[发明专利]一种基于粒子滤波的动态PET图像重建方法

摘要

本发明公开了一种基于粒子滤波的动态PET图像重建方法，包括：(1)采集符合计数，建立状态空间方程；(2)对体素进行粒子采样，并求取体素的先验浓度值；(3)计算粒子权重值；(4)进行重采样计算；(5)迭代求取粒子浓度真值及其粒子权重真值；(6)求取体素值，遍历重建每帧PET图像。本发明方法通过利用状态空间方程与粒子滤波，将PET的数据统计特性和生理特性联合起来用于重建PET的动态图像，有效地加强了对噪声的过滤，提高了PET图像动态重建的准确率，能够将PET动态图像更好的还原出来，使重建结果在医学领域上更具有使用价值。

主权项

1.一种基于粒子滤波的动态PET图像重建方法，包括如下步骤：(1)利用探测器对注入有放射性物质的生物组织进行探测，采集到不同时刻对应的多组符合计数，每一组符合计数对应一帧PET图像；根据PET成像原理，建立PET图像的状态空间方程；(2)对PET图像中的体素进行粒子采样，获得每帧PET图像中每一体素的每一粒子浓度初值；根据采集到的符合计数，利用FBP算法求得PET图像中每一体素的先验浓度值；(3)根据所述的状态空间方程建立以下方程表达式；根据所述的先验浓度值和粒子浓度初值，通过以下方程表达式求得当前帧PET图像中每一体素的每一粒子浓度初值对应的粒子权重值；ωjk(t)=fv{z(t)-Σi=1m[D(i,j)vjk(t)]}]]>z(t)=Σi=1m[yi(t)Pj,i(t)]]]>Pj,i(t)=D(i,j)×uj(t)Σj=1nuj(t)Σj=1n{D(i,j)×uj(t)Σj=1nuj(t)}]]>其中：为第t帧PET图像中第j体素的第k粒子浓度初值，为对应的粒子权重值，u_j(t)为第t帧PET图像中第j体素的先验浓度值，y_i(t)为第t帧PET图像对应时刻采集到的符合计数中的第i元素值，D(i，j)为系统矩阵中第i行第j列的元素值；f_v为噪声的概率名都函数；k、i和j均为自然数，且1≤i≤m，1≤j≤n，k为粒子序号，n为PET图像的体素个数，m为符合计数中的元素个数；(4)根据所述的粒子浓度初值及其粒子权重值，通过重采样算法求得重采样后的粒子浓度值及其粒子权重值；(5)将重采样后的粒子浓度值作为步骤(3)中的粒子浓度初值，重复步骤(3)和步骤(4)，直至重采样后的粒子浓度值收敛，将收敛后的粒子浓度值及其粒子权重值作为粒子浓度真值及其粒子权重真值；(6)根据粒子浓度真值及其粒子权重真值，求得当前帧PET图像中每一体素的体素值，进而遍历每帧PET图像。