构建PET图像的方法和装置与流程

文档序号：12609259阅读：365来源：国知局

本发明涉及医学成像技术领域，特别涉及一种构建PET图像的方法和装置。

背景技术：

在医学领域中，可以通过PET(Positron Emission Tomography，正电子发射断层显像)设备构建人体器管内病灶的PET图像，这样医生根据该PET图像，能够发现病灶。

PET设备构建PET图像的原理是：在人体内注射放射性核素，利用该放射性核素对代谢物质进行标记；由于人体的病灶部位对放射性核素吸收率高，则放射性核素标记的代谢物质会聚集在病灶部分；然而放射性核素很快就会湮灭，并产生方向完全相反的光子对；PET设备通过多个探测器单元对探测放射性核素产生的光子对，构建PET图像。

PET设备构建PET图像的过程可以为：PET设备通过多个探测器单元对获取探测到的光子对的时间信息和位置信息，将探测到的光子对的时间信息和位置信息组成列表模式数据，通过算法排序将该列表模式数据转换为正弦图数据，通过重建算法公式，将该正弦图数据构建成PET图像，其中，该重建算法公式用于将探测器单元对的正弦图数据构建成PET图像。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

PET设备中的探测器单元对易损坏，当PET设备中的探测器单元对损坏时，该探测器单元对无法采集数据或者采集数据不准确，因此，通过上述方法构建的PET图像会有伪影，极大降低图像质量，导致构建的PET图像清晰度差。

技术实现要素：

为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种构建PET图像的方法和装置。技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种构建PET图像的方法，其特征在于，所述方法包括：

确定目标探测器单元对，所述目标探测器单元对为正电子发射断层显像PET设备包括的多个探测器单元对中损坏的探测器单元对；

将所述PET设备的列表模式数据，转换为正弦图数据；

根据所述目标探测器单元对，生成正弦图掩模，所述正弦图掩模用于在所述正弦图数据中标识所述目标探测器单元对的正弦图数据；

根据所述正弦图掩模，将第一重建算法公式转换为第二重建算法公式，所述第一重建算法公式用于将所述多个探测器单元对的正弦图数据构建成PET图像，所述第二重建算法公式用于将所述多个探测器单元对中除所述目标探测器单元对以外的其它探测器单元对的正弦图数据构建成PET图像；

通过所述第二重建算法公式，将所述正弦图数据构建成PET图像。

可选的，所述根据所述正弦图掩模，将第一重建算法公式转换为第二重建算法公式，包括：

获取所述PET设备的第一系统矩阵，所述第一系统矩阵用于标识光子对被所述多个探测器单元对探测到的概率；

将所述正弦图掩模与所述第一系统矩阵的乘积作为第二系统矩阵，所述第二系统矩阵用于标识所述光子对被所述多个探测器单元对中除所述目标探测器单元对以外的其它探测器单元对探测到的概率；

将所述第二系统矩阵代入所述第一重建算法公式中，得到第二重建算法公式。

可选的，所述确定所述目标探测器单元对，包括：

将所述多个探测器单元对中在采集数据时没有输出采集信号的探测器单元对确定为所述目标探测器单元对。

可选的，所述根据所述目标探测器单元对，生成正弦图掩模，包括：

获取所述目标探测器单元对在所述PET设备包括的探测器环中的位置；

根据所述目标探测器单元对在所述PET设备包括的探测器环中的位置，生成探测器晶体掩模；

将所述探测器晶体掩模转化为所述正弦图掩模。

可选的，所述将所述探测器晶体掩模转化为所述正弦图掩模，包括：

获取所述PET设备对应的排序算法，所述排序算法用于所述PET设备根据所述排序算法，将所述列表模式数据转化为所述正弦图数据；

根据所述排序算法，将所述探测器晶体掩模转化为所述正弦图掩模。

第二方面，本发明实施例提供了一种构建PET图像的装置，其特征在于，所述装置包括：

确定模块，用于确定目标探测器单元对，所述目标探测器单元对为正电子发射断层显像PET设备包括的多个探测器单元对中损坏的探测器单元对；

第一转换模块，用于将所述PET设备的列表模式数据，转换为正弦图数据；

生成模块，用于根据所述目标探测器单元对，生成正弦图掩模，所述正弦图掩模用于在所述正弦图数据中标识所述目标探测器单元对的正弦图数据；

第二转换模块，用于根据所述正弦图掩模，将第一重建算法公式转换为第二重建算法公式，所述第一重建算法公式用于将所述多个探测器单元对的正弦图数据构建成PET图像，所述第二重建算法公式用于将所述多个探测器单元对中除所述目标探测器单元对以外的其它探测器单元对的正弦图数据构建成PET图像；

