一种基于LOR编码及负载均衡的PET图像重建方法

专利主权项内容

1.一种基于LOR编码及负载均衡的PET图像重建方法，其特征在于，所述PET图像重建方法包括以下步骤：1)PET成像系统设置：PET成像系统包括PET探测器和计算系统；PET探测器包括R组完全相同的探测器环；一组探测器环包括K个探测器晶体，位于同一个平面围成正多边形，每组探测器环所在的平面平行于xy平面；R组探测器环互相平行且同轴排列，相应的探测器晶体严格对齐，R组探测器环包围成像视野，成像对象的中心轴位于探测器环的中心轴上，探测器环的中心轴位于z轴；R和K均正整数；计算系统包括m个计算单元，m为正整数；2)PET探测器采集成像对象的符合信号，传输至计算系统；3)将三维空间中的响应线LOR投影到xy平面，进行LOR横断面编码：a)为一组探测器环内的K个探测器晶体依次进行横断面编号，横断面编号依次为T1, T2, …, TK；R组探测器环的横断面编号均一致；b)在第一横断面编码角度下，选择位于正多边形的一条边中央位置的探测器晶体作为头编码点，与作为头编码点的探测器晶体正对的探测器晶体为尾编码点；c)头编码点与尾编码点之间连线形成构成一条中心响应线，头编码点与尾编码点的连线垂直于头编码点所在的边；头编码与尾编码点固定一侧相邻的探测器晶体连线，构成另一条中心响应线；平行外推，位于头编码点左右两侧的晶体单元依次分别按照与这两条中心响应线平行的连线与对面的探测器晶体连接构成响应线，直至所有探测器晶体均完成相应的响应线连接，所有响应线之间均没有重叠且没有交叉，位于同一条边上的两个探测器晶体之间不连接响应线，完成第i横断面编码角度下的环内LOR编码，i=1, 2, …, K/2-1；d)按照设定的旋转方向，旋转2π/K至第i+1横断面编码角度，以与第i横断面编码角度下的头编码点一侧相邻即横断面编号加一或减一的探测器晶体作为第i+1横断面编码角度下的头编码点，并且以与第i横断面编码角度下的尾编码点一侧相邻即横断面编号加一或减一的探测器晶体作为第i+1横断面编码角度下的尾编码点，重复步骤c)，直至完成所有横断面编码角度下的环内LOR编码，构成LOR横断面编码；横断面编码角度的数量为一组探测器环内的探测器晶体的数量的一半即K/2；4)将三维空间中的响应线投影到yz平面，进行LOR轴向编码：a)为沿着中心轴排列的第一至第R组探测器环依次进行轴向编号，轴向编号依次为：A1, A2, …, AR；b)在第j轴位，第j组探测器环与所有组探测器环分别连线构成响应线，构成第j轴位下的环间LOR编码，j=1, …, R；c)沿着中心轴，重复步骤b)，直至完成所有轴位下的环间LOR编码，构成LOR轴向编码；轴位的数量等于沿轴向排列的探测器环的数量即R；5)负载分配：将各个横断面编码角度顺次分配给m个计算单元，在每个横断面编码角度下合并考虑环内响应线和环间响应线，使得各个计算单元的响应线位于成像视野内的线段长度的总和差异减小，从而均衡各个计算单元的计算负载；6)PET图像重建：各个计算单元根据分配到的横断面编码角度，按照步骤3)中LOR横断面编码规则和步骤4)中LOR轴向编码规则，在线计算出对应的响应线，并行执行反投影计算，得出灵敏度图像，结合灵敏度图像与步骤2)得到的符合信号进行多次期望最大化EM算法迭代，最终得到PET重建图像。