一种PET晶体位置查找表更新方法与流程

本发明涉及一种pet晶体位置查找表更新方法，属于核医学成像领域。

背景技术：

正电子发射断层成像(pet)技术是一种核医学成像方法。它基于时间符合探测原理，探测正电子衰变产生的511kev的伽马光子对，利用图像重建算法获得药物的三维分布，用于疾病的检查和生命科学研究，是一种重要的医学成像方法。

目前主要的pet系统采用离散闪烁晶体阵列耦合光电探测器的探测器设计方法。当511kev的伽马光子入射到闪烁探测器，在闪烁晶体上沉积能量，退激产生大量闪烁光子，闪烁光子传播至光电探测器，一定概率转换为电信号，通过光电探测器阵列的信号进行anger逻辑算法加权，可计算出伽马光子作用位置坐标。对于离散晶体阵列，需要采用泛场照射的图像进行分割后获得位置查找表，通过位置查找表可以确定与伽马光子发生作用的闪烁晶体，从而获得真实物理作用位置，用于后续图像重建。位置查找表的准确性直接影响了pet系统的空间分辨率。目前有多种方法用于实现泛场图像的自动分割，如专利cn201310000820.6、专利cn201510142518.3等。但由于系统环境温度变化、工作电压漂移、长期工作导致光电探测器的增益改变等因素使得系统泛场影像会发生变化，因此有必要定时的更新pet泛场图像。

传统方法是对新采集的泛场数据进行重新分割，制作新的查找表。该方法工作耗时，而且往往无法全部自动完成，部分质量较差的模块需要进行手动分割。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种快速、自动化的pet晶体位置查找表更新方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种pet晶体位置查找表更新方法，包括以下步骤：

(1)pet探测器预先采集数据获得泛场图像i0，分割泛场图像i0，生成位置查找表，并且识别各晶体响应顶点p0并存储信息，存储信息包括各晶体响应顶点p0的位置坐标和晶体编号；

(2)当pet系统需要更新晶体位置查找表时，pet探测器重新采集数据，获得新泛场图像i1；

(3)调用已存储的晶体响应顶点p0的存储信息，使用迭代算法将各晶体响应顶点p0收敛至新泛场图像i1的实际顶点p1，得到实际顶点p1的位置坐标；

(4)以实际顶点p1的位置坐标和晶体编号生成更新的位置查找表，用p1替换p0并存储信息。

所述pet探测器是由闪烁晶体阵列耦合光电探测器阵列构成。所述闪烁晶体阵列与光电探测器阵列通过硅油、有机玻璃和有机塑料中的一种耦合。

所述泛场图像，由放射源进行照射或者由晶体本底辐射进行较长时间采集获得。

所述晶体响应顶点p0，根据各晶体响应区域的最高计数点或各晶体响应区域重心位置确定。

所述泛场图像i1，可进行降低图像噪声处理，以提高图像的质量。如果得到的泛场图像很清晰，可以省略本操作。

所述降低图像噪声处理包括但不限于平滑滤波处理。平滑滤波操作是图像降噪的一种方式，还可以是其他方式，均属于本领域常规操作。

所述迭代算法是指，在新泛场图像i1上以p0作为初始值，采用局部极大值移动算法或均值漂移算法等寻峰算法进行迭代。

所述采用局部极大值移动算法进行迭代，其中采用核k(x)，其中λ核半径,

p0初始坐标x，按下面公式计算迭代后坐标m(x),

m(x)＝argmax{i1(s)·k(x)},s∈s，其中s为泛场位置坐标范围，s为其中一个坐标；

将x更新为m(x)继续迭代，直到收敛，收敛条件|m(x)-x|<0.1。

所述实际顶点p1的晶体编号继承至其迭代初始值p0所对应晶体编号，新泛场图像i1晶体位置查找表的获得方法是以距离为判据，计算泛场图像i1上各像素点与各顶点距离，以距离最近的顶点的晶体编号作为该像素的晶体编号。

