本申請(qǐng)是于2016年12月29日提交中國(guó)專利局、申請(qǐng)?zhí)枮?01611244336.8、發(fā)明名稱為“一種pet散射校正方法、pet成像方法及pet成像系統(tǒng)”的中國(guó)專利申請(qǐng)的分案。

本申請(qǐng)涉及正電子發(fā)射斷層成像技術(shù)領(lǐng)域(positronemissiontomography，pet)，尤其涉及基于飛行時(shí)間(timeofflight，tof)正電子發(fā)射斷層成像過(guò)程中的pet成像系統(tǒng)以及多模態(tài)醫(yī)學(xué)圖像處理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層掃描是一種檢測(cè)人體或動(dòng)物體器官代謝特征的無(wú)創(chuàng)醫(yī)學(xué)成像技術(shù)，具有靈敏度高、準(zhǔn)確性好、定位準(zhǔn)確的特點(diǎn)。在pet成像中，將能夠發(fā)射正電子的放射性藥物注射到生物體內(nèi)，正電子與生物體內(nèi)的電子發(fā)生湮滅，產(chǎn)生兩個(gè)方向相反、能量為511kev的伽馬光子，環(huán)繞在被測(cè)生物體周圍的探測(cè)器對(duì)這對(duì)光子進(jìn)行探測(cè)，并將其信息以符合計(jì)數(shù)的方式進(jìn)行存儲(chǔ)，如果被記錄下來(lái)的符合計(jì)數(shù)足夠多，通過(guò)圖像重建算法可將原始數(shù)據(jù)重建為放射性核素在被測(cè)對(duì)象體內(nèi)濃度分布的斷層圖像。

飛行時(shí)間技術(shù)正電子發(fā)射斷層成像(tof-pet)掃描儀是核醫(yī)學(xué)成像中的一種先進(jìn)的功能成像工具，其應(yīng)用前景已經(jīng)受到核醫(yī)學(xué)成像研究者和設(shè)備制造廠商的高度重視。tof-pet與傳統(tǒng)pet的成像過(guò)程和系統(tǒng)的組成基本相同，但是對(duì)應(yīng)的時(shí)間測(cè)量系統(tǒng)存在本質(zhì)的區(qū)別：在傳統(tǒng)pet中，時(shí)間測(cè)量系統(tǒng)的功能是在符合時(shí)間窗內(nèi)確定真符合是否發(fā)生，以便獲得器官和組織結(jié)構(gòu)的投影；而在tof-pet中，時(shí)間測(cè)量系統(tǒng)的功能是在符合時(shí)間窗內(nèi)確定放射性核素分布的位置和強(qiáng)度，利用正電子湮滅產(chǎn)生的兩個(gè)511kev的伽馬射線到達(dá)探測(cè)器的時(shí)間差，根據(jù)光速定位湮滅事件在響應(yīng)線(lineofresponse，lor)上的位置，提高pet掃描儀的成像質(zhì)量，減少用藥量，縮短掃描時(shí)間。

然而，在最新的tof-pet掃描儀中，雖然相對(duì)于傳統(tǒng)2d和擴(kuò)展2d數(shù)據(jù)采集模式，對(duì)所有傾斜響應(yīng)線的符合計(jì)數(shù)采集提高了系統(tǒng)的靈敏度，但同時(shí)也引入了大量的散射符合計(jì)數(shù)，從而降低了系統(tǒng)的分辨率和成像的定量準(zhǔn)確性；同樣，在使用鉛擋板或鎢擋板的數(shù)據(jù)采集中，擋板上產(chǎn)生的光子散射也會(huì)對(duì)pet成像的分辨率和對(duì)比度產(chǎn)生很大的影響。鑒于此，為了提高tof-pet成像的準(zhǔn)確性，有必要對(duì)tof-pet系統(tǒng)進(jìn)行有效的散射校正。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本申請(qǐng)的目的在于提供一種用于tof-pet成像的散射校正方法，該方法可提高散射估計(jì)準(zhǔn)確度。

為了解決上述問(wèn)題，根據(jù)本申請(qǐng)的一方面，提出一種pet成像系統(tǒng)，包括機(jī)架、探測(cè)器環(huán)、預(yù)處理器、同時(shí)計(jì)數(shù)器以及處理器，所述同時(shí)計(jì)數(shù)器用于在對(duì)受檢者執(zhí)行pet掃描期間，獲取受檢者目標(biāo)區(qū)域的符合事件數(shù)據(jù)，所述處理器包括：

第一重建單元，用于根據(jù)所述符合事件數(shù)據(jù)獲取目標(biāo)區(qū)域的pet圖像；

飛行時(shí)間處理單元，用于獲取符合事件時(shí)戳之間的時(shí)間差，并根據(jù)所述時(shí)間差將所述符合事件數(shù)據(jù)分類為多個(gè)箱；

校正單元，用于基于所述pet圖像和所述分類為多個(gè)箱的符合事件數(shù)據(jù)，獲取tof-pet成像的初始散射估計(jì)；對(duì)所述初始散射估計(jì)進(jìn)行校正處理，獲取tof-pet成像的散射估計(jì)；以及，基于所述tof-pet成像的散射估計(jì)對(duì)所述分類為多個(gè)箱中的符合事件數(shù)據(jù)進(jìn)行散射校正；

第二重建單元，用于重建所述經(jīng)散射校正的分類為多個(gè)箱的符合事件數(shù)據(jù)，獲取目標(biāo)區(qū)域的tof-pet圖像。

可選地，所述校正單元還包括：

獲取目標(biāo)區(qū)域的解剖圖像，該解剖圖像包含多個(gè)組織的分類信息；

將pet圖像配準(zhǔn)至解剖圖像，并根據(jù)所述解剖圖像的分類信息為pet圖像的體素分配相應(yīng)衰減值，獲取衰減圖；以及，

根據(jù)所述衰減圖對(duì)所述tof-pet數(shù)據(jù)進(jìn)行衰減校正；

和/或，獲取受檢者目標(biāo)區(qū)域的隨機(jī)符合事件數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述隨機(jī)符合事件數(shù)據(jù)對(duì)所述tof-pet數(shù)據(jù)進(jìn)行隨機(jī)校正。

可選地，所述解剖圖像包括ct圖像或mr圖像，且所述解剖圖像包含若干個(gè)組織的分類信息。

可選地，對(duì)所述初始散射估計(jì)進(jìn)行校正處理包括：對(duì)所述初始散射估計(jì)進(jìn)行高頻濾波處理，以去除所述初始散射估計(jì)中包含的高頻成分。

可選地，對(duì)所述初始散射估計(jì)進(jìn)行校正處理，獲取tof-pet成像的散射估計(jì)，包括：

利用基于飛行時(shí)間的單次校正方法獲取tof-pet散射的基準(zhǔn)；

根據(jù)所述tof-pet散射的基準(zhǔn)對(duì)所述初始散射估計(jì)進(jìn)行擬合，獲取擬合參數(shù)；

基于所述擬合參數(shù)和所述tof散射的基準(zhǔn)獲取tof-pet成像的散射估計(jì)。

可選地，對(duì)所述初始散射估計(jì)進(jìn)行校正處理，獲取tof-pet成像的散射估計(jì)，包括：

利用與pet圖像互洽的tof散射估計(jì)對(duì)所述初始散射估計(jì)進(jìn)行擬合，獲取擬合參數(shù)；

基于所述擬合參數(shù)和所述初始散射估計(jì)獲取tof-pet成像的散射估計(jì)。

根據(jù)本申請(qǐng)的另一方面，提出一種pet成像系統(tǒng)，所述成像系統(tǒng)包括處理器、用于存儲(chǔ)所述處理器可執(zhí)行指令的存儲(chǔ)器；

