工作下的正常断层成像和正常弦图Sinogram并保存。
[0056]这里对上述两种模体的作用以及模拟出的效果进行简单的介绍。
[0057]对于伪影模体，如图2所示，其为本发明通过伪影模体模拟得到的正常断层成像示意图，图中在黑色底色上的白色较大的圆形是在扫描注入了放射性液体(比如说F18)的模体后形成的断层成像，在该白色较大的圆形中的多个圆圈视为感兴趣区域(region ofinterest, R0I)，也就是说，ROI中的数据是断层成像中较为重要，是可作为判断依据的数据。
[0058]对于对比度模体，如图3所示，其为本发明通过对比度模体模拟得到的正常断层成像示意图，图中多个白色圆形亮点区域视为该断层成像中的R0I。
[0059]请参阅图4，其为本 发明通过模体模拟得到的正常弦图示意图，与图2和图3相同，均为模拟在PET中检测器组中所有检测器的晶体都能正常工作下的示意图。
[0060]设置步骤完成后，包括:
[0061]SlOl:当检测出PET系统的检测器上的晶体和/或检测器无法正常工作时，将所述正常弦图上对应无法正常工作的所述晶体和/或所述检测器的位置上的数据清除；
[0062]本发明的一种优选的实施例方式是通过单光子数据或者符合数据的方式来检测晶体的工作情况，优选的，具体包括:
[0063]在检测PET系统时，获得与检测器上各个晶体相关的参数，所述参数包括每个晶体的单光子计数值或针对两个晶体的符合数据；
[0064]当所述单光子计数值低于预设计数值或所述符合数据符合预设条件时，判定对应的晶体无法正常工作；
[0065]当属于同一检测器的无法正常工作的晶体个数超过预定比例，则判定检测器无法正常工作。
[0066]先对通过单光子计数值来判断晶体工作情况来进行说明:
[0067]PET系统扫描时会生成单光子数据，每一个晶体对应一个单光子计数值。我们用阈值法来判断是否存在损坏的晶体。因为PET探测器系统在轴向上的灵敏度存在一定偏差，所以在统计时我们是按照每个环分别统计的。假设PET探测器系统中共有N个检测器，每个检测器中有M个晶体，每个晶体的单光子计数为S。首先统计每个检测器的单光子计数平均值:
[0068]Cn
M m
[0069]设定一个阈值系数λ e (0，I)，预设计数值为:Ln=X *cn[0070]低于该预设计数值的，即被认为对应晶体已无法正常工作。
[0071]再对通过符合数据来判断晶体工作情况来进行说明:
[0072]PET系统一般通过扫描旋转棒源或均匀圆柱源的形式，使每一条响应线的计数接近同一个值。采集到符合计数后，首先要生成弦图S，然后统计弦图中的计数均值，得到损坏响应线集合也就是预设条件:
[0073]
【权利要求】
1.一种判断成像质量方法，应用于正电子发射型计算机断层成像PET系统，其特征在于，设置伪影模体和对比度模体，根据所述伪影模体和对比度模体模拟出PET中检测器上的晶体均正常工作下的正常断层成像和正常弦图Sinogram并保存，包括: 当检测出PET系统的检测器上的晶体和/或检测器无法正常工作时，将所述正常弦图上对应无法正常工作的所述晶体和/或所述检测器的位置上的数据清除； 使用时域和/或频域上的数据补偿方法对数据清除的位置进行数据补偿，获得补偿后的弦图； 根据所述补偿后的弦图重建对应的断层成像，在所述断层成像上的伪影模体感兴趣区域ROI中获取第一特征值，从所述断层成像上的对比度模体ROI中获取第二特征值； 判断所述第一特征值和第二特征值是否满足预定条件； 如果满足，则判定无法正常工作的所述晶体和/或所述检测器对PET系统的正常工作不造成影响； 如果不满足，则判定无法正常工作的所述晶体和/或所述检测器对PET系统的正常工作造成影响。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断所述第一特征值和第二特征值是否满足预定条件之前还包括: 通过主成分分析法PCA对获取的所述第一特征值和第二特征值进行降维处理，由此去除特征值冗余。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括: 所述第一特征值具体为方差值； 所述第二特征值具体为对比度相对误差值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测出PET系统的检测器上的晶体和/或检测器无法正常工作，具体包括: 在检测PET系统时，获得与检测器上各个晶体相关的参数，所述参数包括每个晶体的单光子计数值或针对两个晶体的符合数据； 当所述单光子计数值低于预设计数值或所述符合数据符合预设条件时，判定对应的晶体无法正常工作； 当属于同一检测器的无法正常工作的晶体个数超过预定比例，则判定检测器无法正常工作。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使用时域和/或频域上的数据补偿方法，具体包括: 所述时域上的补偿方法为时域上的直接插值法； 所述频域上的补偿方法为频域上的约束傅里叶空间法CFSM。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述补偿后的弦图重建对应的断层成像，具体包括: 采用截断频域为奈奎斯特频率的3D 二次投影3DRP算法根据补偿后的弦图重建对应的断层成像。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断所述第一特征值和第二特征值是否满足预定条件，包括:使用特征分类器对第一特征值和第二特征值进行分类。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断所述第一特征值和第二特征值是否满足预定条件后，包括: 将判断结果作为判断样本进行保存。
9.一种判断成像质量装置，应用于正电子发射型计算机断层成像PET系统，其特征在于，包括: 设置单元，用于设置伪影模体和对比度模体，根据所述伪影模体和对比度模体模拟出PET中检测器上的晶体均正常工作下的正常断层成像和正常弦图Sinogram并保存； 数据清除单元，用于当检测出PET系统的检测器上的晶体和/或检测器无法正常工作时，将所述正常弦图上对应无法正常工作的所述晶体和/或所述检测器的位置上的数据清除； 数据补偿单元，用于使用时域和/或频域上的数据补偿方法对数据清除的位置进行数据补偿，获得补偿后的弦图； 重建单元，用于根据所述补偿后的弦图重建对应的断层成像，在所述断层成像上的伪影模体感兴趣区域ROI中获取第一特征值，从所述断层成像上的对比度模体ROI中获取第二特征值； 质量判断单元，用于判断所述第一特征值和第二特征值是否满足预定条件； 如果满足，则判定无法正常工作的所述晶体和/或所述检测器对PET系统的正常工作不造成影响； 如果不满足，则判定无法正常工作的所述晶体和/或所述检测器对PET系统的正常工作造成影响。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，还包括: 去除冗余单元，用于在判断所述第一特征值和第二特征值是否满足预定条件之前，通过主成分分析法PCA对获取的所述第一特征值和第二特征值进行降维处理，由此去除特征值冗余。
11.根据权利 要求9所述的装置，其特征在于，所述重建单元，具体包括: 采用截断频域为奈奎斯特频率的3D 二次投影3DRP算法根据补偿后的弦图重建对应的断层成像。
【文档编号】A61B6/03GK103565459SQ201310441311
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年9月25日 优先权日:2013年9月25日
【发明者】孙智鹏, 李明, 马锐兵 申请人:沈阳东软医疗系统有限公司