本发明pet晶体位置查找表更新方法，还可以用于伽马相机、spect、康普顿相机等成像离散晶体阵列的伽马射线探测器的更新晶体位置查找表的用途。

本发明的优点是：所述pet探测器的晶体位置查找表更新方法基于上次的响应顶点信息可快速、准确的实现新的泛场图像分割，方法可自动进行、鲁棒性强。

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明，并非对本发明的限定。凡是依照本发明公开内容所进行的本领域的等同替换，均属于本发明的保护范围。

附图说明

图1为pet晶体位置查找表的更新算法的流程图

图2a为泛场图像i0的示意图

图2b为的泛场图像i0与其顶点p0(十字号中心)的示意图

图2c为更新时采集的新泛场图像i1的示意图

图2d为新泛场图像i1与p0的示意图

图2e为新泛场图像i1与p0到p1的更新迭代过程示意图

图2f为新泛场图像i1与迭代收敛后p1的示意图

图3为更新后的新泛场图像i1的分割结果

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

实施例1.pet晶体位置查找表更新方法

参见图1至图3所示，pet晶体位置查找表更新方法操作如下：

1.对含有n×n的晶体阵列的探测器进行数据采集，获得泛场图像i0(图1的s101)，分割泛场图像i0，生成位置查找表，并且识别各晶体响应顶点p0并存储信息，存储信息包括各晶体响应顶点p0的位置坐标和晶体编号(图1的s102)。该步骤是设备出厂前做的，或者上次更新前做的。

如图2a所示，为一个图像大小为256×256、9×9晶体阵列的泛场图像i0；图2b为泛场图像i0得到的顶点p0的示意图，9×9个响应顶点。

2.设备经过一定的时间使用，当pet系统需要更新晶体位置查找表时，pet探测器重新采集数据，获得新泛场图像i1(图1的s2)；

图2c为重新采集的泛场图像i1，i1与i0相比有所变化。本实施例中泛场图像i1清晰，因此不必对图像进行降噪处理。

3.调用已存储的晶体响应顶点p0的存储信息，使用迭代算法将各晶体响应顶点p0收敛至新泛场图像i1的实际顶点p1，得到实际顶点p1的位置坐标；(图1的s3)

图2d为重新采集的泛场图像i1与初值p0的示意图。

本实施例采用局部极值大值移动进行迭代。其中采用核k(x)，其中λ＝6,

p0初始坐标x，按下面公式计算迭代后坐标m(x),

m(x)＝argmax{i1(s)·k(x)},s∈s，其中s为泛场位置坐标范围，s为其中一个坐标。

将x更新为m(x)继续迭代，直到收敛，收敛条件|m(x)-x|<0.1。

本步骤对泛场图像i1使用p0做为初值，分别进行迭代，收敛至其临域最大值，从而获得符合i1的实际顶点p1。图2e为新泛场图像i1以及存储的晶体响应顶点p0的迭代过程；最终迭代结果如图2f所示。

4.以实际顶点p1的位置坐标和晶体编号生成更新的位置查找表，用p1替换p0并存储信息(图1的s4)。

本实施例中实际顶点p1的晶体编号的获得方法采用距离为判据，对新泛场图像i1进行分割，计算新泛场图像i1上各像素点与各顶点距离，以距离最近的顶点的晶体编号作为该像素的晶体编号，如图3为本实施例的结果。

实施例2.pet晶体位置查找表更新方法

与实施例1不同的操作在于，步骤3中的迭代方法采用均值移动算法(mean-shift)的寻峰算法进行迭代，算法具体如下：

采用核k(x)，其中λ为核半径,

p0初始坐标x，按下面公式计算迭代后坐标m(x),

其中s为泛场位置坐标范围，s为其中一个坐标。将x更新为m(x)继续迭代，直到收敛，收敛条件|m(x)-x|<0.1。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。