所述處理器被配置為：

獲取受檢者目標(biāo)區(qū)域的tof-pet數(shù)據(jù),所述tof-pet數(shù)據(jù)包括符合事件數(shù)據(jù)和tof信息；

根據(jù)所述符合事件數(shù)據(jù)獲取目標(biāo)區(qū)域的pet圖像；

基于所述pet圖像和所述tof-pet數(shù)據(jù)，獲取用于tof-pet成像的初始散射估計(jì)；

對(duì)所述初始散射估計(jì)進(jìn)行校正處理，獲取tof-pet成像的散射估計(jì)；

基于所述tof-pet成像的散射估計(jì)對(duì)tof-pet數(shù)據(jù)進(jìn)行散射校正。

可選地，所述處理器還被配置為：

基于所述tof-pet成像的散射估計(jì)對(duì)tof-pet數(shù)據(jù)進(jìn)行散射校正；以及，重建所述經(jīng)散射校正的tof-pet數(shù)據(jù)，獲取目標(biāo)區(qū)域的tof-pet圖像。

根據(jù)本申請(qǐng)的又一方面，提出一種多模態(tài)醫(yī)學(xué)圖像處理系統(tǒng)，包括處理器、用于存儲(chǔ)所述處理器可執(zhí)行指令的存儲(chǔ)器；

所述處理器被配置為：

獲取受檢者目標(biāo)區(qū)域的tof-pet數(shù)據(jù)，所述tof-pet數(shù)據(jù)包括符合事件數(shù)據(jù)和tof信息；

根據(jù)所述符合事件數(shù)據(jù)獲取目標(biāo)區(qū)域的pet圖像；

基于所述pet圖像和所述tof-pet數(shù)據(jù)，獲取用于tof-pet成像的初始散射估計(jì)；

對(duì)所述初始散射估計(jì)進(jìn)行校正處理，獲取tof-pet成像的散射估計(jì)；

基于所述tof-pet成像的散射估計(jì)對(duì)tof-pet數(shù)據(jù)進(jìn)行散射校正。

可選地，所述處理器還被配置為：

獲取目標(biāo)區(qū)域的解剖圖像，所述解剖圖像為ct圖像或mr圖像，并包含多個(gè)組織的分類信息；

將pet圖像配準(zhǔn)至解剖圖像，并根據(jù)所述解剖圖像的分類信息為pet圖像的體素分配相應(yīng)衰減值，獲取衰減圖；以及，

根據(jù)所述衰減圖對(duì)所述tof-pet數(shù)據(jù)進(jìn)行衰減校正；

以及，重建經(jīng)過(guò)校正的tof-pet數(shù)據(jù)，獲取目標(biāo)區(qū)域的tof-pet圖像。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請(qǐng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：對(duì)初始散射估計(jì)進(jìn)行濾波處理，獲取光滑的散射向量，保持可原有tof單次散射校正獲取的散射曲線的形狀；利用擬合參數(shù)進(jìn)行擬合減小了由于tof單次散射和后續(xù)擬合獲取的散射校正與圖像一致性所需散射校正的量化差異，減小由于散射估計(jì)偏離而導(dǎo)致重建tof圖像的精度下降問(wèn)題；以現(xiàn)有pet重建為基準(zhǔn)/參考，對(duì)tof-pet數(shù)據(jù)的物理校正進(jìn)行進(jìn)一步規(guī)范化修正，確保tof-pet重建獲得的tof圖像和pet重建獲取的pet圖像的一致性。

附圖說(shuō)明

在此所述的附圖用來(lái)提供對(duì)本申請(qǐng)的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本申請(qǐng)的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本申請(qǐng)，并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的限定。在各圖中，相同標(biāo)號(hào)表示相同部件。

圖1為本申請(qǐng)一實(shí)施例的pet成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本申請(qǐng)一實(shí)施例的處理器結(jié)構(gòu)框圖；

圖3為本申請(qǐng)一實(shí)施例的校正單元結(jié)構(gòu)框圖；

圖4為本申請(qǐng)一實(shí)施例的pet成像方法流程圖；

圖5為本申請(qǐng)一實(shí)施例的伽馬光子散射示意圖；

圖6a為本申請(qǐng)一實(shí)施例獲取的pet圖像橫斷面視圖；

圖6b為本申請(qǐng)一實(shí)施例采用現(xiàn)有tof-pet成像方法獲得的tof-pet圖像橫斷面視圖；

圖6c為本申請(qǐng)一實(shí)施例采用如圖4所示的方法獲得的tof-pet圖像橫斷面視圖；

圖6d為采用圖6b的tof-pet圖像和圖6a的pet圖像獲取的差值圖像；

圖6e為采用圖6c的tof-pet圖像和圖6a的pet圖像獲取的差值圖像；

圖7a為本申請(qǐng)一實(shí)施例獲取的pet圖像冠狀面視圖；

圖7b為本申請(qǐng)一實(shí)施例采用現(xiàn)有tof-pet成像方法獲得的tof-pet圖像冠狀面視圖；

圖7c為本申請(qǐng)一實(shí)施例采用如圖4所示的方法獲得的tof-pet圖像冠狀面視圖；

圖7d為采用圖7b的tof-pet圖像和圖7a的pet圖像獲取的差值圖像；

圖7e為采用圖7c的tof-pet圖像和圖7a的pet圖像獲取的差值圖像；

圖8a為本申請(qǐng)一實(shí)施例獲取的pet圖像矢狀面視圖；

圖8b為本申請(qǐng)一實(shí)施例采用現(xiàn)有tof-pet成像方法獲得的tof-pet圖像矢狀面視圖；

圖8c為本申請(qǐng)一實(shí)施例采用如圖4所示的方法獲得的tof-pet圖像矢狀面視圖；

圖8d為采用圖8b的tof-pet圖像和圖8a的pet圖像獲取的差值圖像；

圖8e為采用圖8c的tof-pet圖像和圖8a的pet圖像獲取的差值圖像。

具體實(shí)施方式

以下將描述本申請(qǐng)的一些實(shí)施方式。需要指出的是，在這些實(shí)施方式的具體描述過(guò)程中，為了進(jìn)行簡(jiǎn)明扼要的描述，本說(shuō)明書不可能對(duì)實(shí)際的實(shí)施方式的所有特征均作詳盡的描述。

顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本申請(qǐng)的一些示例或?qū)嵤├?，?duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖將本申請(qǐng)應(yīng)用于其他類似情景。此外，還可以理解的是，雖然這種開發(fā)過(guò)程中所作出的努力可能是復(fù)雜并且冗長(zhǎng)的，然而對(duì)于與本申請(qǐng)公開的內(nèi)容相關(guān)的本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，在本申請(qǐng)揭露的技術(shù)內(nèi)容的基礎(chǔ)上進(jìn)行的一些設(shè)計(jì)，制造或者生產(chǎn)等變更只是常規(guī)的技術(shù)手段，不應(yīng)當(dāng)理解為本申請(qǐng)公開的內(nèi)容不充分。

除非另作定義，權(quán)利要求書和說(shuō)明書中使用的技術(shù)術(shù)語(yǔ)或者科學(xué)術(shù)語(yǔ)應(yīng)當(dāng)為本申請(qǐng)所屬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)具有一般技能的人士所理解的通常意義。本申請(qǐng)專利申請(qǐng)說(shuō)明書以及權(quán)利要求書中使用的“第一”、“第二”以及類似的詞語(yǔ)并不表示任何順序、數(shù)量或者重要性，而只是用來(lái)區(qū)分不同的組成部分?！耙弧?、“一個(gè)”、“一種”、“該”等類似詞語(yǔ)并不表示數(shù)量限制，可表示單數(shù)或復(fù)數(shù)。