构建模块，用于通过所述第二重建算法公式，将所述正弦图数据构建成PET图像。

可选的，所述第二转换模块，包括：

第一获取单元，用于获取所述PET设备的第一系统矩阵，所述第一系统矩阵用于标识光子对被所述多个探测器单元对探测到的概率；

确定单元，用于将所述正弦图掩模与所述第一系统矩阵的乘积作为第二系统矩阵，所述第二系统矩阵用于标识所述光子对被所述多个探测器单元对中除所述目标探测器单元对以外的其它探测器单元对探测到的概率；

代入单元，用于将所述第二系统矩阵代入所述第一重建算法公式中，得到第二重建算法公式。

可选的，所述确定模块，还用于将所述多个探测器单元对中在采集数据时没有输出采集信号的探测器单元对确定为所述目标探测器单元对。

可选的，所述生成模块，包括：

第二获取单元，用于获取所述目标探测器单元对在所述PET设备包括的探测器环中的位置；

生成单元，用于根据所述目标探测器单元对在所述PET设备包括的探测器环中的位置，生成探测器晶体掩模；

转换单元，用于将所述探测器晶体掩模转化为所述正弦图掩模。

可选的，所述转换单元，还用于获取所述PET设备对应的排序算法，所述排序算法用于所述PET设备根据所述排序算法，将所述列表模式数据转化为所述正弦图数据；根据所述排序算法，将所述探测器晶体掩模转化为所述正弦图掩模。

本发明实施例中，PET设备通过确定目标探测器单元对的，根据目标探测器单元对生成的正弦图掩模，将第一重建算法公式转换为第二重建算法公式，通过第二重建算法公式，将正弦图数据构建成PET图像；由于目标探测器单元对为PET设备中损坏的探测器单元对，PET设备通过正弦图掩模在正弦图数据中标识了该目标探测器单元对的正弦图数据，即PET设备将多个探测器单元对中除目标探测器单元对以外的其它探测器单元对的正弦图数据构建成PET图像；因此，PET设备建成PET图像时，由于将正弦图数据中的损坏的目标探测器单元对的正弦图数据去除，从而根据正弦图数据构建PET图像，提高了构建PET图像的准确性，进而使得构建的PET图像更加清晰。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种构建PET图像的方法流程图；

图2是本发明实施例提供的一种构建PET图像的方法流程图；

图3是本发明实施例提供的一种构建PET图像的装置结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种构建PET图像的装置结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例中，在使用PET设备对人或者动物等生物体进行扫描之前，先在生物体内注射放射性核素(例如¹⁸F、¹¹C等)，以使该放射性核素对生物体的代谢物质进行标记；生物体的代谢物质被放射性核素标记后，该放射性核素通过衰变，发射出正电子，该正电子迅速与周围的电子湮灭，在湮灭点发出一个出射方向相反的光子对，该光子对可以为γ光子对。该光子对会被PET设备中的两个探测器单元所探测到。PET设备将探测到该方向相反的光子对的两个探测器单元确定为一个探测器单元对；放射性核素在探测器单元对的连线上，PET设备将该探测器单元对之间的连线确定为一条响应线，PET设备通过该探测器单元对采集该响应线的采集数据，该响应线的采集数据可以包括该响应线的位置信息和时间信息。PET设备中包括多个探测器单元对，将多个探测器单元对的多条响应线的采集数据组成列表模式数据；进而，PET设备根据排序算法，将该列表模式数据转化为正弦图数据，因此，正弦图数据中存储了每个探测器单元对的正弦图数据。

由于探测器单元对容易损坏，因此，PET设备在探测器单元对探测光子时，PET设备检测是否有损坏的探测器单元对，如果有损坏的探测器单元对，PET设备获取损坏的目标探测器单元对的位置信息，将该目标探测器单元对的位置信息存储在探测器晶体掩模中；通过排序算法，将该探测器晶体掩模转化为正弦图掩模，因此，正弦图掩模用于在正弦图数据中标识该目标探测器单元对的正弦图数据，该目标探测器单元对的正弦图数据即正弦图数据中存在的坏数据。进而，PET设备根据该正弦图掩模，PET设备修正第一系统矩阵，得到第二系统矩阵，将第二系统矩阵代入第一重建算法公式中，得到第二重建算法公式，通过第二重建算法公式，将正弦图数据构建成PET数据。去除正弦图数据中的坏数据，从而根据正弦图数据中的正确数据构建成PET图像更清晰。

本发明实施例提供了一种构建PET图像的方法，该方法的执行主体可以为PET设备，也可以为具备构建PET图像功能的其它设备或者集成在其它设备上的具备构建PET图像功能的模块等，例如，PET/CT(Positron Emission Tomography/Computed Tomography，正电子发射断层显像/计算机断层扫描)设备。

