[发明专利]一种基于图像域分离的多核素成像方法及装置

权利要求书

1.一种基于图像域分离的多核素成像方法，其特征在于，包括：

S1：获取多核素伽马光子的原始数据；其中，所述多核素包括一种纯正电子核素和若干种不同的非纯正电子核素；

S2：利用三符合技术对所述多核素伽马光子的原始数据进行处理，得到一组双符合数据和若干组非纯正电子核素的三符合数据；

S3：对所述若干组非纯正电子核素的三符合数据中的湮灭光子数据分别进行低剂量成像，对应得到若干个非纯正电子核素分布图；

S4：对所述双符合数据进行图像重建，得到多种核素的混合分布图，并利用该混合分布图依次对所述若干个非纯正电子核素分布图进行分离处理，对应得到纯正电子核素分布图。

2.根据权利要求1所述的基于图像域分离的多核素成像方法，其特征在于，步骤S2包括：

S21：将所述多核素伽马光子的原始数据按照光子到达时间进行排序；

S22：从排序后的数据中提取双符合事件和三符合事件；

S23：使用常规正电子能量窗剔除所述双符合事件中的部分散射数据，得到双符合数据；

S24：使用常规正电子能量窗剔除所述三符合事件中的部分散射数据，并根据非纯正电子核素的类型，采用不同的能量窗对剩余数据进行二次滤波，得到若干组非纯正电子核素的三符合数据。

3.根据权利要求2所述的基于图像域分离的多核素成像方法，其特征在于，步骤S22包括：

设置时间窗，对于每一个光子事件，如果在该时间窗内仅存在另一个伽马光子事件，则将这两个事件作为双符合事件存储；如果在该时间窗内仅存在另外两个伽马光子事件，则将这三个事件作为三符合事件存储。

4.根据权利要求2所述的基于图像域分离的多核素成像方法，其特征在于，步骤S23包括：

使用常规正电子能量窗对所述双符合事件进行滤波处理，保留两个光子能量均在该常规正电子能量窗范围内的数据，剔除其他不满足的数据，以得到双符合数据。

5.根据权利要求1所述的基于图像域分离的多核素成像方法，其特征在于，步骤S24包括：

S24-1：使用常规正电子能量窗对所述三符合事件进行滤波处理，保留至少有两个光子能量在该常规正电子能量窗范围内的数据，剔除其他不满足的数据；

S24-2：根据不同非纯正电子核素的瞬发光子能量，设置多个该能量附近的特定能量窗；对于步骤S24-1得到的剩余数据，使用不同的特定能量窗进行二次滤波和分类，保留有且仅有一个伽马光子能量满足一个特定能量窗的三符合数据，剔除其他数据，并将满足同一个特定能量窗的三符合数据归为一类，得到若干组非纯正电子核素的三符合数据；其中，满足特定能量窗的伽马光子被认为是瞬发光子，而其余的两个光子是湮灭光子。

6.根据权利要求1所述的基于图像域分离的多核素成像方法，其特征在于，步骤S3包括：

S31：使用图像域非负约束和图像梯度稀疏性约束，构建低剂量成像的无约束优化模型；

S32：将若干组非纯正电子核素的三符合数据中的湮灭光子数据分别作为所述无约束优化模型的输入数据，同时引入辅助变量，将优化问题分解为多个子问题，并依次对子问题进行迭代求解，得到若干非纯正电子核素的低噪声成像结果；

S33：对上述成像结果进行图像滤波后处理，得到多个非纯正电子核素分布图。

7.根据权利要求6所述的基于图像域分离的多核素成像方法，其特征在于，步骤S31中，所述低剂量成像的无约束优化模型的表达式为：

其中，f表示待重建图像，g(f)为目标函数的数据保真项，表示图像域非负约束，R(f)为3D方向梯度L₀范数正则化项，表示为和表示重建图像的方向梯度，‖·‖₀表示L₀范数，ρ₁、ρ₂、ρ₃表示不同梯度方向的正则化强度。