用于单光子发射断层成像的装置及投影数据的处理方法与流程

1.本发明涉及单光子发射断层成像(single photon emission computed tomography,spect)技术领域，具体涉及一种用于单光子发射断层成像的装置及投影数据的处理方法。


背景技术：

2.在单光子发射断层成像中，需要在人体和探测器之间放置准直器部件。多针孔准直器是目前临床上常用的准直器之一，多针孔准直器一般设计为圆孔或椭圆孔，设计过程中为了尽量提高探测效率，充分利用探测器的探测面积，一般会让不同针孔在探测器上的投影区域存在一定量的混叠，会使得每个针孔成像视野会出现缺失，造成最终图像上出现一定的伪影。


技术实现要素：

3.鉴于现有技术的不足，本发明目的在于提出一种装置及投影数据的处理方法，旨在解决现有技术中多针孔准直器中每个通孔成像视野会出现缺失的问题。
4.本发明实施例一方面提供了一种用于单光子发射断层成像的装置，包括：准直器，准直器包括接收部和屏蔽部，接收部包括至少两个通孔，至少两个通孔间隔设置在接收部表面，接收部用于通过通孔接收射线，屏蔽部围绕接收部形成容纳腔；遮挡机构，遮挡机构可移动设置于容纳腔内，遮挡机构用于遮挡射线。
5.根据本发明的一个方面，遮挡机构包括至少两个遮挡部件，各遮挡部件在容纳腔内独立移动。
6.根据本发明的一个方面，遮挡部件在容纳腔内可旋转和/或平移设置。
7.根据本发明的一个方面，装置还包括探测器，探测器包括用于接收射线的探测面，探测面朝向接收部设置，以使通过通孔的射线在探测面成像。
8.另一方面，本发明还提供了一种投影数据的处理方法，其包括准直器内设置遮挡机构，准直器包括接收部和屏蔽部，接收部包括第一通孔和第二通孔，第一通孔和第二通孔在探测面上的投影至少部分交叠形成混叠区域，接收部用于接收射线，屏蔽部围绕接收部形成容纳腔，遮挡机构可移动设置于容纳腔内；
9.令遮挡机构遮挡第一通孔在混叠区域的投影，在第一段t0时间内，采集第一通孔和第二通孔在混叠区域内的投影数据为c1；
10.令遮挡机构遮挡第二通孔在混叠区域的投影，在第二段t0时间内，采集第一通孔和第二通孔在混叠区域内的投影数据为c2；
11.令遮挡机构遮挡第一通孔在混叠区域的投影，在第三时间段时间内，采集通过第一通孔和第二通孔在探测面上的投影数据p3；
12.令遮挡机构遮挡第二通孔在混叠区域的投影，在第四时间段
时间内，使用探头采集通过第一通孔和第二通孔在探测面上的投影数据p4；
13.根据投影数据p3和投影数据p4确定在(t-2t0)时间内第一通孔和第二通孔的部分采集数据。
14.根据本发明的一个方面，数据处理方法还包括：
15.根据部分采集数据确定(t-2t0)时间内第一通孔和第二通孔在无混叠情况下的投影数据。
16.根据本发明的一个方面，根据部分采集数据确定第一通孔和第二通孔在无混叠情况下的投影数据的步骤包括：
17.投影数据p3和投影数据p4满足如下关系式：
18.p3＝p
a3
∪p
c3
∪p
b3
ꢀꢀꢀ
(1)
19.p4＝p
a4
∪p
c4
∪p
b4
ꢀꢀꢀ
(2)
20.其中，pa为第一通孔在探测器上的非混叠区域，pb为第二通孔在探测器上的非混叠区域，pc为第一通孔和第二通孔的混叠区域；
21.pa∪pc为第一通孔在探测器上的投影区域，pb∪pc为第二通孔在探测器上的投影区域；
22.p
c3
为投影数据p3中混叠区域的数据，p
a3
为第一通孔中非混叠区域的数据，p
b3
为第二通孔中非混叠区域的数据，p
c4
为投影数据p4中混叠区域的数据，p
a4
为第一通孔中非混叠区域的数据，p
b4
为第二通孔中非混叠区域的数据；
23.在(t-2*t0)时间内，第一通孔和第二通孔在无混叠情况下的投影数据满足如下关系式：
[0024][0025][0026]
其中，p
第一通孔
为(t-2*t0)时间内第一通孔无混叠情况下的投影数据，p
第二通孔
为(t-2*t0)时间内第二通孔无混叠情况下的投影数据。
[0027]
根据本发明的一个方面，在步骤令遮挡机构遮挡第一通孔在混叠区域的投影，在第一段t0时间内，采集第一通孔和第二通孔在混叠区域内的投影数据为c1中，还包括：获取通过第一通孔和第二通孔在探测面上的投影数据p1；
[0028]
在步骤令遮挡机构遮挡第二通孔在混叠区域的投影，在第二时间段t0时间内，采集第一通孔和第二通孔在混叠区域内的投影数据为c2中，还包括：获取通过第一通孔和第二通孔在探测面上的投影数据p2；
[0029]
投影数据处理方法还包括：