参见图1，该方法包括：

步骤101：确定目标探测器单元对，该目标探测器单元对为正电子发射断层显像PET设备包括的多个探测器单元对中损坏的探测器单元对。

步骤102：将PET设备的列表模式数据，转换为正弦图数据。

步骤103：根据目标探测器单元对，生成正弦图掩模，该正弦图掩模用于在正弦图数据中标识该目标探测器单元对的正弦图数据。

步骤104：根据该正弦图掩模，将第一重建算法公式转换为第二重建算法公式，该第一重建算法公式用于将多个探测器单元对的正弦图数据构建成PET图像，该第二重建算法公式用于将该多个探测器单元对中除目标探测器单元对以外的其它探测器单元对的正弦图数据构建成PET图像。

步骤105：通过该第二重建算法公式，将该正弦图数据构建成PET图像。

本发明实施例的一种可能实现方式中，根据该正弦图掩模，将第一重建算法公式转换为第二重建算法公式，包括：

获取PET设备的第一系统矩阵，该第一系统矩阵用于标识光子对被多个探测器单元对探测到的概率；

将该正弦图掩模与该第一系统矩阵的乘积作为第二系统矩阵，该第二系统矩阵用于标识该光子对被多个探测器单元对中除目标探测器单元对以外的其它探测器单元对探测到的概率；

将该第二系统矩阵代入第一重建算法公式中，得到第二重建算法公式。

本发明实施例的一种可能实现方式中，确定目标探测器单元对，包括：

将该多个探测器单元对中在采集数据时没有输出采集信号的探测器单元对确定为该目标探测器单元对。

本发明实施例的一种可能实现方式中，根据目标探测器单元对，生成正弦图掩模，包括：

获取该目标探测器单元对在PET设备包括的探测器环中的位置；

根据该目标探测器单元对在PET设备包括的探测器环中的位置，生成探测器晶体掩模；

将该探测器晶体掩模转化为该正弦图掩模。

本发明实施例的一种可能实现方式中，将该探测器晶体掩模转化为该正弦图掩模，包括：

获取PET设备对应的排序算法，该排序算法用于PET设备根据该排序算法，将列表模式数据转化为该正弦图数据；

根据该排序算法，将该探测器晶体掩模转化为该正弦图掩模。

上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本公开的可选实施例，在此不再一一赘述。

本发明实施例提供了一种构建PET图像的方法，该方法的执行主体可以为PET设备，还可以为具备构建PET图像功能的其它设备或者集成在其它设备上的具备构建PET图像功能的模块等，例如，PET/CT设备。

参见图2，该方法包括：

步骤201：PET设备确定目标探测器单元对，该目标探测器单元对为PET设备包括的多个探测器单元对中损坏的探测器单元对。

本发明实施例中，PET设备中的包括多个探测器单元对，当PET设备检测到构建PET图像功能开启时，PET设备通过探测器单元对采集该探测器单元对的响应线的采集数据，该采集数据为构建PET图像所需的数据。

由于探测器单元容易损坏，因此，在PET设备通过多个探测器单元对采集多个响应线的采集数据时，检测多个探测器单元对中是否有损坏的探测器单元对，将损坏的探测器单元对称为目标探测器单元对。

由于多个探测器单元对中的没有损坏的探测器单元对在采集数据时可以输出采集信号，损坏的探测器单元对在采集数据时则无法输出采集信号，因此，PET设备确定目标探测器单元对的步骤可以为：PET设备检测每个探测器单元对在采集数据时是否输出采集信号，将该多个探测器单元对中在采集数据时没有输出采集信号的探测器单元对确定为该目标探测器单元对。

需要说明的是，如果探测器单元对中只要存在一个探测器单元没有输出采集信号，PET就确定该探测器单元对确定为目标探测器单元对。

由于在构建PET图像过程中，确定目标探测器单元对是在PET设备采集数据过程中同步进行的，所以，本发明实施例提供的构建PET图像方法可以达到自动实时的目的。

步骤202：PET设备将该PET设备的列表模式数据，转换为正弦图数据。

本发明实施例中，PET设备将多个探测器单元对采集的多个响应线的采集数据组成该PET设备的列表模式数据。其中，一个探测器单元对采集的响应线的采集数据可以为该探测器单元对的响应线的位置信息和时间信息，其中，该响应线的位置信息即为每个光子对所在的湮灭点的位置信息，该响应线的时间信息为探测器单元对探测到该光子对的时间。