“包括”或者“包含”等類似的詞語(yǔ)意指出現(xiàn)在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵蓋出現(xiàn)在“包括”或者“包含”后面列舉的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件?！斑B接”或者“相連”等類似的詞語(yǔ)并非限定于物理的或者機(jī)械的連接，而是可以包括電氣的連接，不管是直接的還是間接的。

pet圖像重建的目的主要是重現(xiàn)人體中造影劑的空間分布。目前，pet圖像重建可采用多種方法，但各方法獲取的pet圖像在各位置的活度均值均應(yīng)保持一致性。同樣，基于tof-pet數(shù)據(jù)重建獲得的tof圖像和傳統(tǒng)的pet圖像活度應(yīng)滿足一致性，例如：某器官中勾畫的一個(gè)非像素級(jí)別的感興趣區(qū)域在tof圖像和pet圖像應(yīng)該具有相同的活度均值，這種均一活度的圖像不會(huì)干擾醫(yī)師對(duì)病灶的診斷。

tof-pet重建的物理校正主要包括衰減校正、隨機(jī)校正和散射校正。通常情況下，衰減校正一般通過(guò)與pet掃描配準(zhǔn)的ct圖像經(jīng)雙線性模型轉(zhuǎn)換得到衰減圖像投影到弦圖空間并取反對(duì)數(shù)來(lái)獲取；隨機(jī)事件一般使用延遲的時(shí)間窗來(lái)獲??；而散射校正相對(duì)上述校正難度較大，尤其是在處理tof-pet數(shù)據(jù)時(shí)，飛行時(shí)間信息和每個(gè)飛行時(shí)間窗更稀疏的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)會(huì)進(jìn)一步影響各個(gè)時(shí)間窗的散射校正精度，從而導(dǎo)致基于tof-pet數(shù)據(jù)重建獲得的tof-pet圖像和傳統(tǒng)的pet圖像的活度值存在一致性問(wèn)題。本申請(qǐng)以傳統(tǒng)pet(即non-tofpet)重建為基準(zhǔn)或參考，對(duì)tof-pet數(shù)據(jù)的物理校正進(jìn)行進(jìn)一步規(guī)范化修正，實(shí)現(xiàn)tof-pet數(shù)據(jù)重建的tof-pet圖像和傳統(tǒng)pet圖像的一致性。

本申請(qǐng)所涉及的系統(tǒng)不僅可用于非侵入成像，如疾病的診斷和研究，還可用于工業(yè)領(lǐng)域等，其所涉及的圖像處理系統(tǒng)可以包括正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像系統(tǒng)(pet系統(tǒng))、正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像-計(jì)算機(jī)斷層掃描多模態(tài)系統(tǒng)(pet-ct系統(tǒng))、正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像-磁共振多模態(tài)混合系統(tǒng)(pet-mr系統(tǒng))等。

在一個(gè)實(shí)施例中，以pet成像系統(tǒng)為例說(shuō)明。如圖1，示例性給出本申請(qǐng)一實(shí)施例的pet成像系統(tǒng)100結(jié)構(gòu)圖。該pet成像系統(tǒng)100以控制器110為中樞/控制中心，具有掃描床、機(jī)架120、預(yù)處理器130、同時(shí)計(jì)數(shù)器140、處理器150以及輸入/輸出設(shè)備160。掃描床用于支撐受檢者，并可將受檢者(圖中未示出)移動(dòng)至掃描視野(fieldofview，fov)區(qū)域。

控制器110可控制pet成像系統(tǒng)100的成像過(guò)程，包括衰減校正、散射校正、隨機(jī)校正以及數(shù)據(jù)重建等多種數(shù)據(jù)處理操作?？梢岳斫獾模刂破?10、機(jī)架120、預(yù)處理器130、同時(shí)計(jì)數(shù)器140、處理器150以及輸入/輸出設(shè)備160相互之間可連接。該連接可以是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接或者有線網(wǎng)絡(luò)連接。其中，有線網(wǎng)絡(luò)可以包括利用金屬電纜、混合電纜、光纖、一個(gè)或多個(gè)接口等一種或多種組合的方式。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可以包括利用藍(lán)牙、區(qū)域局域網(wǎng)(lan)、廣域局域網(wǎng)(wan)、近源場(chǎng)通信(nearfieldcommunication，nfc)等一種或多種組合的方式?？刂破?10可以是集中式的，例如數(shù)據(jù)中心；也可以是分布式的，例如一個(gè)分布式系統(tǒng)?？刂破?10可以是本地的，也可以是遠(yuǎn)程的。

在一些實(shí)施例中，控制器110可包括中央處理器(centralprocessingunit，cpu)、專門應(yīng)用集成電路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、專用指令處理器(applicationspecificinstructionsetprocessor，asip)、物理處理器(physicsprocessingunit，ppu)、數(shù)字信號(hào)處理器(digitalprocessingprocessor，dsp)、現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列(field-programmablegatearray，fpga)、可編程邏輯器件(programmablelogicdevice，pld)、微處理器、控制器、微控制器等中的一種或幾種的組合。

機(jī)架120可設(shè)置成圓筒形，且沿圓周的中心軸z排列有多個(gè)探測(cè)器環(huán)121，探測(cè)器環(huán)121具有排列在中心軸z圓周上的多個(gè)探測(cè)器/檢測(cè)器，受檢者可隨掃描床移動(dòng)至由多個(gè)探測(cè)器圍成的掃描視野fov內(nèi)成像。在一些實(shí)施例中，pet成像系統(tǒng)100可僅提供輻射檢測(cè)器的單個(gè)環(huán)；在另一些實(shí)施例中，pet成像系統(tǒng)100包括提供輻射檢測(cè)器的兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)、五個(gè)或更多數(shù)量的環(huán)。

探測(cè)器具有閃爍器(scintillator)、光電倍增管(photomultipliertube，pmt)和光導(dǎo)耦合器。其中，閃爍器可二維排列多個(gè)晶體，該晶體可將從受檢者入射的伽馬射線轉(zhuǎn)換為可視光。

在一些實(shí)施例中，閃爍晶體可以是單晶體或陣列晶體，組成閃爍器的材料可以是nai、bgo、lso、lyso、gso，還可以是鋁酸镥、焦硅酸镥等镥化物或者基于鈰摻雜的鑭系、過(guò)渡金屬等無(wú)機(jī)晶體等。光導(dǎo)耦合器一般由透光性優(yōu)良的塑料材料構(gòu)成，用于將閃爍器輸出的可見(jiàn)光傳遞至光電倍增管；光電倍增管接收可見(jiàn)光，將該可見(jiàn)光倍增后轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。光電倍增管可選擇蓋革式雪崩光電二極管(apd)或si光電倍增管。

在一個(gè)實(shí)施例中，光電倍增管可選擇一系列的apd單元，每個(gè)單元是一個(gè)獨(dú)立的蓋革式探測(cè)器，包括光電陽(yáng)極、多級(jí)倍增電極和光電陰極，其中，光電陰極接受閃爍光而產(chǎn)生光電子；多級(jí)倍增電極可提供對(duì)光電子進(jìn)行加速的電場(chǎng)，從光電陰極發(fā)射的電子在電場(chǎng)中被朝向倍增電極加速，并與倍增電極的表面碰撞溢出多個(gè)電子，該現(xiàn)象在多級(jí)倍增電極中重復(fù)發(fā)生，電子數(shù)雪崩似地倍增；光電陽(yáng)極可輸出百萬(wàn)數(shù)量級(jí)的電子，形成電子流。需要指出的是，為了利用雪崩現(xiàn)象進(jìn)行放大，通常在倍增電極與陽(yáng)極之間可施加500-800伏(v)的電壓，增益范圍在10⁵-10⁷，使得探測(cè)器具有足夠高的時(shí)間分辨率以檢測(cè)在兩個(gè)“基本同時(shí)”的伽馬射線檢測(cè)之間的飛行時(shí)間差異。

