本发明涉及医学成像领域，特别是涉及一种图像重建方法、装置、系统和计算机可读存储介质。
背景技术：
正电子发射计算机断层扫描(positronemissiontomography，pet)系统是核医学领域中重要的断层成像系统，现已被广泛应用于医学领域的诊断和研究。在通过pet系统对生物体进行扫描前，给生物体注射含有放射性核素的示踪剂，示踪剂在生物体内会发生衰变并产生正电子，接着衰变后产生的正电子与生物体内的电子相遇时会发生正负电子对湮灭反应，从而生成一对方向相反、能量相同的r光子，这一对r光子穿过生物体组织，被pet系统的探测器接收，并进行一系列的电子学响应，将所述电子学响应信号输入至计算机，以通过相应的图像重建算法生成能够反映示踪剂在生物体内分布的图像。
但是，探测器的每个晶体在接收正负电子湮灭后产生的光子对时，光子入射晶体的方向并不一定与晶体的阵列排布所正对的晶面方向垂直，这样便导致探测器的晶体在接收不同入射方向的光子时产生了各向异性，进而导致pet系统重建的图像的分辨率较低。现有技术中一方面，可以通过改变pet系统中探测器的结构，来解决探测器晶体在接收不同入射方向的光子时产生的各向异性导致的重建图像分辨率较低的问题。但是，改变探测器的结构会导致pet系统的成本较高，且所生成的图像的分辨率仍然无法满足用户的要求。
技术实现要素：
基于此，有必要针对传统技术改变探测器的结构会导致pet系统的成本较高，且所生成的图像的分辨率仍然无法满足用户的要求的问题，提供一种图像重建方法、装置、系统和计算机可读存储介质。
第一方面，本发明实施例提供一种图像重建方法，包括：
根据所获取的磁场中的洛伦兹力，确定生物体内的正电子的湮灭位置矩阵；其中，所述正电子为生物体内示踪剂衰变所产生的正电子，所述湮灭位置矩阵用于表征所述洛伦兹力对所述正电子的自由程的影响；
获取符合数据，所述符合数据与所述正电子的湮灭产生相应的射线相关；
根据所述湮灭位置矩阵、点扩散函数以及系统矩阵，确定重建模型；
根据所述重建模型对所述符合数据进行图像重建，得到生物体内示踪剂的分布图像。
可选地，所述符合数据对应多个单光子事件,所述点扩散函数通过如下方式获得：
根据点源成像得到的多个单光子事件，确定不同的入射角度导致的图像模糊概率，所述多个单光子事件对应的图像模糊概率的集合为所述点扩散函数，其中，每个单光子事件携带光子入射至pet探测器中的晶体时的入射角度。
可选地，所述根据所述湮灭位置矩阵和点扩散函数以及系统矩阵，确定重建模型，包括：
将所述湮灭位置矩阵、所述点扩散函数以及所述系统矩阵进行卷积操作，得到所述重建模型。
可选地，所述根据点源成像得到的多个单光子事件，确定不同的入射角度导致的图像模糊概率，包括：
将所述多个单光子事件中的入射角度进行划分，得到至少一个光子事件集合；其中，一个光子事件集合中包含至少一个入射角度相同的单光子事件；
根据每个光子事件集合和所有光子事件集合的总数，确定每个光子事件集合对应的入射角度出现的概率；
将每两个光子事件集合对应的入射角度出现的概率进行相乘操作，得到包含多个图像模糊概率的系统响应。
可选地，所述根据所获取的磁场中的洛伦兹力，确定生物体内的正电子的湮灭位置矩阵，包括：
确定无磁场情况下正电子自由程分布情况；
确定所述正电子在有磁场情况下的洛伦兹力；
根据所述无磁场情况下正电子自由程分布情况和所述洛伦兹力，确定所述正电子在有磁场情况下的湮灭位置矩阵。
可选地，所述方法还包括：
根据不同的入射角度以及所述pet探测器所生成的响应线lor对应的光子入射角度，将所述不同的入射角度导致的图像模糊概率以正弦图格式对应保存至所述符合数据中。
可选地，所述多个单光子事件通过如下方法获得：
对设置在所述pet探测器内部的点源进行扫描，获取所述多个单光子事件；
或者，
采用预设的探测器仿真软件和点源的位置以及所述点源发射光子的角度，获取所述多个单光子事件。
第二方面，本发明实施例提出一种图像重建装置，包括：
第一确定模块，用于根据所获取的磁场中的洛伦兹力，确定生物体内的正电子的湮灭位置矩阵；其中，所述正电子为生物体内示踪剂衰变所产生的正电子，所述湮灭位置矩阵用于表征所述洛伦兹力对所述正电子的自由程的影响；
获取模块，用于获取符合数据，所述符合数据与所述正电子的湮灭产生相应的射线相关；
第二确定模块，用于根据所述湮灭位置矩阵、点扩散函数以及系统矩阵，确定重建模型；
图像重建模块，用于根据重建模型对所述符合数据进行图像重建，得到生物体内示踪剂的分布图像。
第三方面，本发明实施例提出一种图像重建系统，包括pet探测器和计算机设备，其中计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时可用于执行一种图像重建方法，所述方法包括：
根据所获取的磁场中的洛伦兹力，确定生物体内的正电子的湮灭位置矩阵；其中，所述正电子为生物体内示踪剂衰变所产生的正电子，所述湮灭位置矩阵用于表征所述洛伦兹力对所述正电子的自由程的影响；
获取符合数据，所述符合数据与所述正电子的湮灭产生相应的射线相关；
根据所述湮灭位置矩阵对所述点扩散函数进行修正，得到修正的点扩散函数；
根据所述修正的点扩散函数构建重建模型；