需要说明的是，响应线的位置信息可以用探测到该光子对的探测器单元对的编号和轴向位置信息表示，还可以用探测到该光子对的探测器单元对的径向位置信息、角度位置信息和轴向位置信息三个参数组合表示，本发明实施例对此不做具体限定。

其中，PET设备中存在多个探测器环，每个探测器环包括多个探测器单元，轴向可以为垂直于探测器环所在平面的方向，轴向位置信息可以为PET设备中每个探测器环的编号，响应线的轴向位置信息即为湮灭点的轴向位置信息；探测器单元对的编号即为该探测到该响应线的探测器对的编号；角度位置信息可以是响应线与竖直线之间的夹角，取值在[0°，180°]之间，径向位置可以是探测器环的圆心到响应线的距离。由探测器环编号和轴向位置信息组成的响应线的位置信息与由径向位置信息、角度位置信息和轴向位置信息组成的响应线的位置信息具有一一对应关系，探测器环的编号与径向位置信息-角度位置信息组合之间可以互相转换。

例如，用探测到该光子对的探测器单元对的编号和轴向位置信息表示响应线的位置信息时，PET设备中共包括59个探测器环，编号依次是1,2,…59，每个探测器环包括720个探测器单元，编号依次为1,2,…720，该PET设备某个响应线的位置信息可以为(40,50,2)，即该PET设备中，第2个探测器环的40号和50号探测器单元探测到一对光子。

其中，用PET设备中每个探测器环的编号表示轴向位置信息时，当探测到一个光子对的探测器单元对位于同一个探测器环时，该轴向位置信息即是该探测器环的编号。但是，探测到一个光子对的探测器单元对还可能位于两个不同的探测器环，此时，该轴向位置信息可以用探测单元对位于的两个探测器环的编号组合表示，也可以用预先设置的这两个探测器环组合对应的标识表示，其中，PET设备可以预先存储每两个探测器环组合对应的轴向位置标识，可以是大于PET设备所包含的探测器环数目的数字，例如，PET设备共有59个探测器环，编号依次是1-59，可以预先设置60表示位于第1、2探测器环的轴向位置信息，61表示位于第1、3探测器环的轴向位置信息、62表示位于第1、4探测器环的轴向位置信息，以此类推，每两个探测器环组合都预先对应有一个编号。这样，每个轴向位置信息都对应一个轴向位置标识。

本发明实施例中，PET设备通过排序算法，将该列表模式数据转化为正弦图数据，因此，本步骤可以为：PET设备获取PET设备对应的排序算法，PET设备根据该排序算法，将列表模式数据转化为正弦图数据。

本步骤中，该排序算法可以为PET设备将列表模式数据按照不同的响应线的出现次数对列表模式数据进行排序的方法。则PET设备根据该排序算法，将列表模式数据转化为正弦图数据的步骤可以为：

PET设备根据该列表模式数据，统计每个响应线的位置信息的出现次数，将每个响应线的位置信息的出现次数组成正弦图数据。

其中，响应线的位置信息的出现次数即为该响应线对应的光子对所在的湮灭点的数目，正弦图数据可以用来反映湮灭点的分布情况。

例如，以用响应线的径向位置信息、角度位置和轴向位置标识表示响应线的位置信息为例进行说明，PET设备某次探测的响应线的位置信息包括(1,10,1)、(5,10,1)、(1,10,3)、(10,20,1)、(1,10,3)、(10,20,1)、(5,10,1)、(10,20,1)、(1,10,3)、(1,10,3)、(1,10,2)、(1,10,1)、(1,10,2)、(5,10,1)、(1,10,1)、(5,10,1)，对该响应线的位置信息的出现次数进行统计，得到的正弦图数据包含的信息为：3次(1,10,1)、4次(5,10,1)、4次(1,10,3)、3次(10,20,1)、2次(1,10,2)。

需要说明的是，在实际操作中，PET设备每次采集的采集数据会包括大量的响应线的位置信息和时间信息，上述示例只是为了说明由列表式模式数据到正弦图数据的处理过程。

其中，正弦图数据可以是以三维表格的形式记录每个响应线的位置信息及其出现次数，每个轴向位置信息可以对应一个子表格。每个子表格中，每个径向位置信息和角度位置信息组合对应的次数即为该响应线的位置信息出现的次数。

例如，对于轴向位置信息18对应的子表格，如表1所示，其中，按照从左到右，从上到下数值依次增大的顺序排列，位置信息(0,0)对应的5即表示径向位置信息为0、角度位置信息为0、轴向位置信息为18的响应线出现的次数为5。