預(yù)處理器130與探測(cè)器環(huán)121設(shè)置的探測(cè)器輸出端連接，用于接收探測(cè)器輸出的電信號(hào)，并對(duì)該電信號(hào)進(jìn)行處理。在一個(gè)實(shí)施例中，在pet掃描前，向受檢者體內(nèi)注入放射性同位素標(biāo)識(shí)的藥劑/示蹤劑；探測(cè)器檢測(cè)從受檢者內(nèi)部發(fā)射的成對(duì)湮滅伽馬射線，生成與檢測(cè)出的成對(duì)湮滅伽馬射線的光量相應(yīng)的脈沖狀電信號(hào)，該脈沖狀電信號(hào)被供給預(yù)處理器130；預(yù)處理器130根據(jù)電信號(hào)生成單事件數(shù)據(jù)(singleeventdata)。預(yù)處理器130可通過(guò)檢測(cè)電信號(hào)的強(qiáng)度是否超過(guò)閾值檢測(cè)產(chǎn)生湮滅的伽馬射線?？蛇x地，預(yù)處理器可采用anger邏輯或其他處理方式識(shí)別單事件的空間坐標(biāo)、時(shí)戳以及所檢測(cè)的伽馬射線的估計(jì)能量。

同時(shí)計(jì)數(shù)器140可連接預(yù)處理器130的輸出端，用于接收預(yù)處理器130產(chǎn)生的單事件數(shù)據(jù)，并對(duì)與多個(gè)單事件有關(guān)的單事件數(shù)據(jù)實(shí)施同時(shí)計(jì)數(shù)處理。示例性地，同時(shí)計(jì)數(shù)器140從重復(fù)供給的單事件數(shù)據(jù)中重復(fù)確定容納在與預(yù)先設(shè)定的時(shí)間范圍內(nèi)的兩個(gè)單事件有關(guān)的事件數(shù)據(jù)，時(shí)間范圍被設(shè)定為例如6ns～18ns左右。該成對(duì)的單事件被推測(cè)為由來(lái)于從同一成對(duì)湮滅點(diǎn)產(chǎn)生的成對(duì)湮滅伽馬射線，其中成對(duì)的單事件概括地被稱為符合事件。連接檢測(cè)出該成對(duì)湮滅伽馬射線的成對(duì)的探測(cè)器的線被稱為響應(yīng)線(lineofresponse,lor)，該lor數(shù)據(jù)包含了探測(cè)器中晶體條的編號(hào)、能量、每條lor的角度、及其與fov中心的距離等信息。

在一個(gè)實(shí)施例中，可根據(jù)每條lor的角度、與fov中心的距離對(duì)其進(jìn)行編號(hào)，按照編號(hào)構(gòu)建數(shù)組，數(shù)組中的元素為lor探測(cè)到的符合事件總數(shù)，這種存儲(chǔ)符合事件的方式為正弦圖模式(sinogram)。當(dāng)然，符合事件數(shù)據(jù)也可采用列表模式(listmode)進(jìn)行存儲(chǔ)，該種模式下的數(shù)據(jù)包含了晶體條的編號(hào)、光子能量以及光子飛行時(shí)間信息等。這樣，同時(shí)計(jì)數(shù)器140針對(duì)每一lor計(jì)數(shù)符合事件與構(gòu)成lor的成對(duì)的事件有關(guān)的事件數(shù)據(jù)(以下稱為符合事件數(shù)據(jù))。

處理器150與同時(shí)計(jì)數(shù)器140的輸出端連接，可根據(jù)符合事件數(shù)據(jù)重建出圖像數(shù)據(jù)，該圖像數(shù)據(jù)表現(xiàn)被檢體內(nèi)的放射性同位素濃度的空間分布。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖2所示，處理器150包括飛行時(shí)間處理單元210和第一重建單元220。飛行時(shí)間處理單元210可分析在符合(響應(yīng))事件時(shí)戳之間的時(shí)間差(飛行時(shí)間信息)，并根據(jù)該時(shí)間差將符合事件數(shù)據(jù)分類為多個(gè)箱(bins)，以沿lor定位正電子-電子湮滅時(shí)間?？蛇x地，飛行時(shí)間處理單元210在大約光速乘以輻射檢測(cè)器的時(shí)間分辨率值相對(duì)應(yīng)的距離間隔內(nèi)定位lor。大量正電子-湮滅事件積累的結(jié)果是已定位的pet投影數(shù)據(jù)的集合。

第一重建單元220可基于符合事件數(shù)據(jù)/pet投影數(shù)據(jù)重建受檢者體內(nèi)造影劑的空間分布，獲取pet圖像，該pet圖像對(duì)應(yīng)的pet投影數(shù)據(jù)不包含飛行時(shí)間信息。在一個(gè)實(shí)施例中，第一重建單元220通過(guò)濾波反投影(filteredbackprojection，fbp)、最大期望重建(expectationmaximization，em)、最大化后驗(yàn)重建(maximumaposteriori，map)等算法對(duì)符合事件數(shù)據(jù)進(jìn)行重建獲取pet(活度)圖像/non-tofpet圖像。

可以理解的，本申請(qǐng)所述的“pet圖像”、“non-tofpet圖像”、“non-tof圖像”可代表同一含義，都表示采用傳統(tǒng)意義的pet(不包含飛行時(shí)間技術(shù))重建方法重建符合響應(yīng)事件數(shù)據(jù)重現(xiàn)示蹤劑在人體內(nèi)的分布。

在又一實(shí)施例中，處理器150可包括校正單元230、第二重建單元240和/或存儲(chǔ)單元250。校正單元230可獲取符合計(jì)數(shù)采集過(guò)程中的散射符合估計(jì)。在一個(gè)實(shí)施例中，pet圖像包含多個(gè)體素，校正單元可基于pet圖像和分類為多個(gè)箱中的符合事件數(shù)據(jù)，獲取用于tof-pet成像的初始散射估計(jì)；對(duì)初始散射估計(jì)進(jìn)行校正處理，獲取tof-pet成像的散射估計(jì)；以及，基于tof-pet成像的散射估計(jì)對(duì)分類為多個(gè)箱中的符合事件數(shù)據(jù)進(jìn)行散射校正。

需要說(shuō)明的是，本申請(qǐng)中，校正單元230獲取符合計(jì)數(shù)采集過(guò)程中的散射符合估計(jì)，可稱之為“第一次校正”；對(duì)初始散射估計(jì)進(jìn)行校正處理，獲取tof-pet成像的散射估計(jì)，可稱之為“第二次校正”。可選地，對(duì)初始散射估計(jì)進(jìn)行校正處理，可采用降噪處理方法、平滑處理方法或者其他濾除信號(hào)噪聲的方法。

在另一實(shí)施例中，校正單元230可獲取目標(biāo)區(qū)域的解剖圖像，該解剖圖像包含如肝臟、肺、心臟、脂肪、肋骨、脊柱等多個(gè)器官或組織的分類信息；將pet圖像配準(zhǔn)至解剖圖像，并根據(jù)解剖圖像的分類信息為pet圖像的體素分配相應(yīng)衰減值/衰減系數(shù)，獲取衰減圖，以及基于衰減圖對(duì)tof-pet數(shù)據(jù)進(jìn)行衰減校正。在又一實(shí)施例中，校正單元230可獲取受檢者目標(biāo)區(qū)域的隨機(jī)符合事件數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述隨機(jī)符合事件數(shù)據(jù)對(duì)所述tof-pet數(shù)據(jù)進(jìn)行隨機(jī)校正?？蛇x地，解剖圖像可采用ct圖像，通過(guò)ct圖像的ct值可為pet圖像的體素分配相應(yīng)衰減值/衰減系數(shù)。