利用重建模型对所述符合数据进行重建，得到生物体内示踪剂的分布图像。
第四方面，本发明实施例提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前所述的方法。
本发明实施例提供的图像重建方法、装置、系统以及计算机可读存储介质，能够使得计算机设备可以根据所获取的磁场中的洛伦兹力确定生物体内的各正电子的湮灭位置矩阵，并根据确定出的每个正电子的湮灭位置矩阵对点扩散函数进行修正，根据修正的点扩散函数确定重建模型，再根据重建模型对生物体对应的符合数据进行图像重建，从而得到生物体内示踪剂的分布图像。由于在确定重建模型的过程中，加入了每个正电子的湮灭位置矩阵，即通过正电子的湮灭位置矩阵对正电子自由程进行修正，即重建模型中增加了对正电子自由程的修正因子，使得确定出的重建模型更接近系统的实际探测过程，也就是说，在采用修正的点扩散函数进行图像重建时，考虑了高场中的洛伦兹力对正电子自由程的影响，从而提高了重建出的图像的分辨率。
附图说明
图1为一实施例提供的一种pet系统的结构示意图；
图2为一实施例提供的一种pet探测器的结构示意图；
图3为一实施例提供的图像重建方法的流程示意图；
图4为一实施例提供的不同入射角度的光子入射探测器晶体的响应示意图；
图5为另一实施例提供的图像重建方法的流程示意图；
图6为另一实施例提供的图像重建方法的流程示意图；
图7为一实施例提供的图像重建装置的结构示意图；
图8为另一实施例提供的图像重建装置的结构示意图；
图9为另一实施例提供的图像重建装置的结构示意图；
图10为另一实施例提供的图像重建装置的结构示意图；
图11为一实施例提供的一种计算机设备的内部结构示意图。
附图标记说明：
11：pet探测器；12：计算机设备。
具体实施方式
本发明提供的图像重建方法，适应于各种pet成像系统，例如pet/ct系统、pet/mr系统等。图1为一实施例提供的pet系统的结构示意图，如图1所示，该pet系统可以包括pet探测器11和计算机设备12，pet探测器11与计算机设备12之间可以通过有线方式通信，也可以通过无线方式通信。通常将标记了核素(如f18、c11、o15、ga68或ru82等)的示踪剂注入至生物体内，示踪剂在生物体内通过扩散作用而进入各个组织或者血管，然后通过pet探测器11在体外探测示踪剂的正电子与人体内的负电子发生湮灭效应而产生的辐射信号(该信号为能量相等、方向相反的一对r光子)，pet探测器11将辐射信号进行光电转换形成电信号，然后pet探测器11将探测到的信号传输给计算机设备12，以使计算机设备12根据图像重建算法重建出示踪剂在生物体内的位置，从而得到示踪剂的代谢过程和分布图像。
但是，pet探测器的每个晶体在接收示踪剂产生的光子对时会产生各项异性，从而导致pet系统重建的图像的分辨率较低。传统技术通过改变pet探测器的结构来解决分辨率较低的问题的这种方式，会导致pet系统的成本较高，且所生成的图像的分辨率仍然无法满足用户的要求。
另外，如图2所示的pet探测器，pet探测器为长方体条状晶体，两个同时发射、且方向相反的γ光子被一对探测器晶体(探测器晶体a和探测器晶体b)探测到的位置为一条响应线(lineofresponse，lor)，可看作光子在中间的一点发出。所以，pet探测器晶体条切割越精细，lor定位就越准确，所重建出的图像的分辨率便越高。深度效应是因为pet探测器几何形状，无法准确定位lor，得到的lor不是一条理论上的直线，而是在空间上有一定范围的区域，如图2中的阴影部分，该阴影部分为lor的范围区域。lor位置的不准确性，即pet探测器的深度效应，限制了图像分辨率，从而导致了图像的模糊。
针对传统技术的上述技术问题，本发明提供的图像重建方法、装置、系统和计算机可读存储介质，考虑了高场情况pet各向异性的现实条件，主要通过洛伦兹力修正传统点扩散函数(pointspreadfunction，psf)技术，能够提高图像的分辨率。
需要说明的是，本发明实施例提供的图像重建方法，其执行主体可以是图像重建装置，该装置可以通过软件、硬件或者软硬件结合的方式实现成为计算机设备的部分或者全部。可选的，该计算机设备可以为pc、便携式设备、服务器等具有数据处理功能的电子设备，本实施例对计算机设备的具体形式并不做限定。下述方法实施例的执行主体以计算机设备为例来进行说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，通过下述实施例并结合附图，对本发明实施例中的技术方案的进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图3为一实施例提供的图像重建方法的流程示意图。本实施例涉及的是计算机设备如何根据磁场中的洛伦兹力、以及重建模型所对应的系统矩阵对生物体对应的符合数据进行图像重建，从而得到生物体内示踪剂的分布图像的具体过程。如图3所示，该方法包括：
s101、根据所获取的磁场中的洛伦兹力，确定生物体内的正电子的湮灭位置矩阵。
其中，所述正电子为生物体内示踪剂衰变所产生的正电子，所述湮灭位置矩阵用于表征所述洛伦兹力对所述正电子的自由程的影响。
