[发明专利]基于栈式自编码器的动态PET图像示踪剂动力学宏参数估计方法

权利要求书

1.一种基于栈式自编码器的动态PET图像示踪剂动力学宏参数估计方法，包括如下步骤：

(1)利用探测器对注入有放射性示踪剂的生物组织进行探测，采集得到对应探测器各晶体块的符合计数向量，进而构建动态PET的符合计数矩阵；

(2)根据PET成像方程以及符合计数矩阵，通过ML-EM算法重建出动态的PET浓度分布图像序列，进而从PET浓度分布图像序列中提取出每一像素点对应的TAC；

(3)根据房室模型建立PET浓度分布图像的动力学模型，进而利用动力学模型计算获得每一TAC对应的动力学宏参数；

(4)根据步骤(1)～(3)对不同的生物组织进行多次探测及重建计算，从而得到大量样本，每个样本即包含一条TAC及其对应的动力学宏参数；

(5)将所有样本分为训练集、验证集和测试集，利用训练集样本对栈式自编码器进行训练及微调，得到动态PET图像宏参数估计模型，所述栈式自编码器由多个自编码器级联组成；

(6)将测试集样本中的TAC逐一输入至动态PET图像宏参数估计模型中，从而估计出动态PET图像的动力学宏参数。

2.根据权利要求1所述的动态PET图像示踪剂动力学宏参数估计方法，其特征在于：所述步骤(2)中的PET成像方程表达式如下：

y＝Dx+nosie

其中：D为系统矩阵，y为符合计数矩阵，x为PET浓度分布图像，nosie为包含反射和散射符合事件的测量噪声矩阵。

3.根据权利要求1所述的动态PET图像示踪剂动力学宏参数估计方法，其特征在于：所述步骤(2)中通过以下表达式从PET浓度分布图像序列中提取每一像素点对应的TAC：

x_i＝[x_1i,x_2i,x_3i,...,x_ki]^T

其中：x_i为第i个像素点对应的TAC，x_ji为第j帧PET浓度分布图像中第i个像素点的浓度值，i和j均为自然数且1≤i≤m²，1≤j≤k，k为PET浓度分布图像序列的总帧数，m×m为PET浓度分布图像的尺寸大小，^T表示转置。

4.根据权利要求1所述的动态PET图像示踪剂动力学宏参数估计方法，其特征在于：所述步骤(3)中计算TAC对应动力学宏参数的具体过程为：首先利用动力学模型通过非线性最小二乘法计算出TAC对应的动力学微参数[k₁,k₂,k₃,k₄]，进而根据动力学微参数[k₁,k₂,k₃,k₄]通过以下公式计算出TAC对应的动力学宏参数[BP,DV_T,K_I]：

BP＝k₃/k₄

DV_T＝k₁(1+BP)/k₂

K_I＝k₁k₃/(k₂+k₃)

其中：BP为束缚势能，DV_T为分布容积，K_I为净示踪剂摄取常数。

5.根据权利要求1所述的动态PET图像示踪剂动力学宏参数估计方法，其特征在于：所述步骤(5)中的自编码器由输入层、隐藏层、输出层组成，栈式自编码器中前一个自编码器的隐藏层即作为后一个自编码器的输入层。