表1

步骤203：PET设备根据该目标探测器单元对，生成正弦图掩模，该正弦图掩模用于在该正弦图数据中标识该目标探测器单元对的正弦图数据。

本步骤中，PET设备根据步骤201中确定的目标探测器单元对，得到探测器晶体掩模，根据该探测器晶体掩模，通过与步骤202中相同的排序算法，将该探测器晶体掩模转化为正弦图掩模。

其中，探测器晶体掩模记录了目标探测器单元对在该PET设备包括的多个探测器单元对的位置，相应的，正弦图掩模记录了目标探测器单元对在正弦图数据中对应的数据。因此，本步骤可以通过以下步骤2031-2033实现。

步骤2031：PET设备获取该目标探测器单元对在该PET设备包括的探测器环中的位置。

本步骤中，目标探测器单元对在PET设备包括的探测器环中的位置可以用该目标探测器对的编号以及该目标探测器对所在的探测器环的编号表示。

例如，可以用(40,50,33)表示在第33个探测器环的40号和50号探测器单元组成的探测器单元对为目标探测器单元对。

步骤2032：PET设备根据该目标探测器单元对在该PET设备包括的探测器环中的位置，生成探测器晶体掩模。

本步骤中，探测器晶体掩模中用于存储目标探测器单元对在探测器环中的位置，即将目标探测器单元对中两个目标探测器单元在PET设备包括的多个探测器单元中标识出来。

该探测器晶体掩模可以用矩阵表示，每个探测器环中每个探测器单元的对应该矩阵中的一个元素，该元素可以为该探测器单元的掩模值。其中，可以将PET设备的多个探测器单元中每个探测器单元的掩模值默认为第一预设数值，当确定多个探测器单元中的目标探测器单元时，将该目标探测器单元的掩模值设置为第二预设数值。

为了将目标探测器对在多个探测器对中标识出来，第一预设数值与第二预设数值不相同，本发明实施例对第一预设数值和第二预设数值不作具体限定，例如，第一预设数值可以为1，第二预设数值可以为0。

以PET设备中有59个探测器环，每个探测器环中有720个探测器单元为例进行说明，如果第一预设数值为1，第二预设数值为0，对应的，该探测器晶体掩模的矩阵可以为一个720行、59列的矩阵：

其中，该矩阵中元素C_a×b表示PET设备中第b个探测器环中第a个探测器单元的掩模值。如果确定目标探测器单元对中目标探测器单元对应的掩模值分别为C_2×1和C_720×1，该720行、59列的矩阵可以为：

步骤2033：PET设备将该探测器晶体掩模转化为该正弦图掩模。

本发明实施例中，由于目标探测器单元对无法探测到光子对，因此，该目标探测器单元对在正弦图数据中对应的响应线的次数为0，如果PET设备根据该正弦图数据构建PET图像，会导致构建的PET图像产生伪影，因此，需要将该目标探测器单元对在正弦图数据中对应的数据去除。

本发明实施例中，探测器晶体掩模中用于存储目标探测器单元对在探测器环中的位置，正弦图掩模可以存储PET设备通过目标探测器单元对采集的数据在正弦图数据中的位置，通过该正弦图掩模，PET设备可以将正弦图数据中目标探测器单元对在正弦图数据中对应的数据去除。这样，PET设备中存在损坏的目标探测器单元对时，无需等到维修工程师修理或者更换PET设备的器件，使得PET设备仍能继续使用，而且，也无需病人长时间等待。即使PET设备中的目标探测器单元对是在使用PET设备的过程中损坏的，PET设备仍能够得到准确的PET图像，无需对病人重新扫描，不会加重病人的心理负担。

由于列表模式数据中存储了探测器单元对的位置信息，而正弦图数据由列表模式数据转化得到，列表模式数据和正弦图数据存在对应关系，探测器晶体掩模和正弦图掩模之间也存在对应关系，即正弦图掩模也可以由探测器晶体掩模转化得到，因此，PET设备需要根据与将列表模式数据转化为正弦图数据相同的排序算法，将探测器晶体掩模转化为正弦图掩模。

本步骤可以为：PET设备获取PET设备对应的排序算法，PET设备根据该排序算法，将该探测器晶体掩模转化为该正弦图掩模，该排序算法用于PET设备根据该排序算法，将列表模式数据转化为该正弦图数据。其中，该排序算法为与将列表模式数据转化为正弦图数据的排序算法相同的排序算法。

PET设备根据该排序算法，将该探测器晶体掩模转化为该正弦图掩模的步骤可以为：

PET设备根据该排序算法，将该探测器晶体掩模转换成正弦图掩模对应的三维表格，将正弦图掩模对应的三维表格组成正弦图掩模。

由于探测器晶体掩模中每个探测器单元对应的探测器单元编号和探测器环编号一一对应，因此，正弦图掩模对应的三维表格包括的每个轴向正弦图掩模子表格中，每个响应线的径向位置信息和角度位置信息组合对应的掩模值即为该探测器单元对的正弦图掩模值。

