心肌SPECT灌注显像的心脏轴向移动校正方法

摘要

一种心肌SPECT灌注显像的心脏轴向移动校正方法，包括以下步骤：(1)投影数据采集完成后，初步估计各个投影轴向位移的大小；(2)根据各个投影的轴向位移初步估计值，对各个投影进行初步校正；(3)使用经初步轴向位移校正的投影数据，重建三维图像；(4)将重建图像根据实际投影的采集条件进行再投影；(5)对原始投影和对应的再投影进行分析，计算出实际投影的轴向位移；(6)根据上一步的实际投影的轴向位移值，对各个投影进行校正；(7)使用经上一步轴向位移校正的投影数据，重建三维图像；(8)重复第(4)-第(5)步，当对应校正值最大差别小于要求值时，校正完成；否则，重复第(6)步-第(8)步。

说明书

技术领域

本发明涉及核医学影像仪器领域，特别适用于使用单光子计算机断层装置进行心肌灌注显像时对心脏轴向移动的校正方法。

背景技术

由于SPECT心肌灌注显像采集的时间较长，采集过程中受检者身体移动、呼吸、内脏的运动等自主或不自主的因素都会造成心脏的移动，使重建结果中出现移动伪影，影响诊断结果。据统计，心肌灌注断层显像采集过程中，约25％的受检者会发生不同程度的体位移动。心脏的移动可能导致心肌血流灌注影像出现缺损而导致假阳性，造成误诊。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种心肌SPECT灌注显像的心脏轴向移动校正方法，以最大限度地降低运动伪影对正确诊断的影响。

为解决上述技术问题本发明的技术方案是：一种心肌SPECT灌注显像的心脏轴向移动校正方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)投影数据采集完成后，初步估计各个投影轴向位移的大小；

(2)根据各个投影的轴向位移初步估计值，对各个投影进行初步校正；

(3)使用经初步轴向位移校正的投影数据，重建三维图像；

(4)将重建图像根据实际投影的采集条件进行再投影；

(5)对原始投影和对应的再投影进行分析，计算出实际投影的轴向位移；

(6)根据上一步的实际投影的轴向位移值，对各个投影进行校正；

(7)使用经上一步轴向位移校正的投影数据，重建三维图像；

(8)重复第(4)-第(5)步，当对应校正值最大差别小于要求值时，校正完成；否则，重复第(6)步-第(8)步。

作为改进，所述步骤(1)具体为：首先将各个角度的投影图像沿横向求和，然后对这个一维序列进行互相关分析；一维序列数据P_n与P_n-1的互相关函数可表示为：$>{\mathrm{CC}}_n\left(d\right)=\underset{j=1}{\overset{M}{\Sigma }}{P}_n\left(j\right)*P_{n-1}(j+d),$>其中：d代表偏移，M代表每组一维数据中数据的总个数；-k≤d≤k，k为最大可能的位移，一般设为10个像素；当j+d＜1或j+d＞M时，令P_n-1(j+d)＝0；互相关函数CC_n(d)表示P_n与偏移了d的P_n-1的相互匹配程度，CC_n(d)越大，匹配得越好；因此对CC_n(d)进行抛物线拟合，求出抛物线顶点对应的d，即可计算出位移。

作为改进，所述步骤(2)具体为：通过线性插值的方法，实现非像素大小整数倍的图像的轴向位移，插值后对图像的总计数进行归一，即每个像素的计数乘以原始投影的总计数后，除以插值后图像的总计数。