示例性的，注入生物体内的示踪剂会发生衰变，示踪剂在衰变的过程中会产生正电子。发射出的正电子并不会立刻与生物体内的负电子发生湮灭反应，标记了核素的示踪剂的衰变位置和湮灭位置存在一定的距离，这个距离称为正电子自由程。正电子自由程多为弯曲的曲线，在高场pet系统中，因为存在高强度磁场，正电子受到磁场中的洛伦兹力的影响，会改变正电子自由程。而正电子自由程会影响计算机设备重建出的图像的分辨率。其正电子自由程越小，重建出的图像的分辨率越高，相应的，正电子自由程越大，重建出的图像的分辨率越低。因此，在高场下，需要考虑磁场中的洛伦兹力对正电子自由程的影响。
上述正电子的湮灭位置矩阵为生物体内数个正电子发生湮灭的位置概率，其可以表征磁场中的洛伦兹力对正电子自由程的影响。对于初始运动方向不同的正电子，洛伦兹力对各个方向不同的正电子的影响不同，其影响可以反映在各个正电子的湮灭位置矩阵上。
作为一种可选的实施方式，根据所获取的磁场中的洛伦兹力，确定生物体内的正电子的湮灭位置矩阵，包括：确定无磁场情况下正电子(点源正电子)自由程分布情况；确定正电子在有磁场情况下的洛伦兹力；根据无磁场情况下正电子自由程分布情况和洛伦兹力，计算正电子做螺旋运动的螺距和螺旋半径，并根据正电子做螺旋运动的螺距和螺旋半径确定正电子在有磁场情况下的湮灭位置矩阵。在一个实施例中，洛伦兹力的计算公式为：f＝qvb。其中，f为磁场中的洛伦兹力，q为正电子的能量，v为正电子的速度，b为磁场的强度，所述v与所述正电子的自由程相关。
示例性的，以核素为f18，且磁场的强度为5t为例，f18产生的正电子能量q为220kev，正电子的运动速度v为2.783e8，磁场的强度b已知，根据公式f＝qvb可知该磁场中的洛伦兹力为2.2264e10。洛伦兹力作为离心力，不改变正电子的功能，只改变其方向，洛伦兹力产生的运动半径经过计算为0.3166mm，即洛伦兹力会改变各个正电子的自由程。计算机设备根据洛伦兹力产生的运动半径可以得到各个正电子自由程的改变大小，然后根据各个正电子自由程的改变大小推算出各个正电子的湮灭位置，即得到每个正电子的湮灭位置矩阵。
在一个实施例中，确定生物体内的正电子的湮灭位置矩阵的过程可以通过软件仿真获得：通过仿真软件计算无磁场情况下点源正电子自由程的分布情况，该分布情况服从指数分布；然后在仿真软件中施加磁场，先假设施加磁场后正电子湮灭发生时的正电子自由程与未施加磁场时相同，然后通过磁场中的洛伦兹力计算正电子所做的螺旋运动的螺距和螺旋半径，通过计算得到的螺距和螺旋半径计算正电子湮灭位置(实际湮灭位置)，高场(5t或者更高场)下所有角度和所有正电子实际湮灭位置组成正电子的湮灭位置矩阵。
s102、获取符合数据，所述符合数据与所述正电子的湮灭产生相应的射线相关。
在此实施例中，pet成像相关的pet系统可包括探测器、信号处理器、同时计数部等多个部分，符合数据的获取可包括如下过程：向受检者体内注入放射性同位素标识的药剂；pet(正电子断层扫描)系统的探测器检测从被检体内部放出的成对湮没伽马γ射线，生成与检测出的成对湮没伽马γ射线的光量相应的脉冲状电信号；该脉冲状电信号可被供给信号处理器，信号处理器根据电信号生成单光子事件(singleeventdata)，实际中信号处理器通过检出电信号的强度超过阈值这一情况，从而电检测湮没γ射线；单事件数据被供给至同时计数部，同时计数部对与多个单事件有关的单事件数据实施同时计数处理。具体情况是，同时计数部从重复供给的单事件数据中重复确定容纳在与预先设定的时间范围内的两个单事件有关的事件数据，时间范围被设定为例如6ns～18ns左右。该成对的单事件被推测为由来于从同一成对湮没点产生的成对湮没γ射线，其中成对的单事件概括地被称为符合事件。连结检测出该成对湮没γ射线的成对的探测器的线被称为响应线。
s103、根据所述湮灭位置矩阵、点扩散函数以及系统矩阵，确定重建模型。
可选地，重建模型可基于最大似然期望最大化算法((maximum-likelihoodexpectation-maximization,ml-em)、滤波反投影算法(filterback-projection,fbp)、有序子集最大期望值算法(orderedsubsetexpectationmaximization,os-em)方法等。
可选地，在此实施例中重建模型基于有序子集最大期望值(osem)算法，其所对应的系统矩阵为m＝mpositronmnonlinearmblurmacmsc。其中，mpositron为正电子自由程效应因子，mnonlinear为光子非线性效应因子，mblur为深度效应因子，mac为衰减校正效应因子，msc为散射校正效应因子。在计算机设备得到每个正电子的湮灭位置矩阵之后，计算机设备将每个正电子的湮灭位置矩阵、通过点源测量得到的点扩散函数与osem算法所对应的系统矩阵进行卷积操作，从而得到新的重建模型。可以理解的是，通过对osem算法所对应的重建模型卷积了每个正电子的湮灭位置矩阵，即对osem算法所对应的重建模型中的正电子自由程效应因子进行了修正(湮灭位置矩阵与点扩散函数的卷积)，即考虑了高场中的洛伦兹力对正电子自由程的影响，从而使得确定出的新的重建模型更接近系统的实际探测过程。
