PET三維數(shù)據(jù)隨機符合校正方法研究.pdf

1、正電子斷層掃描技術(Positron Emission Tomography，PET)利用示蹤劑的放射性進行成像，它的靈敏性和高精度使其在神經(jīng)科學、藥學、臨床醫(yī)學等領域都具有廣泛的應用和發(fā)展。而數(shù)據(jù)校正是在圖像重建之前的一個重要步驟，通過數(shù)據(jù)校正方法可以有效的提高核醫(yī)學成像的質量。三維采集模式的普遍使用提高探測效率的同時，隨機符合校正也越發(fā)重要。本文著重就PET的三維數(shù)據(jù)校正方法中的隨機校正方法展開研究。
　　首先介紹了用于本文研

2、究的PET系統(tǒng)以及隨機符合校正的必要性。目前常用的隨機符合計數(shù)獲得的方法，包括單光子計數(shù)率和本文采用的延遲窗兩種。本文中將獲得的隨機符合數(shù)據(jù)用于校正重建主要有兩個方向，分別是將隨機符合數(shù)據(jù)作為目標函數(shù)，通過迭代求解出來用于校正；另一個方向是，將延遲符合數(shù)據(jù)作為隨機符合數(shù)據(jù)用于校正。
　　為了避免統(tǒng)計隨機符合帶來的噪聲，研究了基于交叉泊松模型的校正PDEM（Prompt Delay EM）算法。這種方法通過建立符合數(shù)據(jù)和延遲符合數(shù)據(jù)

3、的交叉泊松模型來求解所有通道的隨機符合計數(shù)，在迭代目標像素時校正隨機噪聲帶來的影響。通過迭代的方法求解隨機符合計數(shù)，校正的過程中不涉及估計，不增加方差，不會增加額外的噪聲。為了驗證校正效果，進行了仿真實驗，采用256的Shepp-Logan大腦圖作為標準圖，迭代誤差作為校正效果的評判標準，分別在隨機噪聲水平為10％，30%，50%下進行校正重建實驗，結果表明PDEM的校正效果在不同的隨機噪聲比例下比較穩(wěn)定。為進一步驗證PDEM算法對三維

4、數(shù)據(jù)中的隨機噪聲的校正效果，用IEC模體數(shù)據(jù)和人體肝臟三維數(shù)據(jù)進行了數(shù)據(jù)的校正和重建實驗，分別通過圖像的均值、標準差、以及信噪比來比較PDEM的校正效果。但由于在三維重建驗證校正效果的過程中，沒有進行其他的校正，并且聯(lián)合泊松分布校正所依賴的算法的收斂性等原因，使得聯(lián)合泊松分布模型在人體三維數(shù)據(jù)的校正效果不是很理想。
　　目前廣泛使用的是利用延遲符合數(shù)據(jù)統(tǒng)計隨機符合。由于延遲符合數(shù)據(jù)中帶有統(tǒng)計誤差等噪聲，本文研究了用于減少延遲符合數(shù)

5、據(jù)中的噪聲的方法單面凱西法（the single-plane Casey，SP-C）。在得到隨機符合數(shù)據(jù)的估計之后分別研究了結合ML-EM算法的減法校正和除法校正的兩種方法。為了驗證單面凱西法在減法和除法校正中的有效性，進行了驗證實驗，實驗主要分為三部分：首先進行不同隨機比例的仿真實驗驗證減法、除法校正的準確性；然后進行模體數(shù)據(jù)和人體數(shù)據(jù)的校正和結果分析，校正方法分別使用了減法，除法，單面凱西法聯(lián)合減法校正，單面凱西法聯(lián)合除法校正，證明