[发明专利]一种基于图像域分离的多核素成像方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于图像域分离的多核素成像方法，包括：获取多核素伽马光子的原始数据；其中，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；利用三符合技术对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；对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；对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。解决了常规PET无法区分纯正电子核素和以较低概率产生瞬发光子的非纯正电子核素的缺陷。

技术领域

本发明属于生物医学影像技术领域，具体涉及一种基于图像域分离的多核素成像方法及装置。

背景技术

PET(Positron Emission Tomography，正电子发射断层成像)是一种无创的在体功能成像技术，可以利用放射性核素标记获得生物体功能、分子影像信息，该技术在生命科学研究中发挥着越来越重要的作用。目前临床上广泛使用¹⁸F-FDG进行PET成像，但¹⁸F-FDG只能进行葡萄糖代谢显像，提供的信息单一，未能充分发挥PET的潜力。如果能够使用多种核素对生物体/肿瘤同时标记显像，则可以多方面地描述生物体的功能形态，使PET成像具有广阔的应用前景。

目前，PET成像主要通过探测同位素衰变发出的正电子(β⁺)湮灭后产生的一对能量相同(511keV)、运动方向相反的伽马光子进行成像，但不同的同位素正电子衰变产生的伽马光子能量上没差异，因此无法区分不同的放射性核素标记物。

此外，目前常用的PET成像的同位素，按照其正电子发射过程的差异可以分为两大类：第一类为纯正电子发射同位素，另一类为非纯正电子发射同位素。第一类同位素发生正电子衰变时仅发出一个正电子(β⁺)，该正电子与周围物质中的电子结合，湮灭后产生一对能量相同(511keV)、运行方向相反的伽马光子(γ)，临床中广泛使用的¹⁸F就属于这种同位素。第二类非纯正电子发射同位素发生正电子衰变时，除了发出一个正电子外还会产生一个单独的伽马光子，二者发生的时间仅相差皮秒(ps)量级，因此将该伽马光子称为瞬发伽马光子(prompt gamma)。而常规PET系统的时间符合机制均假设每次正电子衰变仅产生两个伽马光子，如果同时检测到三个伽马光子，则不能进行有效地识别，甚至导致成像伪影，进而降低PET重建图像的质量。

综上，现有的PET成像方法难以对多种放射性同位素同时显像，且无法区分纯正电子核素和非纯正电子核素，限制了PET成像技术的应用。为了方便快捷地实现多核素的同时显像，亟需探索新的成像与核素分离技术。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于图像域分离的多核素成像方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

第一方面，本发明提供了一种基于图像域分离的多核素成像方法，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。

在本发明的一个实施例中，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；