第二重建單元240可重建經(jīng)散射校正的分類為多個(gè)箱中的符合事件數(shù)據(jù)，獲取目標(biāo)區(qū)域的tof-pet/tof圖像。在一個(gè)實(shí)施例中，第二重建單元240可從校正單元230獲取經(jīng)散射校正的分類為多個(gè)箱中的符合事件數(shù)據(jù)；采用解析法對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行重建。在另一個(gè)實(shí)施例中，第二重建單元240可采用mlem重建算法重建經(jīng)散射校正的分類為多個(gè)箱中的符合事件數(shù)據(jù)。在又一個(gè)實(shí)施例中，第二重建單元240還可采用基于系統(tǒng)響應(yīng)函數(shù)(pointspreadfunction，psf)和tof-pet重建結(jié)合的方法，獲得圖像分辨率高的tof-pet圖像。

可以理解的是，本申請(qǐng)所述的“tof-pet重建”、“tof重建”可代表同一含義，都表示根據(jù)飛行時(shí)間信息將符合事件數(shù)據(jù)按照不同的權(quán)重分配至與時(shí)間分辨率相對(duì)應(yīng)的lor上，對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建來(lái)獲得示蹤劑的分布圖像。類似地，“tof-pet圖像”、“tof圖像”可代表同一含義，都表示示蹤劑在生物體內(nèi)的分布圖像。

存儲(chǔ)單元250可設(shè)置為用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的設(shè)備，例如，軟盤驅(qū)動(dòng)器、光盤、rom(只讀存儲(chǔ)器)、ram(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)、eprom(可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器)、eeprom(電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器)、cd-rom驅(qū)動(dòng)器(緊致盤-只讀存儲(chǔ)器)、dvd驅(qū)動(dòng)器、磁光盤，或者用于從計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)讀取指令和/或數(shù)據(jù)的任意其他數(shù)字設(shè)備。可選地，處理器執(zhí)行的指令和/或處理后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在硬盤或云存儲(chǔ)器等介質(zhì)中。

輸入/輸出設(shè)備160可與處理器150的輸出端連接，用于顯示處理器產(chǎn)生的pet圖像和/或tof圖像，且pet圖像與tof圖像具有一致性。示例性地，輸入/輸出設(shè)備160可包括鼠標(biāo)、鍵盤、顯示器等人機(jī)交互設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施例中，顯示器顯示受檢者的身高、體重、年齡、成像部位以及pet成像系統(tǒng)100的工作狀態(tài)等。顯示器的類型可以是陰極射線管(crt)顯示器、液晶顯示器(lcd)、有機(jī)發(fā)光顯示器(oled)、等離子顯示器等中的一種或幾種的組合。

如圖3所示為本申請(qǐng)一實(shí)施例的校正單元230結(jié)構(gòu)示意圖。校正單元230可包括初始散射估計(jì)獲取子單元310、高頻成分濾除子單元320、擬合參數(shù)獲取子單元330以及tof-pet成像散射估計(jì)獲取子單元340。

初始散射估計(jì)獲取子單元310可從第一重建單元220獲取pet圖像，從同時(shí)計(jì)數(shù)器140獲取tof-pet數(shù)據(jù)，并基于pet圖像和tof-pet數(shù)據(jù)獲取用于tof-pet成像的初始散射估計(jì)。高頻成分濾除子單元320，可從初始散射估計(jì)獲取子單元310獲取tof-pet成像的初始散射估計(jì)，并對(duì)初始散射估計(jì)進(jìn)行校正處理。擬合參數(shù)獲取子單元330可利用基于飛行時(shí)間的單次校正方法獲取tof-pet散射的基準(zhǔn)；并根據(jù)tof-pet散射的基準(zhǔn)對(duì)所述初始散射估計(jì)進(jìn)行擬合，獲取擬合參數(shù)。tof-pet成像散射估計(jì)獲取子單元340可從擬合參數(shù)獲取子單元330獲取擬合參數(shù)，并基于該擬合參數(shù)和tof-pet散射的基準(zhǔn)獲取tof-pet成像的散射估計(jì)。擬合參數(shù)獲取子單元330還可執(zhí)行如下操作：利用與pet圖像互洽的tof散射估計(jì)對(duì)初始散射估計(jì)進(jìn)行(二次)擬合，獲取擬合參數(shù)?？梢岳斫獾模_定與pet圖像互洽的tof散射估計(jì)，可稱之為“一次擬合”過(guò)程，而利用與pet圖像互洽的tof散射估計(jì)對(duì)初始散射估計(jì)進(jìn)行擬合，可稱之為“二次擬合”過(guò)程。

需要說(shuō)明的是，本申請(qǐng)中，初始散射估計(jì)獲取子單元310獲取符合計(jì)數(shù)采集過(guò)程中的散射符合估計(jì)，可稱之為對(duì)散射事件/數(shù)據(jù)的“第一次校正”；高頻成分濾除子單元320對(duì)初始散射估計(jì)進(jìn)行校正處理，獲取tof-pet成像的散射估計(jì)，可稱之為對(duì)散射事件/數(shù)據(jù)的“第二次校正”?？蛇x地，對(duì)初始散射估計(jì)進(jìn)行校正處理，可采用降噪處理方法、平滑處理方法或者其他濾除信號(hào)噪聲的方法。

如圖4所示為本申請(qǐng)實(shí)施例的pet成像方法，用于tof-pet成像，包括如下步驟：

步驟401.在對(duì)受檢者執(zhí)行pet掃描期間，獲取受檢者目標(biāo)區(qū)域的tof-pet數(shù)據(jù),該tof-pet數(shù)據(jù)包括符合事件數(shù)據(jù)和tof信息，其中，符合事件數(shù)據(jù)和/或tof信息可以正弦圖模式存儲(chǔ)。

在本申請(qǐng)一些實(shí)施例中，采用如圖1所示的pet成像系統(tǒng)100掃描過(guò)程中，預(yù)先注入受檢者體內(nèi)的含有的正電子放射性核素在衰變時(shí)會(huì)發(fā)射正電子，而原子核中的質(zhì)子衰變?yōu)橹凶硬⑨尫耪娮雍椭形⒆?，正電子的質(zhì)量與電子相等，電量與電子的電量相同，而符號(hào)相反。正電子在湮滅前在人體組織內(nèi)行進(jìn)1-3mm，同時(shí)產(chǎn)生互成180°的511kev的伽馬光子。兩條相對(duì)指向的伽馬光子射線幾乎同時(shí)撞擊探測(cè)器環(huán)121內(nèi)、處于同一直線上的探測(cè)器，并產(chǎn)生電信號(hào)/符合觸發(fā)信號(hào)。電信號(hào)經(jīng)預(yù)處理器130可轉(zhuǎn)化成單事件數(shù)據(jù)，同時(shí)計(jì)數(shù)器140接收預(yù)處理器130發(fā)送的單事件數(shù)據(jù)，并確定是否在預(yù)定時(shí)間窗口內(nèi)的兩個(gè)事件為同一湮滅事件。如果是同一湮滅事件，則同時(shí)計(jì)數(shù)器140啟動(dòng)響應(yīng)線(lor)處理器以確定湮滅事件沿其出現(xiàn)的響應(yīng)線，與符合響應(yīng)線對(duì)應(yīng)的符合事件數(shù)據(jù)也可稱之為pet投影數(shù)據(jù)。