作为改进，所述步骤(3)具体为：图像重建采用滤波反投影法，使用Butterworth滤波器重建图像，不加衰减校正。

作为改进，所述步骤(4)具体为：通过拉登变换计算实际采集条件的、上一步重建图像的投影。

作为改进，所述步骤(5)具体为：对每个角度投影的计算值与测量值根据互信息进行图像配准，计算出各个角度投影沿轴向位移的距离。

作为改进，所述步骤(6)具体为：通过拉登变换计算实际采集条件的、上一步重建图像的投影。

作为改进，所述步骤(7)具体为：图像重建采用滤波反投影法，使用But terworth滤波器重建图像，不加衰减校正。

作为改进，所述步骤(8)具体为：重复第(4)-第(5)步，比较两次校正值，当对应校正值最大差别小于0.5mm时，校正完成。

本发明与现有技术相比所带来的有益效果是：

本发明的优点是最大限度地降低了再投影的图像中位移的影响，使基于再投影的校正为有根据的校正。以前的投影再投影方法，直接对有位移的投影进行重建，重建结果是基于错误投影的，以此重建结果的再投影做为校正的标准显然是没有根据的。本发明的优点是拓宽了再投影方法的应用范围，提高了运动校正的精度。

附图说明

图1为实施例1从第8帧开始加偏移，检测位移与设定位移的对比；

图2为实施例1从第12帧开始加偏移，检测位移与设定位移的对比。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明作进一步说明。

实施例1

对单次移动的校正

本实施例用来模拟采集过程中从某帧开始以后的投影均有同样的位移的情况。

投影的采集：

显像仪器SPECT，在心肌模型中注射⁹⁹Tc^m1mCi，注射30min后进行心肌灌注显像，探头旋转从右前斜45°到左后斜45°，帧间角度间隔6°，每个探头16帧，共采集32帧。选用低能高分辨准直器，采集矩阵为64×64，放大倍数为1.46，每帧采集20s。

数据采集过程中，手工移动模型，通过固定在检查床上的尺子来确定实际移动的大小。

数据处理：

(1)投影数据采集完成后，初步估计各个投影轴向位移的大小；

首先将各个角度的投影图像沿横向求和，然后对这个一维序列进行互相关分析；

一维序列数据P_n与P_n-1的互相关函数可表示为：

$>{\mathrm{CC}}_n\left(d\right)=\underset{j=1}{\overset{M}{\Sigma }}{P}_n\left(j\right)*P_{n-1}(j+d)$>

其中：d代表偏移，M代表每组一维数据中数据的总个数；-k≤d≤k，k为最大可能的位移，一般设为10个像素；当j+d＜1或j+d＞M时，令P_n-1(j+d)＝0；

互相关函数CC_n(d)表示P_n与偏移了d的P_n-1的相互匹配程度，CC_n(d)越大，匹配得越好；

因此对CC_n(d)进行抛物线拟合，求出抛物线顶点对应的d，即可计算出位移；

(2)根据各个投影的轴向位移初步估计值，对各个投影进行初步校正；

通过线性插值的方法，实现非像素大小整数倍的图像的轴向位移，插值后对图像的总计数进行归一，即每个像素的计数乘以原始投影的总计数后，除以插值后图像的总计数；

(3)使用经初步轴向位移校正的投影数据，重建三维图像；

图像重建采用滤波反投影法，使用Butterworth滤波器重建图像，不加衰减校正；

(4)将重建图像根据实际投影的采集条件进行再投影；

通过拉登变换计算实际采集条件的、上一步重建图像的投影；

(5)对原始投影和对应的再投影进行分析，计算出实际投影的轴向位移；

对每个角度投影的计算值与测量值根据互信息进行图像配准，计算出各个角度投影沿轴向位移的距离；

(6)根据上一步的轴向位移值，对各个投影进行校正；

通过拉登变换计算实际采集条件的、上一步重建图像的投影；

(7)使用经上一步轴向位移校正的投影数据，重建三维图像；

图像重建采用滤波反投影法，使用Butterworth滤波器重建图像，不加衰减校正；

(8)重复第(4)-第(5)步，比较两次校正值，当对应校正值最大差别小于0.5mm时，校正完成。否则，重复第(6)步-第(8)步。

如图1、2所示，综合所有模拟结果，本方法对轴向移动的校正的误差小于3mm。

实施例2

与实施例1所不同的是，步骤(1)、(2)，实施过程中采用手工移动的方法，对投影的位移进行校正。

实施例3

与实施例1所不同的是，步骤(8)，采用其他标准停止迭代的过程，如比较本次校正的投影与再投影的差异，如各个像素的均方差，利用制定的差异标准停止迭代。