s104、根据所述重建模型对符合数据进行图像重建，得到生物体内示踪剂的分布图像。
示例性的，在计算机设备得到新的重建模型之后，计算机设备便可以根据新的重建模型，采用重建模型对生物体对应的符合数据进行图像重建，从而得到生物体内示踪剂的分布图像，生物体内示踪剂的分布图像即为pet图像。
可选地，本实施例图像重建相关的重建模型表示为：
y＝m·p'·x
其中，x表示pet重建图像；y表示生物体对应的符合数据；m表示重建模型所对应的系统矩阵(即光子被探测器对所检测到的概率构成的矩阵)，p'表示修正的点扩散函数psf(矩阵)。进一步地，p‘＝p·n,其中：n表示包含了上述确定的正电子的湮灭位置矩阵，p表示点源测量得到的点扩散函数。需要说明的是，上述重建过程可迭代进行一次或多次。在一个实施例中，获取第一次迭代重建的pet图像后，可以该pet图像对应的pet数据为基础，采用重建模型进行第二次重建，获取更新的pet图像。在另一实施例中，pet图像的更新可连续进行多次，直至获得符合要求的pet图像。
其中，psf矩阵用于描述一个图像系统对于一个点源或点物体的响应，若pet系统知道了一个光子来自视野(fieldofview，fov)的何处，就可以用此信息重建该光子的图像。关于从点源测量得到的原始psf矩阵的方法可参考文献aklanb,oehmigenm,beiderwellenk,etal.impactofpoint-spreadfunctionmodelingonpetimagequalityinintegratedpet/mrhybridimaging[j].journalofnuclearmedicine,2016,57(1):78-84.
可选地，修正的psf矩阵可以通过如下过程获得：将磁场对正电子的磁场作用(即s101中确定的每个正电子的湮灭位置矩阵)与从点源测量得到的原始psf矩阵进行卷积，得到修正的psf矩阵，即得到包含湮灭位置矩阵的psf矩阵。
本实施例提供的图像重建方法，计算机设备可以根据所获取的磁场中的洛伦兹力，计算正电子做螺旋运动的螺距和螺旋半径，根据正电子做螺旋运动的螺距和螺旋半径确定生物体内的各正电子的湮灭位置矩阵，并根据确定出的每个正电子的湮灭位置矩阵和psf函数，确定修正的psf函数，利用修正的psf函数确定重建模型，再根据重建模型对生物体对应的符合数据进行图像重建，从而得到生物体内示踪剂的分布图像。由于在确定重建模型的过程中，加入了每个正电子的湮灭位置矩阵，即通过正电子的湮灭位置矩阵对正电子自由程进行修正，即重建模型中增加了对正电子自由程的修正因子，使得确定出的重建模型更接近系统的实际探测过程，也就是说，在采用新的重建模型进行图像重建时，考虑了高场中的洛伦兹力对正电子自由程的影响，从而提高了重建出的图像的分辨率。
上述实施例主要介绍了图像重建过程中洛伦兹力对图像的分辨率的影响，并在图像重建过程中加入了洛伦兹力的影响因子。在实际应用过程中，还存在一种对图像分辨率的影响因素，即正电子湮灭后产生的光子对在被pet探测器的晶体接收时产生的各项异性，造成图像分辨率较低的问题。下述实施例可以进一步解决这一技术问题，从而进一步提高重建出的图像的分辨率。
各项异性原因的解释如下：pet系统中探测器分辨率的技术提高仍然受到事件(即闪烁事例)的晶体间散射(intercrystalscatter，ics)和晶体间穿透(inter-crystalpenetration)的挑战，它们会导致事件在晶体位置分配的不准确，这在空间分辨率的恶化中起重要作用，在一般的系统中穿透及ics事件可以高达50％左右，大大地影响了系统的分辨率。如图4所示，光子以不同入射角度入射探测器的晶体，对于晶体产生的响应不同。从图4可以看出，不同的入射角度对于晶体产生的响应高度不同，即光子以垂直角度入射晶体3，仅在晶体3中产了响应；光子以倾斜入射角度入射晶体1，光子从晶体1穿透至晶体2，分别在晶体1和晶体2中产生了响应。也就是说，当光子通过没有相互作用的入射晶体并且在另一个晶体中被检测到时，就发生穿透效应。穿透效应仅可能用于以非垂直角度进入晶体的光子，并且随着光子能量增加和/或检测器材料的衰减系数降低而增强。因此，在没有相互作用的情况下，pet系统中511kev光子穿透入射晶体的概率是相当大的。只有在获取被检测到晶体中光子发生作用的深度信息，并结合晶体的位置，才有可能准确定位光子射线的末端位置。对于正负电子湮灭而产生的两个方向相反的一对光子，对应的两个末端位置可以精确地定位lor。
可选的，上述s102中的符合数据对应多个单光子事件。其中，每个单光子事件携带光子入射至正电子发射计算机断层扫描pet探测器中的晶体时的入射角度。
示例性的，一个光子以一定的入射角度入射pet探测器的晶体的事件称为单光子事件，由于每个单光子事件携带了光子入射到pet探测器中的晶体时的入射角度，这样，多个单光子事件中便包含了多个不同入射角度的单光子事件。为了使探测的过程更接近实际过程，多个单光子事件中包含各种不同的入射角度。其中，入射角度的取值范围可以从0度到180度，该处的入射角度可以取光子的入射线与入射点以右的晶体边缘的夹角，也可以取光子的入射线与入射点以左的晶体边缘的夹角，还可以取光子的入射线与入射平面中晶体平面的法线的夹角，本实施例对此不做限定。