如圖5為本申請(qǐng)實(shí)施例的pet掃描腔體坐標(biāo)示意圖(以機(jī)架12或探測(cè)器環(huán)121圍成的腔體中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，腔體縱向切面圓周的半徑為r，腔體四周分布有多個(gè)環(huán)形探測(cè)器，可以檢測(cè)符合事件中發(fā)出的兩光子，如在x-y平面(pet橫斷面，與探測(cè)環(huán)平面平行)內(nèi)，探測(cè)器a(xa,ya)和探測(cè)器b(xb,yb)為真實(shí)的符合事件所命中的兩個(gè)晶體探測(cè)器，兩探測(cè)器的連線經(jīng)過(guò)散射點(diǎn)，該連線為響應(yīng)線。

在本實(shí)施例中，探測(cè)器a與光子h散射點(diǎn)s的連線為響應(yīng)線as，探測(cè)器b與散射點(diǎn)s的連線為響應(yīng)線bs。在不存在介質(zhì)散射的情況下，光子h的飛行路徑可分別沿響應(yīng)線as和與響應(yīng)線as具有180度相移的cs運(yùn)動(dòng)。然而由于介質(zhì)散射的存在，獲取的響應(yīng)線不完全與光子實(shí)際的飛行軌跡吻合，光子h的飛行路徑可分別沿響應(yīng)線as和響應(yīng)線bs，兩響應(yīng)線之間的相移小于180度；在此情況下探測(cè)器a與探測(cè)器b的連線被認(rèn)為是符合響應(yīng)線lorab，而根據(jù)響應(yīng)線確定的散射點(diǎn)位置與實(shí)際位置并不完全一致，最終重建出來(lái)的pet圖像與示蹤劑真實(shí)分布存在一定偏差。

在另一實(shí)施例中，兩個(gè)基本同時(shí)到達(dá)探測(cè)器a和探測(cè)器b的伽馬射線探測(cè)事件/符合事件的飛行時(shí)間tof信息可檢測(cè)到，且該飛行時(shí)間tof信息/數(shù)據(jù)可被一概率密度函數(shù)表示。

步驟402.第一重建單元220根據(jù)符合事件數(shù)據(jù)獲取目標(biāo)區(qū)域的pet圖像，該pet圖像包含多個(gè)體素。符合事件數(shù)據(jù)和pet(non-tofpet)圖像/活度圖像的關(guān)系可以用下列模型表示：

其中，yi表示采集得到的符合事件數(shù)據(jù)(弦圖模式)第i個(gè)元素的值，符合事件數(shù)據(jù)也可稱之為pet投影數(shù)據(jù)；ai表示衰減校正弦圖第i個(gè)元素的值；pij表示一系統(tǒng)矩陣對(duì)應(yīng)第j個(gè)圖像元素、第i個(gè)弦圖元素的值；xj表示pet圖像第j個(gè)元素的值；ri和si表示隨機(jī)校正和散射校正第i個(gè)元素的值。

采用有序子集最大期望值(os-em)重建算法對(duì)采集的pet數(shù)據(jù)進(jìn)行多次迭代可得到pet圖像，示例性地，對(duì)于重建過(guò)程中的任一次迭代過(guò)程可用如下公式表示：

其中，表示經(jīng)過(guò)第n次迭代第m個(gè)子集更新的重建pet圖像中第j個(gè)元素的值；表示經(jīng)過(guò)第n次迭代第m個(gè)子集更新前的重建pet圖像中第j個(gè)元素的值；表示經(jīng)過(guò)第n次迭代第m個(gè)子集更新前的重建pet圖像中第k個(gè)元素的值；yi表示采集得到的pet投影數(shù)據(jù)第i個(gè)元素的值；ai表示衰減校正弦圖第i個(gè)元素的值；pik表示一系統(tǒng)矩陣對(duì)應(yīng)第k個(gè)圖像元素、第i個(gè)弦圖元素的值，pij表示一系統(tǒng)矩陣對(duì)應(yīng)第j個(gè)圖像元素、第i個(gè)弦圖元素的值；ri和si分別表示隨機(jī)校正和散射校正第i個(gè)元素的值；yi表示采集得到的pet投影數(shù)據(jù)第i個(gè)元素的值。經(jīng)過(guò)類似于上述迭代過(guò)程可獲得反應(yīng)受檢者目標(biāo)區(qū)域的放射性核素衰減分布的pet圖像/non-tofpet圖像，該pet圖像包含多個(gè)體素，且未利用飛行時(shí)間信息。

步驟403.初始散射估計(jì)獲取子單元310基于pet圖像和tof-pet數(shù)據(jù)，獲取用于tof-pet成像的初始散射估計(jì)。在一個(gè)實(shí)施例中，tof-pet成像的初始散射估計(jì)可通過(guò)如下公式獲得：

其中，t表示飛行時(shí)間的箱數(shù)編號(hào)；分別表示散射校正第t個(gè)飛行時(shí)間箱、第i個(gè)元素的值；表示tof-pet數(shù)據(jù)中第t個(gè)飛行時(shí)間箱、第i個(gè)元素對(duì)應(yīng)的值；ai表示衰減校正弦圖第i個(gè)元素的值；表示一系統(tǒng)矩陣對(duì)應(yīng)第t個(gè)飛行時(shí)間箱中第j個(gè)圖像元素、第i個(gè)弦圖元素的值；表示pet圖像中第j個(gè)體素對(duì)應(yīng)的pet數(shù)據(jù)或重建后的pet數(shù)據(jù)；表示隨機(jī)校正中第t個(gè)飛行時(shí)間箱、第i個(gè)元素對(duì)應(yīng)的值。

步驟404.對(duì)初始散射估計(jì)進(jìn)行校正處理，獲取tof-pet成像的散射估計(jì)。通常情況下，散射校正弦圖在空間上包含的應(yīng)是低頻信號(hào)，而根據(jù)公式(3)的計(jì)算直接將數(shù)據(jù)中高頻的分量引入了散射校正，從而導(dǎo)致tof重建相對(duì)傳統(tǒng)pet重建的優(yōu)勢(shì)不明顯?？紤]到散射校正應(yīng)該是光滑的，本申請(qǐng)?jiān)谝粋€(gè)實(shí)施例中高頻成分濾除子單元320對(duì)初始散射估計(jì)進(jìn)行高頻濾波處理，以去除初始散射估計(jì)中包含的高頻成分。示例性地，可采用如下公式：

其中，l表示濾波器。可選地濾波器的種類選擇巴特沃斯低通濾波器、自適應(yīng)低通濾波器等類似高斯形狀的物理模型，以得到不含高頻成分的tof成像散射估計(jì)。通過(guò)采用濾波器可去除初步散射估計(jì)中的高頻成分，獲得僅包含低頻成分的信號(hào)，該部分信號(hào)可用于表示散射事件估計(jì)。

在另一個(gè)實(shí)施例中，利用基于飛行時(shí)間的單次校正(singlescattersimulation，sss)方法獲取的光滑散射弦圖作為tof-pet散射的基準(zhǔn)，采用tof單次校正方法得到的初始tof-pet散射(公式(3))對(duì)以上基準(zhǔn)tof散射進(jìn)行擬合，獲取擬合后的光滑散射弦圖。

可選地，tof-pet成像的散射估計(jì)通過(guò)如下方式獲得：擬合參數(shù)獲取子單元330利用基于飛行時(shí)間的單次校正方法獲取tof-pet散射的基準(zhǔn)；根據(jù)tof-pet散射的基準(zhǔn)對(duì)初始散射估計(jì)進(jìn)行擬合，獲取擬合參數(shù)；tof-pet成像散射估計(jì)獲取子單元340基于擬合參數(shù)和tof散射的基準(zhǔn)獲取tof-pet成像的散射估計(jì)。示例性地，可采用如下公式：

