PET三維數(shù)據(jù)隨機(jī)符合校正方法研究.pdf

1、正電子斷層掃描技術(shù)(Positron Emission Tomography，PET)利用示蹤劑的放射性進(jìn)行成像，它的靈敏性和高精度使其在神經(jīng)科學(xué)、藥學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。而數(shù)據(jù)校正是在圖像重建之前的一個(gè)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(xué)成像的質(zhì)量。三維采集模式的普遍使用提高探測(cè)效率的同時(shí)，隨機(jī)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(jī)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(jī)符合校正的必要性。目前常用的隨機(jī)符合計(jì)數(shù)獲得的方法，包括單光子計(jì)數(shù)率和本文采用的延遲窗兩種。本文中將獲得的隨機(jī)符合數(shù)據(jù)用于校正重建主要有兩個(gè)方向，分別是將隨機(jī)符合數(shù)據(jù)作為目標(biāo)函數(shù)，通過迭代求解出來用于校正；另一個(gè)方向是，將延遲符合數(shù)據(jù)作為隨機(jī)符合數(shù)據(jù)用于校正。
　　為了避免統(tǒng)計(jì)隨機(jī)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(jī)符合計(jì)數(shù)，在迭代目標(biāo)像素時(shí)校正隨機(jī)噪聲帶來的影響。通過迭代的方法求解隨機(jī)符合計(jì)數(shù)，校正的過程中不涉及估計(jì)，不增加方差，不會(huì)增加額外的噪聲。為了驗(yàn)證校正效果，進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，采用256的Shepp-Logan大腦圖作為標(biāo)準(zhǔn)圖，迭代誤差作為校正效果的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，分別在隨機(jī)噪聲水平為10％，30%，50%下進(jìn)行校正重建實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明PDEM的校正效果在不同的隨機(jī)噪聲比例下比較穩(wěn)定。為進(jìn)一步驗(yàn)證PDEM算法對(duì)三維

4、數(shù)據(jù)中的隨機(jī)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(jìn)行了數(shù)據(jù)的校正和重建實(shí)驗(yàn)，分別通過圖像的均值、標(biāo)準(zhǔn)差、以及信噪比來比較PDEM的校正效果。但由于在三維重建驗(yàn)證校正效果的過程中，沒有進(jìn)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(jì)隨機(jī)符合。由于延遲符合數(shù)據(jù)中帶有統(tǒng)計(jì)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(jī)符合數(shù)據(jù)的估計(jì)之后分別研究了結(jié)合ML-EM算法的減法校正和除法校正的兩種方法。為了驗(yàn)證單面凱西法在減法和除法校正中的有效性，進(jìn)行了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)主要分為三部分：首先進(jìn)行不同隨機(jī)比例的仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證減法、除法校正的準(zhǔn)確性；然后進(jìn)行模體數(shù)據(jù)和人體數(shù)據(jù)的校正和結(jié)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