作为一种可选的实施方式，多个单光子事件可以通过以下方法获得：对设置在pet探测器内部的点源进行扫描，获取多个单光子事件。
示例性的，可以将点源放置在pet探测器中的不同位置，pet探测器通过对不同位置的点源进行扫描，从而获取到多个单光子事件。
作为另一种可选的实施方式，多个单光子事件还可以通过以下方法获得：采用预设的探测器仿真软件和点源的位置以及点源发射光子的角度，获取多个单光子事件。
示例性的，可以采用蒙特卡洛仿真的方法获取多个单光子事件，即将点源放置在预设的探测器仿真软件中，通过调整点源的位置以及点源发射光子的角度，从而获取到多个单光子事件。
可选的，计算机设备还可以根据所述多个单光子事件，确定不同的入射角度导致的图像模糊概率，多个单光子事件对应的图像模糊概率的集合为点扩散函数(矩阵)，在此实施例中，将多个单光子事件对应的图像模糊概率按照角度存储即可得到点扩散函数。
示例性的，图像模糊概率是指光子以不同入射角度入射pet探测器的晶体造成图像分辨率降低的概率。不同的入射角度造成的图像分辨率降低的概率不同，即不同的入射角度造成的图像模糊概率不同。在计算机设备获取到多个单光子事件之后，计算机设备便可以根据每个单光子事件中携带的光子的入射角度，通过计算每个入射角度的比例，进而对入射角度进行随机组合，根据每个入射角度的比例确定各个组合的概率，各个组合的概率即为不同的入射角度导致的图像模糊概率。可选的，可以根据每个入射角度出现的次数和光子事件的入射总次数，计算每个入射角度的比例。
在确定出不同的入射角度导致的图像模糊概率之后，需要将确定出的图像模糊概率加入到重建模型中，从而使得得到的重建模型更能接近系统的实际探测过程。这样，重建模型中加入了磁场的洛伦兹力对正电子自由程的影响因子，也加入了光子以不同入射角度入射晶体产生的各项异性造成的图像模糊概率因子，使得重建模型更接近于实际探测过程。这样，在采用重建模型重建图像时，对于光子以不同入射角度入射晶体产生的各项异性以及正电子自由程对图像产生的模糊均起到了较好的抑制作用，从而提高了图像的分辨率。
可选的，在得到不同的入射角度导致的图像模糊概率之后，计算机设备还可以根据不同的入射角度以及pet探测器所生成的lor对应的光子入射角度，将不同的入射角度导致的图像模糊概率以正弦图格式对应保存至所述符合数据中。
示例性的，在符合数据中对应保存lor对应的光子入射角度导致的图像模糊概率，这样，在采用符合数据通过重建模型进行图像重建时，便考虑了光子以不同入射角度入射晶体产生的各项异性对图像分辨率的影响，进一步提高了图像的分辨率。
本实施例提供的图像重建方法，计算机设备根据获取的多个单光子事件确定不同的入射角度导致的图像模糊概率，并将每个正电子的湮灭位置矩阵、确定出的图像模糊概率/点扩散函数以及系统矩阵进行卷积操作，从而得到重建模型。由于重建模型中不仅增加了对正电子自由程的修正因子，还增加了光子入射晶体产生的各项异性的修正因子，使得确定出的重建模型更进一步接近系统的实际探测过程。也就是说，在重建模型进行图像重建时，考虑了正电子自由程以及光子入射晶体产生的各项异性对图像分辨率的影响，其进一步提高了重建出的图像的分辨率。
图5为另一实施例提供的图像重建方法的流程示意图。本实施例涉及的是计算机设备确定光子不同的入射角度导致的图像模糊概率的一种可选的具体过程。在上述实施例的基础上，如图5所示，计算机设备根据点源成像得到的多个单光子事件确定不同的入射角度导致的图像模糊概率可以包括：
s201、将所述多个单光子事件中的入射角度进行划分，得到至少一个光子事件集合。
其中，一个光子事件集合中包含至少一个入射角度相同的单光子事件。
示例性的，按照入射角度对获取的多个单光子事件进行划分，将同一入射角度的单光子事件划分至一个光子事件集合，从而得到至少一个光子事件集合。每个光子事件集合中包含同一入射角度的单光子事件。例如，假设有100个单光子事件，且所有单光子事件中包括的入射角度有4个，这4个入射角度分别为20度、30度、60度以及100度。这样，按照入射角度将100个单光子事件进行划分统计，得到4个光子事件集合。这4个光子事件集合分别为20度的光子事件集合、30度的光子事件集合、60度的光子事件集合以及100度的光子事件集合，且这4个光子事件集合包含的单光子事件的总数为100个。
s202、根据每个光子事件集合和所有光子事件集合的总数，确定每个光子事件集合对应的入射角度出现的概率。
示例性的，在得到至少一个光子事件集合之后，计算机设备可以将每个光子事件集合的总数与所有光子事件集合的总数的商值，确定为每个光子事件集合对应的入射角度出现的概率。继续以上述s301中的例子为例，假设20度的光子事件集合包含的单光子事件的个数为30个，30度的光子事件集合包含的单光子事件的个数为20个，60度的光子事件集合包含的单光子事件的个数为10个，100度的光子事件集合包含的单光子事件的个数为40个。上述所有光子事件集合包含的单光子事件的总数为100个，这样，20度的光子事件集合对应的入射角度(对应的入射角度为20度)出现的概率为0.3，30度的光子事件集合对应的入射角度(对应的入射角度为30度)出现的概率为0.2,60度的光子事件集合对应的入射角度(对应的入射角度为60度)出现的概率为0.1,100度的光子事件集合对应的入射角度(对应的入射角度为100度)出现的概率为0.4。