[0030]
将式(1)中的投影数据p3替换为投影数据p1，将式(2)中的投影数据p4替换为投影数据p2；
[0031]
在(2*t0)时间内，第一通孔和第二通孔在无混叠情况下的投影数据满足如下关系式：
[0032]
p
′
第一通孔
＝(p
a1
+p
a2
)∪c2
[0033]
p
′
第二通孔
＝(p
b1
+p
b2
)∪c1
[0034]
其中，p’第一通孔
为(2*t0)时间内第一通孔无混叠情况下的投影数据，p’第二通孔
为(2*t0)时间内第二通孔无混叠情况下的投影数据；
[0035]
令p
第一通孔
+p’第一通孔
得到t时间内第一通孔无混叠情况下的完整投影数据；
[0036]
令p
第二通孔
+p’第二通孔
得到t时间内第二通孔无混叠情况下的完整投影数据。
[0037]
根据本发明的一个方面，接收部还包括第三通孔，位于第二通孔背离第一通孔的一侧且与第二通孔之间在探测面上的投影存在混叠区域，数据处理方法还包括：
[0038]
确定第二通孔和第三通孔在无混叠情况下的完整投影数据。
[0039]
根据本发明的一个方面，数据采集方法，还包括：
[0040]
在遮挡机构处于各个状态下，计算和比例，根据比例确定遮挡机构的位置。
[0041]
在本发明的装置中，装置包括准直器和遮挡机构，准直器包括接收部和屏蔽部，接收部表面贯穿形成至少两个通孔，屏蔽部围绕接收部形成容纳腔，射线通过通孔进入容纳腔。遮挡机构可移动地设置于容纳腔内，遮挡机构通过遮挡射线能够限制通孔的投影范围，遮挡机构通过移动能更加准确遮挡各个通孔在混叠区域的投影，使各个通孔的投影分离开来，不再存在混叠区域从而使得到的单个通孔的投影图像更加准确，避免通孔投影混叠所带来的重建图像中的伪影，确保成像视野的完整性，解决了每个通孔成像视野会出现缺失的问题。
附图说明
[0042]
通过阅读以下参照附图对非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显，其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。
[0043]
图1是本发明实施例提供的一种装置的结构示意图；
[0044]
图2是本发明实施例提供的探测面的结构示意图；
[0045]
图3是本发明实施例提供的第一通孔和第二通孔的投影示意图；
[0046]
图4是本发明实施例提供的一种投影数据的处理方法的流程示意图；
[0047]
图5是本发明实施例提供的一种投影数据的处理方法的流程示意图。
[0048]
附图标记说明：
[0049]
10、准直器；20、探测器；30、遮挡机构；40、射线；
[0050]
100、接收部；101、通孔；101a、第一通孔；101b、第二通孔；110、屏蔽部；120、容纳腔；
[0051]
200、探测面；201、混叠区域；
[0052]
300、遮挡部件。
具体实施方式
[0053]
下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。在附图和下面
的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本发明造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了部分结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。
[0054]
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0055]
下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本发明的实施例的具体结构进行限定。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0056]
为了更好地理解本发明，下面结合图1至图3对本发明实施例的装置进行详细描述。
[0057]
请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种用于单光子发射断层成像的装置的结构示意图。
[0058]
根据本发明提供的装置，装置包括：准直器10，准直器10包括接收部100和屏蔽部110，接收部100包括至少两个通孔101，通孔101间隔设置在接收部100表面，接收部100用于通过通孔101接收射线40，屏蔽部110围绕接收部100形成容纳腔120；遮挡机构30，遮挡机构30可移动设置于容纳腔120内，遮挡机构30用于遮挡射线40。
