[发明专利]基于梯度域的低剂量PET图像重建方法、装置、设备及介质

说明书

本发明适用医学PET成像技术领域，提供了一种基于梯度域的低剂量PET图像重建方法、装置、设备及介质，该方法包括：根据PET设备采集到的投影数据以及该PET设备的系统矩阵，通过PET图像重建算法对预先初始化的待重建PET图像进行图像重建，获得初始重建PET图像，根据初始重建PET图像，采用拉格朗日乘法将预先构建的图像重建方程和预先构建的梯度域图像特征选取方程进行联合优化求解，得到初始重建PET图像对应的目标重建PET图像，从而提高了低剂量PET图像的重建速度，且降低重建图像的伪影程度，进而提高了低剂量PET图像重建的图像质量。

技术领域

本发明属于医学PET成像技术领域，尤其涉及一种基于梯度域的低剂量PET图像重建方法、装置、设备及介质。

背景技术

正电子发射断层成像(Positron Emission Tomography，简称PET)是一种发射型成像技术(Emission Tomography，简称ET)，它通过把放射性药物注入体内的方法来显示不同组织的新陈代谢情况。PET技术是继计算机断层成像(Computed Tomography，简称CT)和磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，简称MRI)之后应用于临床的一种新型影像技术，PET技术在肿瘤学、心血管疾病学、神经系统疾病研究、以及新药开发研究等领域中显示出卓越的性能。

在PET成像中，放射性药物实际上是个分子载体，它依附于特定的生理组织或病理过程。放射性物质在药物的带领下在人体内有目的的分布。PET成像的目的实际上就是得到放射性物质在人体内部的分布图，它的工作原理是：将一些放射性核元素，如O-15、C-11、N-13和F-18等标记在人体代谢所需的化合物上，然后通过手臂静脉血管注射等方式输入受检者体内。标记化合物在参与体内代谢的过程中，放射性核元素发生衰变，释放出正电子(带一个正电荷的电子)，正电子与其周围的(带负电)电子发生湮灭，产生两个能量为511keV的伽马光子。这对光子在一条直线上朝相反的方向射出，利用体外的伽马照相机可以探测到特定区域放射的所有光子，然后设计一定的算法，就可以近似得到放射性物质在人体内部的分布情况。

由于在PET检查中使用的放射性药物会对近距离接触该药物的人员产生辐射，而受到辐射的人员患癌的几率会远高于正常人，同时放射性药物的消耗在PET检查的成本中占有一定比重。因此，根据国际放射防护委员会(International Commission onRadiological Protection，简称ICRP)提出的合理使用低剂量(As Low As ReasonablyAchievable，简称ALARA)原则，在PET临床诊断时，以期用最小的剂量获得满足临床需求的图像，尽量降低对患者的辐射剂量。

然而，在对低剂量采样得到的测量数据进行PET图像重建时，现有传统的PET图像重建算法重建图像的速度慢，进而使得重建图像产生运动伪影，这些伪影将会直接影响医生的诊断行为。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于梯度域的低剂量PET图像重建方法、装置、设备及介质，旨在解决由于现有技术无法提供一种有效的低剂量PET图像重建方法，导致低剂量PET图像重建速度慢、且重建图像质量差的问题。

一方面，本发明提供了一种基于梯度域的低剂量PET图像重建方法，所述方法包括下述步骤：

当接收到低剂量PET图像的重建请求时，获取通过PET设备采集到的投影数据，并获取所述PET设备的系统矩阵；

根据所述投影数据以及所述系统矩阵，通过预设的PET图像重建算法对预先初始化的待重建PET图像进行图像重建，获得初始重建PET图像；

根据所述初始重建PET图像，采用拉格朗日乘法将预先构建的图像重建方程和预先构建的梯度域图像特征选取方程进行联合优化求解，得到所述初始重建PET图像对应的目标重建PET图像。

另一方面，本发明提供了一种基于梯度域的低剂量PET图像重建装置，所述装置包括：