s203、将每两个光子事件集合对应的入射角度出现的概率进行相乘操作，得到包含多个图像模糊概率的系统响应。
示例性的，每个图像模糊概率等于对应的两个光子事件集合所对应的入射角度出现的概率的乘积。在得到每个光子事件集合对应的入射角度出现的概率之后，计算机设备将每两个光子事件集合对应的入射角度出现的概率进行相乘，从而得到包含多个图像模糊概率的系统响应。继续以上述s302中的例子为例，计算机设备将上述4个光子事件集合中每两个光子事件集合进行两两组合，得到12个组合，并将每个组合包括的两个光子事件集合对应的入射角度出现的概率进行相乘，从而得到包含12个图像模糊概率的系统响应。在得到包含多个图像模糊概率的系统响应之后，计算机设备便可以通过该系统响应修正osem算法所对应的重建算法，从而使得重建模型更接近实际探测的过程。
本实施例提供的图像重建方法，计算机设备通过对多个单光子事件中的入射角度进行划分，得到至少一个光子事件集合，并根据每个光子事件集合和所有光子事件集合的总数，确定每个光子事件集合对应的入射角度出现的概率，再将每两个光子事件集合对应的入射角度出现的概率进行相乘操作，得到包含多个图像模糊概率的系统响应。由于计算机设备是根据光子入射晶体的入射角度出现的概率来确定系统响应，这样，系统响应中便包含了各个入射角度造成的图像模糊概率，从而使得采用该系统响应修正后的psf函数更接近实际探测的过程。在采用修正后的psf函数进行图像重建时，考虑了光子入射晶体产生的各项异性对图像分辨率的影响，其进一步提高了重建出的图像的分辨率。
为了便于本领域技术人员的理解，以下对本发明提供的图像重建方法进行详细介绍，示例性的，如图6所示，该方法可以包括：
s301、根据所获取的磁场中的洛伦兹力，确定生物体内的正电子的湮灭位置矩阵。
可选地，计算机设备根据公式f＝qvb确定生物体内的每个正电子的湮灭位置矩阵；其中，f为洛伦兹力，q为正电子的能量，v为正电子的速度，b为磁场的强度，所述v与所述正电子的自由程相关。
可选地，计算机设备可以通过如下过程确定生物体内的正电子的湮灭位置矩阵：计算机设备确定无磁场情况下正电子自由程分布情况，然后确定正电子在有磁场情况下的洛伦兹力，进一步根据无磁场情况下正电子自由程分布情况和上述确定出的洛伦兹力，确定正电子在有磁场情况下的湮灭位置矩阵。
可选地，生物体对应的符合数据对应多个单光子事件；其中，每个单光子事件携带光子入射至pet探测器中的晶体时的入射角度。
可选的，上述多个单光子事件的获得方式可以为：对设置在所述pet探测器内部的点源进行扫描，获取所述多个单光子事件；或者，采用预设的探测器仿真软件和点源的位置以及所述点源发射光子的角度，获取所述多个单光子事件。
s302、获取符合数据，所述符合数据与所述正电子的湮灭产生相应的射线相关。
s303、根据点源成像得到的多个单光子事件，确定不同的入射角度导致的图像模糊概率，所述多个单光子事件对应的图像模糊概率的集合为所述点扩散函数。
可选的，上述s303中根据点源成像得到的多个单光子事件，确定不同的入射角度导致的图像模糊概率可以包括：将符合数据对应的多个单光子事件中的入射角度进行划分，得到至少一个光子事件集合；根据每个光子事件集合和所有光子事件集合的总数，确定每个光子事件集合对应的入射角度出现的概率；将每两个光子事件集合对应的入射角度出现的概率进行相乘操作，得到包含多个图像模糊概率的系统响应。
s304、根据不同的入射角度以及所述pet探测器所生成的lor对应的光子入射角度，将所述不同的入射角度导致的图像模糊概率以正弦图格式对应保存至所述符合数据中。
s305、将所述湮灭位置矩阵、所述点扩散函数以及所述系统矩阵进行卷积操作，得到重建模型。
s306、根据所述重建模型对符合数据进行图像重建，得到生物体内示踪剂的分布图像。
需要说明的是，针对上述s301-s306中的描述可以参见上述实施例中相关的描述，且其效果类似，本实施例在此不再赘述。
应该理解的是，虽然图3-6的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图3-6中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
图7为一实施例提供的图像重建装置的结构示意图。如图7所示，该图像重建装置可以包括：第一确定模块21、获取模块22、第二确定模块23以及图像重建模块24。
示例性的，第一确定模块21用于根据所获取的磁场中的洛伦兹力，确定生物体内的(若干个)正电子的湮灭位置矩阵；其中，所述正电子为生物体内示踪剂衰变所产生的正电子，所述湮灭位置矩阵用于表征所述洛伦兹力对所述正电子的自由程的影响。
获取模块22，用于获取符合数据，所述符合数据与所述正电子的湮灭产生相应的射线相关。
第二确定模块23用于根据所述正电子的湮灭位置矩阵、点扩散函数以及系统矩阵，确定重建模型。或者，第二确定模块23用于根据所述湮灭位置矩阵对所述点扩散函数进行修正，得到修正的点扩散函数；根据所述修正的点扩散函数构建重建模型。