[0059]
在本发明实施例的装置中，装置包括准直器10和遮挡机构30，准直器10包括接收部100和屏蔽部110，屏蔽部110围绕接收部100形成容纳腔120，接收部100表面贯穿形成至少两个通孔101，射线40通过通孔101进入容纳腔120。遮挡机构30可移动设置于容纳腔120内，遮挡机构30在容纳腔120内移动，遮挡机构30通过移动能更加准确遮挡各个通孔101在混叠区域201的投影，使各个通孔101的投影分离开来，不再存在混叠区域201，从而使得到的单个通孔101的投影图像更加准确，避免通孔101投影混叠所带来的重建图像中的伪影，确保成像视野的完整性，解决了每个通孔101成像视野会出现缺失的问题。
[0060]
在一些可选的实施例中，遮挡机构30包括至少两个遮挡部件300，各遮挡部件300在容纳腔120内独立移动。
[0061]
在这些可选的实施例中，遮挡部件300在容纳腔120中移动，对通过通孔101的射线40进行遮挡。多个遮挡部件300根据需求在容纳腔120内移动至不同的位置，从而同时对多个通孔101的射线40进行遮挡，限制多个通孔101的投影范围，避免多个通孔101投影混叠，使得到的各通孔的投影图像更加准确。
[0062]
在一些可选的实施例中，遮挡部件300在容纳腔120内可旋转和/或平移设置。
[0063]
在这些可选的实施例中，遮挡部件300通过旋转和/或平移在容纳腔120内移动，可以改变遮挡部件300的遮挡面积或位置，进而改变各个通孔101的投影范围，通过移动遮挡部件300可以实现在混叠区域201任意划分不同通孔101所占区域。
[0064]
在一些可选的实施例中，装置还包括探测器20，探测器20包括用于接收射线40的
探测面200，探测面200朝向接收部100设置，以使通过通孔101的射线40在探测面200成像。
[0065]
在这些可选的实施例中，射线40穿过接收部100的通孔101在探测器20上形成投影，探测面200朝向接收部100，使射线40在探测面200上成像，根据探测面200上形成的投影，可以实时改变遮挡部件300的遮挡范围，以便灵活调整探测面200上混叠区域201投影对应的通孔101所占区域。
[0066]
请一并参阅图1至图5，图2为本发明实施例提供的探测面的结构示意图，图3为本发明实施例提供的第一通孔101a和第二通孔101b的投影示意图，图4为本发明实施例提供的一种投影数据的处理方法的流程示意图，图5为本发明实施例提供的一种投影数据的处理方法的流程示意图。本发明第二实施例还提供一种投影数据的处理方法，该方法使用上述任一实施例的装置完成，处理方法包括：
[0067]
步骤s1：在准直器10内设置遮挡机构30。
[0068]
如上所述，准直器10包括接收部100和屏蔽部110，接收部100包括第一通孔101a和第二通孔101b，第一通孔101a和第二通孔101b在探测面200上的投影至少部分交叠形成混叠区域201，接收部100用于接收射线40，屏蔽部110围绕接收部100形成容纳腔120，遮挡机构30可移动设置于容纳腔120内。
[0069]
步骤s2：令遮挡机构30遮挡第一通孔101a在混叠区域201的投影。在第一段t0时间内，采集第一通孔101a和第二通孔101b在混叠区域201内的投影数据c1。
[0070]
如上所述，探测面200得到的投影是第二通孔101b完整的投影和第一通孔101a不包含混叠区域201的投影，这个时候通过步骤s2得到的数据为第二通孔101b完整的投影数据和第一通孔101a不包含混叠区域201的投影数据，避免了第一通孔101a和第二通孔101b的混叠，使得到的投影数据更加准确。
[0071]
步骤s3：令遮挡机构30遮挡第二通孔101b在混叠区域201的投影，在第二段t0时间内，采集第一通孔101a第二通孔101b第一通孔101a和第二通孔101b在混叠区域201内的投影数据c2。
[0072]
如上所述，探测面200得到的投影是第一通孔101a完整的投影和第二通孔101b不包含混叠区域201的投影，这个时候通过步骤s3得到的数据为第一通孔101a完整的投影数据和第二通孔101b不包含混叠区域201的投影数据，避免了第一通孔101a和第二通孔101b的混叠，使得到的投影数据更加准确。步骤s4：令遮挡机构遮挡第一通孔101a在混叠区域的投影，在第三时间段时间内，采集通过第一通孔101a和第二通孔101b在探测面上的投影数据p3。