其中，t表示飛行時(shí)間的箱(bin)數(shù)編號(hào)；a表示檢測(cè)符合事件光子的一個(gè)探測(cè)器，b表示檢測(cè)符合事件光子的另一個(gè)探測(cè)器，(a,b)表示符合事件的探測(cè)器對(duì)；s表示一散射點(diǎn)，s^ab為一個(gè)非量綱量，表示從散射點(diǎn)單次散射的光子對(duì)被(a，b)探測(cè)器對(duì)探測(cè)到的計(jì)數(shù)率；s^ab(ray,angle,slice,t)表示四維正弦圖，可作為散射的形態(tài)基準(zhǔn)，ray、angle、slice、t分別表示一維投影、角度、層面以及飛行時(shí)間箱編號(hào)，且與第t個(gè)飛行時(shí)間箱的第i個(gè)元素相對(duì)應(yīng)；和表示與散射校正相關(guān)的參數(shù)；sfinal表示tof-pet成像散射估計(jì)；tail(t,slice)表示編號(hào)為t的飛行時(shí)間箱、在第slice層下的二維弦圖中的拖尾區(qū)域；min表示取最先函數(shù)運(yùn)算。上述方法在保證獲得的散射估計(jì)向量平滑的前提下，有效減小由tofsss和后續(xù)擬合獲取的散射校正與圖像一致性所需散射校正的量化差異，減輕由于散射估計(jì)偏離而導(dǎo)致tof-pet圖像精度低的問(wèn)題。

在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)tof-pet數(shù)據(jù)進(jìn)行單次散射校正的tofsss算法可用如下公式表示：

其中，令as表示從散射點(diǎn)s到探測(cè)器a的響應(yīng)線，bs表示從散射點(diǎn)s到探測(cè)器b的響應(yīng)線；令表示編號(hào)為t的飛行時(shí)間箱對(duì)應(yīng)的探測(cè)器a的分量；令表示編號(hào)為t的飛行時(shí)間箱對(duì)應(yīng)的探測(cè)器b的分量；σas表示與響應(yīng)線as對(duì)應(yīng)的a探測(cè)器的幾何橫截面，σbs表示與響應(yīng)線bs對(duì)應(yīng)的b探測(cè)器的幾何橫截面；ras表示從散射點(diǎn)s到探測(cè)器a的距離，rbs代表從散射點(diǎn)s到探測(cè)器b的距離；令μ表示511kev能級(jí)對(duì)應(yīng)的衰減系數(shù)，μ′則表示經(jīng)過(guò)散射的光子的衰減系數(shù)；σc表示康普頓接觸的橫截面；ω表示散射立體角；令εas表示與響應(yīng)線as對(duì)應(yīng)的探測(cè)器a在511kev能級(jí)時(shí)的探測(cè)效率，ε′as表示響應(yīng)線as對(duì)應(yīng)的探測(cè)器a在散射后光子對(duì)應(yīng)的能量時(shí)的探測(cè)效率；令εbs代表響應(yīng)線bs對(duì)應(yīng)的探測(cè)器b在511kev能級(jí)時(shí)的探測(cè)效率，ε′bs代表響應(yīng)線bs對(duì)應(yīng)的探測(cè)器b在散射后光子對(duì)應(yīng)的能量時(shí)的探測(cè)效率；ρ表示放射性分布活度。

在又一實(shí)施例中，對(duì)初始散射估計(jì)進(jìn)行校正處理，獲取tof-pet成像的散射估計(jì)，包括：利用與pet圖像互洽的tof散射估計(jì)對(duì)初始散射估計(jì)進(jìn)行(二次)擬合，獲取擬合參數(shù)；基于擬合參數(shù)和初始散射估計(jì)獲取tof-pet成像的散射估計(jì)。示例性地，擬合參數(shù)獲取子單元330基于蒙特卡羅模型獲取與pet圖像互洽的tof散射估計(jì)；根據(jù)與pet圖像互洽的tof散射估計(jì)對(duì)初始散射估計(jì)進(jìn)行擬合，獲取擬合參數(shù)；tof-pet成像散射估計(jì)獲取子單元340基于擬合參數(shù)和tof-pet散射的基準(zhǔn)獲取tof-pet成像的散射估計(jì)。

需要說(shuō)明的是，本申請(qǐng)中對(duì)散射弦圖的角度、層、時(shí)間飛行箱下的各個(gè)維度進(jìn)行投影，其對(duì)應(yīng)的散射向量依然是光滑的，且保持了原有tofsss獲取的散射曲線的形狀；采用擬合參數(shù)對(duì)散射估計(jì)的形態(tài)基準(zhǔn)進(jìn)行擬合，進(jìn)一步減小由于tofsss和后續(xù)擬合獲取的散射校正與圖像一致性/互洽所需的散射校正的量化差異。

可以理解的，在上述過(guò)程中，獲取符合計(jì)數(shù)采集過(guò)程中的散射符合估計(jì)，可稱之為對(duì)散射事件/數(shù)據(jù)的“第一次校正”；對(duì)初始散射估計(jì)進(jìn)行校正處理，獲取tof-pet成像的散射估計(jì)，可稱之為對(duì)散射事件/數(shù)據(jù)的“第二次校正”。當(dāng)然，對(duì)初始散射估計(jì)進(jìn)行校正處理，可采用降噪處理方法、平滑處理方法或者其他濾除信號(hào)噪聲的方法。

步驟405.基于tof-pet成像的散射估計(jì)對(duì)tof-pet數(shù)據(jù)進(jìn)行散射校正；以及，重建經(jīng)散射校正的tof-pet數(shù)據(jù)，獲取目標(biāo)區(qū)域的tof-pet圖像。在一個(gè)實(shí)施例中，第二重建單元240采用有序子集最大期望值(os-em)重建算法獲取tof-pet圖像，示例性地可采用如下公式：

其中，令ai表示衰減正弦圖中第i個(gè)元素而的值也可稱之為衰減值；令表示系統(tǒng)矩陣中與編號(hào)為t的飛行時(shí)間箱中第j個(gè)圖像元素、第i個(gè)弦圖元素相對(duì)應(yīng)的值/元素，表示系統(tǒng)矩陣中與編號(hào)為t的飛行時(shí)間箱中第k個(gè)圖像元素、第i個(gè)弦圖元素相對(duì)應(yīng)的值/元素；ri表示隨機(jī)校正第i個(gè)元素的值；si表示tof成像的散射估計(jì)中第i個(gè)元素的值；令代表經(jīng)過(guò)第n次迭代第m個(gè)子集更新的重建圖像中第j個(gè)元素/像素點(diǎn)的值；表示tof-pet數(shù)據(jù)中編號(hào)為t的飛行時(shí)間箱中第i個(gè)元素的值；令代表經(jīng)過(guò)第n次迭代第m個(gè)子集更新前的重建圖像中第j個(gè)元素/像素點(diǎn)的值。在本實(shí)施例中，由于tof-pet散射估計(jì)接近真實(shí)值，可有效提高重建獲得的tof-pet圖像精度。

可選地，在tof-pet數(shù)據(jù)重建為tof-pet圖像的過(guò)程中，還可對(duì)tof-pet數(shù)據(jù)進(jìn)行衰減校正和/或隨機(jī)校正。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)tof-pet數(shù)據(jù)進(jìn)行衰減校正可包括如下步驟：獲取目標(biāo)區(qū)域?qū)?yīng)的解剖圖像，該解剖圖像可以是ct圖像、mr圖像等解剖圖像，且解剖圖像可包含肺部、脂肪、肋骨、脊柱、心臟等多個(gè)組織的分類信息；將pet圖像配準(zhǔn)至解剖圖像，并根據(jù)多個(gè)組織的分類信息為pet圖像的體素分配相應(yīng)衰減值，獲取衰減圖；以及，基于衰減圖在經(jīng)散射校正的tof-pet數(shù)據(jù)重建為目標(biāo)區(qū)域的tof圖像過(guò)程中進(jìn)行衰減校正。