图像重建模块24用于利用重建模型对所述符合数据进行图像重建，得到生物体内示踪剂的分布图像。
本实施例提供的图像重建装置，可以执行上述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
图8为另一实施例提供的图像重建装置的结构示意图。所述符合数据对应多个单光子事件；其中，每个单光子事件携带光子入射至pet探测器中的晶体时的入射角度。在如图7所示实施例的基础上，如图8所示，上述图像重建装置还包括：第三确定模块25。
示例性的，第三确定模块25用于根据点源成像得到的多个单光子事件，确定不同的入射角度导致的图像模糊概率，多个单光子事件对应的图像模糊概率的集合为点扩散函数(矩阵)。
在其中一个实施例中，上述第二确定模块23具体用于将所述湮灭位置矩阵、所述点扩散函数以及所述系统矩阵进行卷积操作，得到所述重建模型。
本实施例提供的图像重建装置，可以执行上述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
图9为另一实施例提供的图像重建装置的结构示意图。在如图8所示实施例的基础上，如图9所示，上述第三确定模块25可以包括：划分单元251、确定单元252和处理单元253。
示例性的，划分单元251用于将所述多个单光子事件中的入射角度进行划分，得到至少一个光子事件集合；其中，一个光子事件集合中包含至少一个入射角度相同的单光子事件。
确定单元252用于根据每个光子事件集合和所有光子事件集合的总数，确定每个光子事件集合对应的入射角度出现的概率。
处理单元253用于将每两个光子事件集合对应的入射角度出现的概率进行相乘操作，得到包含多个图像模糊概率的系统响应。
在其中一个实施例中，第一确定模块21具体用于确定无磁场情况下正电子自由程分布情况；确定所述正电子在有磁场情况下的洛伦兹力；根据所述无磁场情况下正电子自由程分布情况和所述洛伦兹力，确定所述正电子在有磁场情况下的湮灭位置矩阵。
本实施例提供的图像重建装置，可以执行上述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
图10为另一实施例提供的图像重建装置的结构示意图。在如图9所示实施例的基础上，如图10所示，上述图像重建装置还包括：保存模块26。
示例性的，保存模块26用于根据不同的入射角度以及所述pet探测器所生成的lor对应的光子入射角度，将所述不同的入射角度导致的图像模糊概率以正弦图格式对应保存至所述符合数据中。
在其中一个实施例中，上述符合数据对应多个单光子事件，可选地，获取模块22还用于对设置在所述pet探测器内部的点源进行扫描，获取所述多个单光子事件；或者，还用于采用预设的探测器仿真软件和点源的位置以及所述点源发射光子的角度，获取所述多个单光子事件。
本实施例提供的图像重建装置，可以执行上述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
关于图像重建装置的具体限定可以参见上文中对于图像重建方法的限定，在此不再赘述。上述图像重建装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种图像重建系统，如图1所示，该图像重建系统包括pet探测器11和计算机设备12，该计算机设备12可以是终端，其内部结构图可以如图11所示。该计算机设备12包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备12的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备12的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备12的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种图像重建方法。
本领域技术人员可以理解，图11中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备12的限定，示例性的计算机设备12可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，上述计算机设备12包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序在被所述处理器执行时实现如下步骤：
根据所获取的磁场中的洛伦兹力，确定生物体内的正电子的湮灭位置矩阵；其中，所述正电子为生物体内示踪剂衰变所产生的正电子，所述湮灭位置矩阵用于表征所述洛伦兹力对所述正电子的自由程的影响；
获取符合数据，所述符合数据与所述正电子的湮灭产生相应的射线相关；
根据所述湮灭位置矩阵、点扩散函数以及系统矩阵，确定重建模型；
根据所述重建模型对所述符合数据进行图像重建，得到生物体内示踪剂的分布图像。
在一个实施例中，根据所获取的磁场中的洛伦兹力，确定生物体内的正电子的湮灭位置矩阵可包括：根据所获取的磁场中的洛伦兹力，计算正电子做螺旋运动的螺距和螺旋半径；根据正电子做螺旋运动的螺距和螺旋半径确定确定生物体内的正电子的湮灭位置矩阵。