[0073]
如上所述，探测面200得到的投影是第二通孔101b完整的投影和第一通孔101a不包含混叠区域201的投影，这个时候通过步骤s4得到的数据为第二通孔101b完整的投影数据和第一通孔101a不包含混叠区域201的投影数据，避免了第一通孔101a和第二通孔101b的混叠，使得到的投影数据更加准确。
[0074]
步骤s5：令遮挡机构遮挡第二通孔101b在混叠区域的投影，在第四时间段时间内，采集通过第一通孔101a和第二通孔101b在探测面上的投影数据p4。
[0075]
如上所述，探测面200得到的投影是第一通孔101a完整的投影和第二通孔101b不包含混叠区域201的投影，这个时候通过步骤s5得到的数据为第一通孔101a完整的投影数据和第二通孔101b不包含混叠区域201的投影数据，避免了第一通孔101a和第二通孔101b的混叠，使得到的投影数据更加准确。
[0076]
步骤s2和步骤s3的先后顺序不做限定。步骤s2可以先于步骤s3实施，或者步骤s3可以先于步骤s2实施。步骤s4和步骤s5的先后顺序不做限定。步骤s4可以先于步骤s5实施，或者步骤s5可以先于步骤s4实施。只要保证能够获得对应的采集数据即可。
[0077]
步骤s6：根据投影数据p3和投影数据p4确定在(t-2t0)时间内第一通孔101a和第二通孔101b的部分采集数据。
[0078]
在上述步骤s2中，在第一段t0时间内，当遮挡机构30遮挡第一通孔101a在混叠区域201的投影时，获得的投影数据为第二通孔101b和第一通孔101a不包含混叠区域201的投影数据，此时，第一通孔101a在混叠区域201的投影数据无法获取。同理，在步骤s3中，在第二段t0时间内，当遮挡机构30遮挡第二通孔在混叠区域201的投影时，获得的投影数据为第一通孔101a和第二通孔101b不包含混叠区域201的投影数据，此时，第二通孔101b在混叠区域201的投影数据无法获取。第一段t0时间和第二段t0时间的时长均为t0。
[0079]
在步骤s4和步骤s5中，根据c1和c2的比例进行时间上的分配并获取投影数据p3和投影数据p4，投影数据p3为第二通孔101b和第一通孔101a不包含混叠区域201的投影数据p3，投影数据p4为第一通孔101a和第二通孔101b不包含混叠区域201的投影数据p4，按照c1和c2的比例对时间进行分配，提高了采集的效率，从而提高了图像质量。
[0080]
如上所述，根据所得到部分采集数据可以确定在(t-2t0)时间内第一通孔101a和第二通孔101b在无混叠情况下的投影数据，用于确定第一通孔101a和第二通孔101b在t时间内各自完整的投影数据，便于重建完整的图像。因此本发明实施例中，在数据采集过程中，令遮挡机构30分别对第一通孔101a和第二通孔101b在混叠区域201的投影进行遮挡，然后采集第一通孔101a和第二通孔101b在探测面200上的投影数据，根据投影数据确定在(t-2t0)时间内的部分采集数据，从而根据部分采集数据确定在(t-2t0)时间内第一通孔101a和第二通孔101b在无混叠情况下的各个通孔的投影数据。遮挡机构30分别对第一通孔101a和第二通孔101b在混叠区域201的投影进行遮挡，避免通孔101投影混叠所带来的重建图像中的伪影，避免成像视野的缺失，确保成像视野的完整性。
[0081]
在一些可选的实施例中，投影数据处理方法还包括步骤s7：根据部分采集数据确定(t-2t0)时间内第一通孔101a和第二通孔101b在无混叠情况下的投影数据。
[0082]
在这些可选的实施例中，在这些可选的实施例中，通过使用遮挡部件300分别遮挡第一通孔101a和第二通孔101b在混叠区域201的投影，采集(t-2*t0)时间内的部分采集数据，根据部分采集数据确定第一通孔101a和第二通孔101b在(t-2*t0)时间内无混叠情况下的投影数据，进一步避免了通孔101投影混叠所带来的重建图像中的伪影，避免成像视野的缺失，确保成像视野的完整性。
[0083]
请参阅图3，在一些可选的实施例中，步骤s7还包括：
[0084]
投影数据p3和投影数据p4满足如下关系式：
[0085]
p3＝p
a3
∪p
c3
∪p
b3
ꢀꢀꢀ
(1)
[0086]
p4＝p
a4
∪p
c4
∪p
b4
ꢀꢀꢀ
(2)
[0087]
其中，pa为第一通孔101a在探测器20上的非混叠区域，pb为第二通孔101b在探测器20上的非混叠区域，pc为第一通孔101a和第二通孔101b的混叠区域201；
