[发明专利]随机散射点形成方法及PET图像的散射校正方法

说明书

技术领域

本发明涉及核医学领域，尤其涉及一种随机散射点形成方法及PET图像的散射校正方法。

背景技术

目前，正电子发射计算机断层扫描技术（Positron Emission Tomography，PET）被广泛应用于医学检测。其临床显像原理为：将发射正电子的放射性核素（如F－18等）标记到能够参与人体组织血流或代谢过程的化合物上，将标有带正电子化合物的放射性核素注射到受检者体内，让受检者在PET的有效视野范围内进行PET显像。放射性核素发射出的正电子在体内移动大约1mm后与组织中的负电子结合发生湮灭辐射，产生两个能量相等（511KeV）、方向相反的γ光子。由于两个光子在体内的路径不同，到达两个探测器的时间也有一定差别，如果在规定的时间窗内（一般为0－15us），探头系统探测到两个互成180度（士0.25度）的光子时，即为一个符合事件，探测器便分别送出一个时间脉冲，脉冲处理器将脉冲变为方波，符合电路对其进行数据分类后，送人工作站进行图像重建，便得到人体各部位横断面、冠状断面和矢状断面的影像。

PET在成像过程中由于受康普顿效应、散射、偶然符合事件、死时间等衰减因素的影响，采集的数据与实际情况并不一致，图像质量失真，必须采用有效措施进行校正，才能得到更真实的医学影像。

电子计算机X射线断层扫描技术（Electronic Computer X-ray TomographyTechnique，CT）的基本原理是根据人体各种组织（包括正常和异常组织）对X射线吸收不等这一特性，将X射线穿过人体某一选定层面，探测器接收到沿X射线束方向排列的人体各组织吸收X射线后衰减值的总和，并进行图像重建，得到该层面不同密度组织的黑白图像。因此，从CT扫描得到的衰减信息图中可反映电子密度分布情况，进而反映出PET成像过程中的散射事件。所以，通常使用CT图像对PET进行散射校正，能使PET图像的清晰度大为提高。校正后的PET图像与CT图像进行融合，经信息互补后得到更多的解剖结构和生理功能关系的信息，对于肿瘤病人手术和放射治疗定位具有极其重要的临床意义。

现有技术中，基于蒙特卡洛单散射模拟过程的散射校正的基本原理是利用从CT扫描得到的衰减信息图（Attenuation Map,又叫μ-map），以及PET扫描所得到的初始的未做散射矫正的发射图（Emission Map,又叫Image）进行蒙特卡洛模拟，计算出散射弦图。然后将散射弦图加入重建过程中，重新得到一副新的发射图，再计算新的散射弦图的迭代过程。

图1示出了现有技术中的散射校正的流程图。如图1所示，首先对CT扫描获得的数据进行图像重建，得到衰减图。根据衰减图中的电子密度分布，将散射点随机均匀地分布于重建区域之中，并且将考虑散射点所处位置的μ值（即电子密度值）进行剔除、保留及加权（图未示）。同时，对同一部位PET扫描获得的数据进行图像重建，得到发射图。利用上述获得的发射图和散射点，进行散射校正（比如：使用蒙特卡洛模拟算法），获得散射弦图。然后，将该散射弦图叠加到发射图的重建过程中，获得一幅新的发射图，再计算新的散射弦图。重复3~4次迭代过程，所得的散射弦图将快速收敛，最后输出清晰正确的散射弦图。从图1中可知，现有技术中在蒙特卡洛模拟产生散射弦图的过程中，只依赖衰减图的信息来产生散射点，是一个比较粗糙的办法。若期望增加图形的清晰度和正确性，只能通过增加散射点的个数来改进算法的准确程度。

然而在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：这种传统算法在存在线源或点源等非常尖锐的发射源的情况下（即发射图中存在非常亮的点），成像效果很差，即使通过增加散射点的个数，也无法得到正确的散射弦图。图2所示的是一个2毫米直径的线源的真实散射弦图（经GATE软件模拟产生）。图3所示的是使用上述现有技术，在使用了1114个散射点对上述2毫米直径的线源进行散射校正后得到散射弦图。图4所示的是使用上述现有技术，在使用了36659个散射点对上述2毫米直径的线源进行散射校正后得到散射弦图。经过图3和图4的对比，我们可以发现，图4使用了远多于图3数量的散射点，可所得到的散射弦图并未更清晰正确。因此，在存在集中发射区的情况下，单纯通过增加散射点，并无法得到正确的散射弦图。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何更正确地实现PET图像的散射校正。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种随机散射点形成方法，包括：