在一个实施例中，所述符合数据对应多个单光子事件；处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：根据点源成像得到的多个单光子事件，确定不同的入射角度导致的图像模糊概率，所述多个单光子事件对应的图像模糊概率的集合为所述点扩散函数，其中，每个单光子事件携带光子入射至pet探测器中的晶体时的入射角度。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：将所述湮灭位置矩阵、所述点扩散函数以及所述系统矩阵进行卷积操作，得到所述重建模型。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：将所述多个单光子事件中的入射角度进行划分，得到至少一个光子事件集合；根据每个光子事件集合和所有光子事件集合的总数，确定每个光子事件集合对应的入射角度出现的概率；将每两个光子事件集合对应的入射角度出现的概率进行相乘操作，得到包含多个图像模糊概率的系统响应；其中，一个光子事件集合中包含至少一个入射角度相同的单光子事件。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：确定无磁场情况下正电子自由程分布情况；确定所述正电子在有磁场情况下的洛伦兹力；根据所述无磁场情况下正电子自由程分布情况和所述洛伦兹力，计算正电子做螺旋运动的螺距和螺旋半径，根据正电子做螺旋运动的螺距和螺旋半径确定所述正电子在有磁场情况下的湮灭位置矩阵。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：根据不同的入射角度以及所述pet探测器所生成的lor对应的光子入射角度，将所述不同的入射角度导致的图像模糊概率以正弦图格式对应保存至所述符合数据中。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：对设置在所述pet探测器内部的点源进行扫描，获取所述多个单光子事件；或者，采用预设的探测器仿真软件和点源的位置以及所述点源发射光子的角度，获取所述多个单光子事件。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
根据所获取的磁场中的洛伦兹力，计算正电子做螺旋运动的螺距和螺旋半径，并根据正电子做螺旋运动的螺距和螺旋半径确定生物体内的正电子的湮灭位置矩阵；其中，所述正电子为生物体内示踪剂衰变所产生的正电子，所述湮灭位置矩阵用于表征所述洛伦兹力对所述正电子的自由程的影响；
获取符合数据，所述符合数据与所述正电子的湮灭产生相应的射线相关；
根据所述湮灭位置矩阵、点扩散函数以及系统矩阵，确定重建模型；
根据所述重建模型对所述符合数据进行图像重建，得到生物体内示踪剂的分布图像。
在一个实施例中，所述符合数据对应多个单光子事件；计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：根据点源成像得到的多个单光子事件，确定不同的入射角度导致的图像模糊概率，所述多个单光子事件对应的图像模糊概率的集合为所述点扩散函数，其中，每个单光子事件携带光子入射至pet探测器中的晶体时的入射角度。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：将所述湮灭位置矩阵、所述点扩散函数以及所述系统矩阵进行卷积操作，得到所述重建模型。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：将所述多个单光子事件中的入射角度进行划分，得到至少一个光子事件集合；根据每个光子事件集合和所有光子事件集合的总数，确定每个光子事件集合对应的入射角度出现的概率；将每两个光子事件集合对应的入射角度出现的概率进行相乘操作，得到包含多个图像模糊概率的系统响应；其中，一个光子事件集合中包含至少一个入射角度相同的单光子事件。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：确定无磁场情况下正电子自由程分布情况；确定所述正电子在有磁场情况下的洛伦兹力；根据所述无磁场情况下正电子自由程分布情况和所述洛伦兹力，确定所述正电子在有磁场情况下的湮灭位置矩阵。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：根据不同的入射角度以及所述pet探测器所生成的lor对应的光子入射角度，将所述不同的入射角度导致的图像模糊概率以正弦图格式对应保存至所述符合数据中。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：对设置在所述pet探测器内部的点源进行扫描，获取所述多个单光子事件；或者，采用预设的探测器仿真软件和点源的位置以及所述点源发射光子的角度，获取所述多个单光子事件。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。