[0088]
pa∪pc为第一通孔101a在探测器20上的投影区域，pb∪pc为第二通孔101b在探测器20上的投影区域；
[0089]
p
c3
为投影数据p3中混叠区域201的数据，p
a3
为第一通孔101a中非混叠区域的数据，p
b3
为第二通孔101b中非混叠区域的数据，p
c4
为投影数据p4中混叠区域201的数据，p
a4
为第一通孔101a中非混叠区域的数据，p
b4
为第二通孔101b中非混叠区域的数据；
[0090]
在(t-2*t0)时间内，第一通孔101a和第二通孔101b在无混叠情况下的投影数据满足如下关系式：
[0091][0092][0093]
其中，p
第一通孔
为(t-2*t0)时间内第一通孔101a无混叠情况下的投影数据，p
第二通孔
为(t-2*t0)时间内第二通孔101b无混叠情况下的投影数据。
[0094]
在这些可选的实施例中，pa、pb和pc区域的投影数据可以根据投影在探测面200上的空间位置直接得到，混叠区域201在(t-2*t0)时间内的投影数据按照采集时间进行修正，能够得到步骤s4和步骤s5中第一通孔101a和第二通孔101b缺失的混叠区域201的投影数据，从而可以计算得到(t-2*t0)时间内每个通孔101的无混叠情况下的完整投影数据。
[0095]
在一些可选的实施例中，在步骤s2中，还包括：获取通过第一通孔101a和第二通孔101b在探测面200上的投影数据p1；
[0096]
在步骤s3中，还包括：获取通过第一通孔101a和第二通孔101b在探测面200上的投影数据p2；
[0097]
投影数据处理方法还包括：
[0098]
步骤s8：将式(1)中的投影数据p3替换为投影数据p1，将式(2)中的投影数据p4替换为投影数据p2；在(2*t0)时间内，第一通孔101a和第二通孔101b在无混叠情况下的投影数据满足如下关系式：
[0099]
p
′
第一通孔
＝(p
a1
+p
a2
)∪c2
[0100]
p
′
第二通孔
＝(p
b1
+p
b2
)∪c1
[0101]
其中，p’第一通孔
为(2*t0)时间内第一通孔101a无混叠情况下的投影数据，p’第二通孔
为(2*t0)时间内第二通孔101b无混叠情况下的投影数据；
[0102]
步骤s9：令p
第一通孔
+p’第一通孔
得到t时间内第一通孔101a无混叠情况下的完整投影数据；
[0103]
步骤s10：令p
第二通孔
+p’第二通孔
得到t时间内第二通孔101b无混叠情况下的完整投影数据。
[0104]
如上所述，步骤s8中，混叠区域201在(2*t0)时间内的投影数据按照采集时间进行修正，能够得到步骤s2和步骤s3中第一通孔101a和第二通孔101b缺失的混叠区域201的投影数据，从而可以计算得到(2*t0)时间内每个通孔101的无混叠情况下的完整投影数据。用步骤s7中同样的方法将获得的投影数据p1和p2累加到通孔101的投影数据中，步骤s9得到t
时间内第一通孔101a在无混叠情况下的完整投影数据，步骤s10得到t时间内第一通孔101a在无混叠情况下的完整投影数据，即获得所有通孔101的在无混叠情况下的完整投影数据，从而利用常规的核医学影像重建算法进行图像重建，得到最终的重建图像，进一步避免了成像视野的缺失。
[0105]
在一些可选的实施例中，接收部100还包括第三通孔，位于第二通孔101b背离第一通孔101a的一侧且与第二通孔101b之间在探测面200上的投影存在混叠区域201，数据处理方法还包括步骤s11：确定第二通孔101b和第三通孔在无混叠情况下的完整投影数据。
[0106]
在这些可选的实施例中，使用遮挡机构30分别遮挡第一通孔101a、第二通孔101b和第三通孔在混叠区域201的投影，使用探头对数据进行采集，从而确定每一个通孔101在无混叠情况下的完整投影数据，实现多个通孔101的投影数据采集，进一步确保成像视野的完整性。
[0107]
在一些可选的实施例中，数据处理方法还包括步骤s12：
[0108]
在遮挡机构30处于各个状态下，计算和比例，根据比例确定遮挡机构30的位置。
[0109]
在这些可选的实施例中，根据投影数据和比例确定遮挡机构30的最佳遮挡位置，从而确保最优的采集方案，提高了采集的效率，提高了图像质量。
[0110]
依照本发明如上文的实施例，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。