如表2所示，对于轴向位置信息18对应的正弦图掩模子表格中，(0,0)位置对应的1即为该径向位置信息为0、角度位置信息为0、轴向位置信息为18的探测器单元对的正弦图掩模值为1，不是目标探测器单元对；(1,1)位置对应的0即表示该径向位置信息为1、角度位置信息为1、轴向位置信息为18的探测器单元对的正弦图掩模值为0，是目标探测器单元对。

表2

这样，正弦图掩模对应了多个轴向正弦图掩模子表格，然后，确定每个轴向正弦图子表格中掩模值的数量。

例如，每个正弦图掩模子表格中，可以将角度位置对应的[0°,180°]范围长度平均分为360份，每份对应角度范围为0.5°，即角度位置的单位长度可以为0.5°；将径向位置的长度也均分为360份，每份对应的单位长度与PET设备中探测器环的半径有关；因此，根据该轴向正弦图子表格，可以得到一个该轴向上的正弦图子矩阵，该矩阵的行数即为该轴向正弦图子表格中角度位置的数目，该矩阵的列数即为该轴向正弦图子表格中径向位置的数目。表2对应的正弦图子矩阵可以为：

当PET设备有59个探测器环时，该轴向位置上对应有579个轴向正弦图子表格。

因此，可以得到一个角度位置信息-轴向位置信息-径向位置信息组合的三维表格，上述示例中，该三维表格的角度位置信息-轴向位置信息-径向位置信息可以为360×579×360。即该正弦图掩模对应的三维表格中有360×579×360个掩模值，可以将该360×579×360个掩模值对应的存储到一个N×N的对角矩阵的对角线中，其中N＝360×579×360，该对角矩阵中，除该对角线上的掩模值对应的元素以外，其它元素的值均为0。即，该矩阵可以为：

步骤204：PET设备根据该正弦图掩模，将第一重建算法公式转换为第二重建算法公式，该第一重建算法公式用于将该多个探测器单元对的正弦图数据构建成PET图像，该第二重建算法公式用于将该多个探测器单元对中除该目标探测器单元对以外的其它探测器单元对的正弦图数据构建成PET图像。

本发明实施例中，PET设备中事先定义了如下公式(1)所示的PET图像构建模型：

其中，y＝[y₁,y₂,...,y_N]^T，表示各探测器单元对的采集数据，每个y_k(k＝1,2,…,N)为一个探测器单元对的采集数据；N为正弦图数据的大小，即探测器单元对的总数目；x＝[x₁,x₂,...,x_M]^T为待构建的PET图像，M为待构建的PET图像中像素点的总数目；A为第一系统矩阵，该第一系统矩阵用于标识光子对被所述多个探测器单元对探测到的概率，也即用数学的形式表达了PET设备中每个空间位置的点源被探测器单元探测到的概率，反映了系统的物理特性，r表示噪声的平均值，E[.]表示期望值算子。

然后，正常情况下，即PET设备中无损坏的目标探测器单元对时，PET设备直接根据第一重建算法公式，将正弦图数据构建成PET图像。

其中，该第一重建算法公式可以根据用户需要设置并更改，本发明实施例对此不作具体限定。例如，该第一重建算法公式可以为OSEM(Ordered Subsets Expectation Maximization，有序子集最大期望值重建)算法公式或者MLEM(Maximum Likelihood Expectation Maximization，最大似然期望最大重建)算法公式等。

以第一重建算法公式为OSEM算法公式为例进行说明，PET设备根据第一重建算法公式，将正弦图数据构建成PET图像的步骤可以为：

PET设备利用最大化最大似然函数，在每一次迭代过程中，使用所有的投影数据对重建图像每一个像素点的值进行校正，保证重建图像的投影数据与实际测量数据在统计上越来越接近。

通过以下公式(2)的第一重建算法公式，计算PET图像数据。

其中，i为探测器单元对的编号，j＝1,…,M，M为待构建的PET图像中像素点的总数目，y_i为第i个探测器单元对的采集数据；q＝1,…,N_s，N_s为划分的子集数,即为正弦图数据被划分成的数据子集的个数；S_q为子集q中的投影数，k为OSEM算法中迭代的次数,A_ij为第i个探测器单元对探测到的第j个像素点的第一系统矩阵，描述了每个空间位置的点源被探测器单元探测到的概率，l为待构建的PET图像中的第l个坐标，A_il为第i个探测器单元对探测到的第l个坐标的系统矩阵，为待构建的PET图像中，第k次迭代、第q-1个数据子集的第l个坐标的图像数据值，为待构建的PET图像中，第k次迭代、第q个数据子集的第l个坐标的图像数据值。M和N_s均可以根据用户需要设置并更改，本发明实施例对此不做具体限定。

