[發明專利]一種低劑量PET圖像還原方法、系統、設備和介質

在審

• 申請號: 202011425193.7
• 申請日: 2020-12-08
• 公開（公告）號: CN112488949A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 胡戰利;鄭海榮;梁棟;楊永峰;劉新;徐英杰
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 深圳智趣知識產權代理事務所(普通合伙) 44486
• 代理人: 王策

本發明提供一種低劑量PET圖像還原方法、系統、設備和介質。其中，方法包括：S1、對包括低劑量PET圖像、MR圖像和標準劑量PET圖像在內的訓練圖像進行分塊處理獲取第一補丁，并對第一補丁進行第一預處理獲取第二補丁；S2、根據第二補丁，利用稀疏編碼和字典更新獲取第一聯合字典；S3、根據第一聯合字典將低劑量PET圖像還原成標準劑量PET的還原圖像。本發明解決了現有技術中低劑量PET圖像還原效果差、圖像還原過程復雜，圖像還原準確度低等缺陷，能夠解決低劑量PET圖像噪聲嚴重和細節丟失的問題，同時提高圖像還原效率和圖像還原準確度。

技術領域

本發明涉及PET圖像處理領域，具體而言，涉及一種低劑量PET圖像還原方法、系統、設備和介質。

背景技術

正電子發射計算機斷層顯像(positronemissiontomography，PET)與核磁共振成像(magneticresonanceimaging，MRI)相結合的PET/MR大型功能代謝與分子影像診斷設備，同時具有PET和MR的檢查功能，具有靈敏度搞、準確性好、輻射量少等優勢，在諸多疾病的診斷尤其是腫瘤和心腦血管等疾病的診斷上效果顯著。PET顯影劑量范圍為4.43-7.35mSv，平均5.89mSv，標準劑量的PET顯影劑仍然對人體存在一定量的輻射，在累計效應下會增加各種疾病發生的可能性，影響人體健康。因此，合理降低PET的劑量，使其低于PET顯影劑量范圍，可減少對人體輻射的影響。實現從低劑量PET圖像到標準劑量PET圖像的還原，對PET/MR技術的應用和醫療診斷具有重要的意義。

低劑量PET圖像由于在成像時降低了顯影劑劑量，導致圖像成像后存在大量噪聲，同時會丟失圖像細節，嚴重影響PET/MR設備對患者病灶的影像診斷效果。此外，PET圖像由于分辨率較高，導致圖像還原過程計算量大，還原過程復雜，還原時間長，嚴重影響診斷效率。

現有技術針對低劑量PET圖像的還原普遍存在還原效果不好、還原過程復雜，還原準確度不高等問題，導致還原圖像質量差、還原時間冗長、還原圖像內容缺失等問題。因此，需要一種針對低劑量PET圖像的還原方法，能夠解決其噪聲嚴重和細節丟失的問題，同時能提高圖像還原的效率，提高還原圖像的準確度。

發明內容

基于現有技術存在的問題，本發明提供了一種低劑量PET圖像還原方法，具體方案如下：

一種低劑量PET圖像還原方法，包括如下步驟：S1、對包括低劑量PET圖像、MR圖像和標準劑量PET圖像在內的訓練圖像進行分塊處理獲取第一補丁，并對所述第一補丁進行第一預處理獲取第二補丁；S2、根據所述第二補丁，利用稀疏編碼和字典更新獲取第一聯合字典；S3、根據所述第一聯合字典將所述低劑量PET圖像還原成標準劑量PET的還原圖像。

進一步，在所述S2中還包括如下步驟：S21、以所述第二補丁為樣本獲取包括低劑量PET字典、MR字典和標準劑量PET字典在內的初始化字典；S22、根據所述初始化字典構建初始化聯合字典，根據所述第二補丁構建目標矩陣；S23、根據所述目標矩陣獲取稀疏編碼，對所述稀疏編碼和所述初始化聯合字典進行迭代更新至滿足迭代停止條件后，獲取包括第一低劑量PET字典、第一MR字典和第一標準劑量PET字典在內的第一聯合字典。

更進一步，在所述S23中，每次迭代包括先固定字典更新稀疏編碼，再固定稀疏編碼更新字典。

更進一步，在所述S23中，每次迭代通過隨機選取部分樣本用于稀疏編碼和字典更新。

進一步，在所述S3中，還包括以下步驟：S31、對低劑量PET圖像和MR圖像進行分塊處理獲取第三補丁，并對所述第三補丁進行第二預處理獲取第四補丁；S32、將所述S2獲取的所述第一低劑量PET字典和所述第一MR字典合并成第二聯合字典，根據所述第四補丁和所述第二聯合字典獲取第二稀疏編碼；S33、根據所述S2獲取的所述第一標準劑量PET字典和所述第二稀疏編碼獲取預測補丁，將所述預測補丁還原成二維點陣，得到標準劑量PET的還原圖像。