[發(fā)明專利]一種基于深度學(xué)習(xí)算法的延遲CT圖像生成方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110830115.3
• 申請(qǐng)日: 2021-07-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113436708B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-10-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊勇;翟明威;孫芳芳;柯常杰;俞宸浩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G16H30/20
• 分類號(hào): G16H30/20;G06T3/40;G06V10/44;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 浙江千克知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33246
• 代理人: 周希良

本發(fā)明屬于醫(yī)學(xué)圖像技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于深度學(xué)習(xí)算法的延遲CT(T2CT)圖像生成方法。包括以下步驟：S1，采集患者的T2PET、T1PET和T1CT圖像；S2，將采集的T2PET、T1PET和T1CT圖像輸入到所提出的多分辨率配準(zhǔn)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)后，輸出包含大、中、小形變量的三個(gè)形變場(chǎng)；S3，將步驟S2中輸出的包含大、中、小形變量的三個(gè)形變場(chǎng)，融合為一個(gè)形變場(chǎng)；S4，將所述的形變場(chǎng)和輸入的T1CT圖像輸入到空間轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)中以生成T2CT圖像。本發(fā)明具有能夠在延遲的PET掃描中執(zhí)行衰減校正，同時(shí)通過(guò)生成T2CT圖像來(lái)避免患者進(jìn)行額外的CT掃描從而降低患者經(jīng)受的X射線輻射劑量的特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于醫(yī)學(xué)圖像技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于深度學(xué)習(xí)算法的延遲CT圖像生成方法。

背景技術(shù)

正電子發(fā)射斷層掃描/計(jì)算機(jī)斷層掃描(PET/CT)系統(tǒng)為放射治療計(jì)劃提供關(guān)鍵信息，其可以用于在診斷腫瘤、預(yù)后和分期時(shí)輔助做出決策。PET是一種無(wú)創(chuàng)診斷工具，可提供有關(guān)代謝和功能的信息。CT是一種X射線斷層掃描技術(shù)，可提供具有高空間分辨率病變的解剖結(jié)構(gòu)。

在進(jìn)行PET掃描前人體會(huì)被注入顯像劑例如正電子放射性核素，然后被推進(jìn)探測(cè)器環(huán)。注入人體的正電子放射性核素發(fā)生衰變產(chǎn)生正電子，正電子與組織中的電子發(fā)生湮滅，產(chǎn)生兩個(gè)具有511千電子伏特、但向相反方向飛出的一對(duì)γ光子。封閉多環(huán)型探測(cè)器對(duì)這些反方向飛出的光子進(jìn)行測(cè)量，形成投影線，經(jīng)電子前端放大形成原始的sinogram數(shù)據(jù)，原始的sinogram數(shù)據(jù)傳入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，重建出PET圖像。在PET成像中，由于γ光子在體內(nèi)的吸收和能量的損失而導(dǎo)致無(wú)法檢測(cè)到，這稱為衰減。由于檢測(cè)到的γ光子數(shù)量少于實(shí)際，因此導(dǎo)致圖像質(zhì)量下降。

γ射線通過(guò)人體組織的衰減會(huì)嚴(yán)重影響PET圖像的準(zhǔn)確性和質(zhì)量，因此衰減校正是PET重建的重要組成部分。準(zhǔn)確的PET圖像需要CT圖像或者從MR估計(jì)CT來(lái)校正湮滅光子的損失，而MR序列獲取的時(shí)間較長(zhǎng)。因此我們通過(guò)配準(zhǔn)的方法生成CT圖像來(lái)進(jìn)行衰減校正。

延遲掃描是指在第一次PET/CT(T1PET/T1CT)掃描后的一定時(shí)間內(nèi)，對(duì)選定的床位進(jìn)行再次掃描，以便對(duì)疾病做出更準(zhǔn)確的診斷。在延遲PET掃描(T2PET)期間，無(wú)需向患者注射顯像劑，因此患者不會(huì)接受額外的輻射劑量。而延遲CT掃描(T2CT)會(huì)增加對(duì)患者的整體X射線輻射。精確的PET圖像需要在重建過(guò)程中使用從CT圖像中導(dǎo)出衰減校正圖。

因此，設(shè)計(jì)一種充分利用現(xiàn)有的T2PET、T1PET和T1CT圖像生成T2CT圖像來(lái)降低患者經(jīng)受的X射線輻射劑量以及解決在T2PET掃描中執(zhí)行衰減校正的一種基于深度學(xué)習(xí)算法的延遲CT圖像生成方法，就顯得十分必要。

例如，申請(qǐng)?zhí)枮镃N202010125698.5的中國(guó)專利文獻(xiàn)描述的一種用于PET圖像衰減校正的CT圖像生成方法，通過(guò)采集T1時(shí)刻的CT圖像和PET圖像以及T2時(shí)刻的PET圖像，將其輸入訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，獲得T2時(shí)刻的CT圖像，該CT圖像能用于PET圖像的衰減校正，從而獲得更精確的PET圖片。雖然能減少整個(gè)圖像采集階段病人受到的X射線的劑量，減輕病人生理和心理上受到的壓力，但不足之處在于，根據(jù)臨床需要，存在獲得的CT圖像的準(zhǔn)確性不足的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中，在PET/CT延遲掃描中無(wú)法降低患者經(jīng)受的X射線輻射，提供了一種能夠在PET/CT延遲掃描中執(zhí)行衰減校正，同時(shí)通過(guò)生成T2CT圖像來(lái)降低患者在T2CT過(guò)程中經(jīng)受的X射線輻射劑量的一種基于深度學(xué)習(xí)算法的延遲CT圖像生成方法。

為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于深度學(xué)習(xí)算法的延遲CT圖像生成方法，包括以下步驟：

S1，采集患者的T2PET、T1PET和T1CT圖像；

其中，T2PET圖像指延遲PET掃描生成的圖像，T1PET圖像指第一次PET掃描生成的圖像，T1CT圖像指第一次CT掃描生成的圖像；