由于PET设备中存在损坏的探测器单元对，导致PET设备直接根据第一重建算法将正弦图数据构建成的PET图像中产生伪影，因此，本发明实施例中，在PET设备根据该第一重建算法公式构建PET图像之前，还需对该第一重建算法公式进行修正，得到第二重建算法公式，进而，将正弦图数据中的目标探测器单元对的正弦图数据去除。

因此，本步骤可以通过以下步骤2041-2043实现。

步骤2041：PET设备获取PET设备的第一系统矩阵，该第一系统矩阵用于标识光子对被多个探测器单元对探测到的概率。

本步骤中，第一系统矩阵可以为一个N×M的矩阵，其中，N为正弦图数据的总数目，M为待构建的PET图像中像素点的总数目。矩阵中每个元素准确描述了待构建的PET图像中每个点源被探测器单元对探测到的概率。

步骤2042：PET设备将该正弦图掩模与该第一系统矩阵的乘积作为第二系统矩阵，该第二系统矩阵用于标识该光子对被多个探测器单元对中除目标探测器单元对以外的其它探测器单元对探测到的概率。

本步骤中，由步骤203可知，正弦图掩模可以为一个N×N的对角矩阵，第一系统矩阵为一个N×M的矩阵。

因此，PET设备根据公式(1)，用正弦图掩模对各探测器单元对的采集数据进行修正，得到修正后的数据：

即：其中，S为正弦图掩模。因此，PET设备将该正弦图掩模与该第一系统矩阵的乘积作为第二系统矩阵可以为以下公式(3)：

A′＝S·A (3)

其中，A′为第二系统矩阵，A为第一系统矩阵。因此，在第二系统矩阵中，目标探测器单元对的探测概率被正弦图掩模设置为0。

本发明实施例中，修改后的第二系统矩阵更加准确的描述了每个空间位置的点源被探测器单元探测到的概率。

步骤2043：PET设备将该第二系统矩阵代入该第一重建算法公式中，得到第二重建算法公式。

本步骤中，将公式(3)代入公式(2)中，得到第二重建算法公式(4)如下：

其中j＝1,…,M；q＝1,…,N_s，M为待构建的PET图像中像素点的总数目，N_s为划分的子集数,S_q为子集q中的投影数，即为正弦图数据被划分成的数据子集的个数；y_i为第i个探测器单元对的采集数据；k为OSEM算法中迭代的次数,A′为第二系统矩阵，描述了每个空间位置的点源实际被探测器单元探测到的概率；S_ii正弦图掩模中第i个探测器单元对的掩模值，在正弦图掩模对应的矩阵的对角线上；A_il为第i个探测器单元对探测到的第l个坐标的系统矩阵；为待构建的PET图像中，第k次迭代、第q-1个数据子集的第l个坐标的图像数据值，为待构建的PET图像中，第k次迭代、第q个数据子集的第j个坐标的图像数据值。M和N_s均可以根据用户需要设置并更改，本发明实施例对此不做具体限定。

需要说明的是，PET设备构建PET图像过程中涉及到的衰减校正、归一化校正、随机校正和散射校正由于都是作用于正弦图数据，因此可以直接利用正弦图掩模进行修正，即利用正弦图掩模对应的矩阵直接乘以对应的正弦图数据。

步骤205：PET设备通过该第二重建算法公式，将该正弦图数据构建成PET图像。

本发明实施例中，PET设备根据该第二重建算法公式，将正弦图数据包括的每个探测器单元对的正弦图数据依次代入该第二重建算法公式(4)中，计算过程中，通过第二系统矩阵，将目标探测器单元对的正弦图数据消除，进而得到准确的PET图像。

在实施中，为了保证足够的信噪比，临床中PET设备的采集数据存在冗余，因此，在目标探测器单元对不大量存在的前提下，本发明实施例提供的构建PET图像的方法既没有伪影也不存在定量化错误，依然可以在诊断中使用；并且，与原来的第一重建算法相比，PET设备通过第二重建算法计算过程中，仅仅是在投影和反投影过程中乘入正弦图掩膜S，对原来的第一重建算法的整体结构不会有大影响，修改非常方便，而且这种简单的纯量相差，对重建速度的影响也非常的小。

本发明实施例提供了一种构建PET图像的装置，该装置可以应用在PET设备中，还可以应用在具备构建PET图像功能的其它设备或者集成在其它设备上的具备构建PET图像功能的模块中等，例如，PET/CT设备。