如圖6a、6b和6c分別為本申請(qǐng)一實(shí)施例獲取的pet圖像橫斷面視圖、采用現(xiàn)有pet成像方法獲得的tof-pet圖像橫斷面視圖，以及采用如圖4所示的方法獲得的tof-pet圖像橫斷面視圖。分別將采用現(xiàn)有tof-pet成像方法獲得的tof-pet圖像和采用本申請(qǐng)方法獲取的tof-pet圖像與pet圖像相比較，可確定tof-pet成像與nontof-pet成像重建圖像的是否存在較大差異。如圖6d為采用圖6b的tof-pet圖像和圖6a的pet圖像獲取的差值圖像，其中，黑色像素區(qū)域表示tof-pet重建的像素值高于nontof-pet重建得到的像素值；白素色像素區(qū)域表示tof-pet重建的像素值低于nontof-pet重建得到的像素值。進(jìn)一步地，圖像差異呈現(xiàn)隨空間位置變動(dòng)而變化的趨勢(shì)。圖6d的中間區(qū)域像素為黑色區(qū)域，越靠近皮膚線或器官邊界的部分灰度值越小，且兩類像素點(diǎn)的交界區(qū)域存在明顯的跳變，說(shuō)明采用tof-pet方法和nontof-pet重建方法獲得圖像的像素點(diǎn)存在大量不一致。而如圖6e所示，采用本申請(qǐng)的pet成像方法獲得的tof-pet圖像與pet圖像相比，整個(gè)區(qū)域的像素值較均勻，且兩類像素點(diǎn)交接區(qū)域較少存在明顯跳變，整個(gè)tof-pet圖像各像素點(diǎn)的像素值均勻度提高。

如圖7a、7b和7c分別為本申請(qǐng)一實(shí)施例獲取的pet圖像冠狀面視圖、采用現(xiàn)有pet成像方法獲得的tof-pet圖像冠狀面視圖，以及采用如圖4所示的方法獲得的tof-pet圖像冠狀面視圖。將圖7b與圖7a各體素的像素值相減可獲取如圖7d所示的差值圖像，該差值圖像的上、下部分存在較多黑色像素點(diǎn)，中間部分存在較多白色像素點(diǎn)，兩部分像素值不一致較明顯。將圖7c與圖7a各體素的像素值相減可獲取如圖7e所示的差值圖像，該圖像各體素的像素值相比圖7d更均一，且與圖6e相應(yīng)部位具有很好的一致性。

如圖8a、8b和8c分別為本申請(qǐng)一實(shí)施例獲取的pet圖像矢狀面視圖、采用現(xiàn)有pet成像方法獲得的tof-pet圖像矢狀面視圖，以及采用如圖4所示的方法獲得的tof-pet圖像矢狀面視圖。將圖8b與圖8a各體素的像素值相減可獲取如圖8d所示的差值圖像，與圖7d相對(duì)應(yīng)該差值圖像的上、下部分存在較多黑色像素點(diǎn)，中間部分存在較多白色像素點(diǎn)，兩部分像素值不一致較明顯。將圖8c與圖8a各體素的像素值相減可獲取如圖8e所示的差值圖像，該圖像各體素的像素值相比圖8d更均一，且與圖6e和圖7e相應(yīng)部位具有很好的一致性，tof-pet圖像和傳統(tǒng)pet圖像的像素不一致特性得到改善。

上文已對(duì)基本概念做了描述，顯然，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，上述發(fā)明披露僅僅作為示例，而并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的限定。雖然此處并沒(méi)有明確說(shuō)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可能會(huì)對(duì)本申請(qǐng)進(jìn)行各種修改、改進(jìn)和修正。該類修改、改進(jìn)和修正在本申請(qǐng)中被建議，所以該類修改、改進(jìn)、修正仍屬于本申請(qǐng)示范實(shí)施例的精神和范圍。

同時(shí)，本申請(qǐng)使用了特定詞語(yǔ)來(lái)描述本申請(qǐng)的實(shí)施例。如“一個(gè)實(shí)施例”、“一實(shí)施例”、和/或“一些實(shí)施例”意指與本申請(qǐng)至少一個(gè)實(shí)施例相關(guān)的某一特征、結(jié)構(gòu)或特點(diǎn)。因此，應(yīng)強(qiáng)調(diào)并注意的是，本說(shuō)明書中在不同位置兩次或多次提及的“一實(shí)施例”或“一個(gè)實(shí)施例”或“一替代性實(shí)施例”并不一定是指同一實(shí)施例。此外，本申請(qǐng)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中的某些特征、結(jié)構(gòu)或特點(diǎn)可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M合。

本申請(qǐng)各部分操作所需的計(jì)算機(jī)程序編碼可以用任意一種或多種程序語(yǔ)言編寫，包括面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言如java、scala、smalltalk、eiffel、jade、emerald、c++、c#、vb.net、python等，常規(guī)程序化編程語(yǔ)言如c語(yǔ)言、visualbasic、fortran2003、perl、cobol2002、php、abap，動(dòng)態(tài)編程語(yǔ)言如python、ruby和groovy，或其他編程語(yǔ)言等。該程序編碼可以完全在用戶計(jì)算機(jī)上運(yùn)行、或作為獨(dú)立的軟件包在用戶計(jì)算機(jī)上運(yùn)行、或部分在用戶計(jì)算機(jī)上運(yùn)行部分在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)運(yùn)行、或完全在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)或服務(wù)器上運(yùn)行。在后種情況下，遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)可以通過(guò)任何網(wǎng)絡(luò)形式與用戶計(jì)算機(jī)連接，比如局域網(wǎng)(lan)或廣域網(wǎng)(wan)，或連接至外部計(jì)算機(jī)(例如通過(guò)因特網(wǎng))，或在云計(jì)算環(huán)境中，或作為服務(wù)使用如軟件即服務(wù)(saas)。

此外，除非權(quán)利要求中明確說(shuō)明，本申請(qǐng)所述處理元素和序列的順序、數(shù)字字母的使用、或其他名稱的使用，并非用于限定本申請(qǐng)流程和方法的順序。盡管上述披露中通過(guò)各種示例討論了一些目前認(rèn)為有用的發(fā)明實(shí)施例，但應(yīng)當(dāng)理解的是，該類細(xì)節(jié)僅起到說(shuō)明的目的，附加的權(quán)利要求并不僅限于披露的實(shí)施例，相反，權(quán)利要求旨在覆蓋所有符合本申請(qǐng)實(shí)施例實(shí)質(zhì)和范圍的修正和等價(jià)組合。例如，雖然以上所描述的系統(tǒng)組件可以通過(guò)硬件設(shè)備實(shí)現(xiàn)，但是也可以只通過(guò)軟件的解決方案得以實(shí)現(xiàn)，如在現(xiàn)有的服務(wù)器或移動(dòng)設(shè)備上安裝所描述的系統(tǒng)。

同理，應(yīng)當(dāng)注意的是，為了簡(jiǎn)化本申請(qǐng)披露的表述，從而幫助對(duì)一個(gè)或多個(gè)發(fā)明實(shí)施例的理解，前文對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例的描述中，有時(shí)會(huì)將多種特征歸并至一個(gè)實(shí)施例、附圖或?qū)ζ涞拿枋鲋小５?，這種披露方法并不意味著本申請(qǐng)對(duì)象所需要的特征比權(quán)利要求中提及的特征多。實(shí)際上，實(shí)施例的特征要少于上述披露的單個(gè)實(shí)施例的全部特征。