参见图3，该装置包括：

确定模块301，用于确定目标探测器单元对，目标探测器单元对为正电子发射断层显像PET设备包括的多个探测器单元对中损坏的探测器单元对；

第一转换模块302，用于将PET设备的列表模式数据，转换为正弦图数据；

生成模块303，用于根据目标探测器单元对，生成正弦图掩模，正弦图掩模用于在正弦图数据中标识目标探测器单元对的正弦图数据；

第二转换模块304，用于根据正弦图掩模，将第一重建算法公式转换为第二重建算法公式，第一重建算法公式用于将多个探测器单元对的正弦图数据构建成PET图像，第二重建算法公式用于将多个探测器单元对中除目标探测器单元对以外的其它探测器单元对的正弦图数据构建成PET图像；

构建模块305，用于通过第二重建算法公式，将正弦图数据构建成PET图像。

可选的，该第二转换模块304，包括：

第一获取单元，用于获取PET设备的第一系统矩阵，第一系统矩阵用于标识光子对被多个探测器单元对探测到的概率；

确定单元，用于将正弦图掩模与第一系统矩阵的乘积作为第二系统矩阵，第二系统矩阵用于标识光子对被多个探测器单元对中除目标探测器单元对以外的其它探测器单元对探测到的概率；

代入单元，用于将第二系统矩阵代入第一重建算法公式中，得到第二重建算法公式。

可选的，该确定模块301，还用于将多个探测器单元对中在采集数据时没有输出采集信号的探测器单元对确定为目标探测器单元对。

可选的，该生成模块303，包括：

第二获取单元，用于获取目标探测器单元对在PET设备包括的探测器环中的位置；

生成单元，用于根据目标探测器单元对在PET设备包括的探测器环中的位置，生成探测器晶体掩模；

转换单元，用于将探测器晶体掩模转化为正弦图掩模。

可选的，该转换单元，还用于获取PET设备对应的排序算法，排序算法用于PET设备根据排序算法，将列表模式数据转化为正弦图数据；根据排序算法，将探测器晶体掩模转化为正弦图掩模。

需要说明的是：上述实施例提供的构建PET图像的装置在构建PET图像时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的构建PET图像的装置与构建PET图像的方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

参见图4，本发明实施例提供了一种处理终端400。该处理终端400用于实施上述实施例中提供的构建PET图像的方法。具体来讲：

处理终端400可以包括处理器410、收发器420、存储器430、输入单元440、显示单元450、音频电路460以及电源470等部件，如图4所示，本领域技术人员可以理解，图4中示出的终端结构并不构成对终端的限定，可以包括比图示更多或更少的部件或者组合某些部件，或者不同的部件布置。其中：

处理器410可以是终端的控制中心，利用各种接口和线路连接整个终端设备的各个部分，如收发器420和存储器430等，通过运行或执行存储在存储器430内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器430内的数据，执行处理终端400的各种功能和处理数据，从而对处理终端400进行整体监控。可选的，处理器410可包括一个或多个处理核心。在本发明中，处理器410可以用于确定门控信号的相关处理。收发器420可以用于接收和发送数据，终端可以通过收发器420接收和发送数据，终端可以通过因特网收发数据，收发器可以是网卡。

存储器430可用于存储软件程序以及模块，处理器410通过运行存储在存储器430的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。存储器430可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如确定门控信号功能等)等；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据(比如湮灭点位置信息等)等。此外，存储器430可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。输入单元440可以用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与用户设置以及功能控制有关的键盘、鼠标、操作杆、光学或者轨迹球信号输入。显示单元450可以用于显示由用户输入的信息或提供给用户的信息以及终端的各种图形用户接口，这些图形用户接口可以由图形、文本、图标、视频和其任意组合来构成。显示单元450可包括显示面板451，可选的，可以采用LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)、OLED(Organic Light-Emitting Diode,有机发光二极管)等形式来配置显示面板451。音频电路460、扬声器461，传声器462可提供用户与终端之间的音频接口，音频电路460可将接收到的音频数据转换为电信号。电源470可以通过电源管理系统与处理器410逻辑相连，从而通过电源管理系统实现管理充电、放电、以及功耗管理等功能。电源470还可以包括一个或一个以上的直流或交流电源、再充电系统、电源故障检测电路、电源转换器或者逆变器、电源状态指示器等任意组件。

具体在本发明实施例中，处理终端400还包括有存储器，以及一个或者一个以上的程序，其中一个或者一个以上程序存储于存储器中，且经配置以由一个或者一个以上处理器执行。上述一个或者一个以上程序包含用于进行以下操作的指令：