CN109567849B - 正电子发射ct成像仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种正电子发射CT成像仪，包括：心率测量设备，设置在CT床架上，用于对CT床架上的病人进行心率测量，以输出即时心率数据；信号触发设备，与心率测量设备连接，用于在即时心率数据大于等于预设心率阈值时，发出第一控制命令，否则，发出第二控制命令；机械旋转设备，与信号触发设备连接，用于在接收到第一控制命令时，停止当前的旋转操作；信号判断设备，与数值分析设备连接，用于在代表性灰度值小于等于预设灰度值时，发出射线调整信号；射线发射设备，与信号判断设备连接，用于基于代表性灰度值和预设灰度值之间的差值的绝对值实现对射线发射强度的调整。通过本发明，维护了CT成像仪的成像可靠性。

Description

正电子发射CT成像仪

技术领域

本发明涉及CT成像仪领域，尤其涉及一种正电子发射CT成像仪。

背景技术

CT成像仪是利用围绕被测对象扫描时得到的大量射线吸收数据来重建其断层图像的装置。当一束射线通过被测对象的一个断层时，沿射线路径的总的衰减系数为体素衰减系数的线积分，他可用一探测器进行测量。探测器将射线强度转换成电信号，经过数字化后由计算机处理。

通过围绕人体的脏器在不同角度上进行多次测量，计算出与人体某一层面上每个体素相关的吸收系数，并将该层面的二维吸收系数矩阵存储到计算机中，所显示的图像上每个象素的灰度即为层面上相应体素的吸收系数的量度，从而得到断层面上衰减系数的分布的信息。由于CT技术得到的是人体的脏器一个断层面的图像，因此称为断层照相。

发明内容

为了解决当前CT成像仪的成像可靠性无法现场准确检测和及时修正的技术问题，本发明提供了一种正电子发射CT成像仪。

为此，本发明需要具备以下三处关键的发明点：(1)对定制处理后的图像进行代表性灰度值分析，以基于所述代表性灰度值和预设灰度值之间的差值的绝对值实现对射线发射强度的调整；(2)在定制图像处理模式中，将图像的形心作为阿基米德曲线的起点，将与阿基米德曲线存在交叉的一个或多个子图像作为各个参考子图像，并将各个参考子图像的各个骨架毛刺度中出现频率最频繁的骨架毛刺度作为参考骨架毛刺度；(3)还基于参考骨架毛刺度确定是否需要对图像执行闭运算处理。

根据本发明的一方面，提供了一种正电子发射CT成像仪，所述CT成像仪包括：

心率测量设备，设置在CT床架上，用于对所述CT床架上的病人进行心率测量，以输出即时心率数据；信号触发设备，与所述心率测量设备连接，用于接收所述即时心率数据，并在所述即时心率数据大于等于预设心率阈值时，发出第一控制命令，否则，发出第二控制命令；机械旋转设备，与所述信号触发设备连接，用于在接收到所述第一控制命令时，停止当前的旋转操作；所述机械旋转设备还用于在接收到所述第二控制命令时，保持当前的旋转操作；信号判断设备，与数值分析设备连接，用于在代表性灰度值小于等于预设灰度值时，发出射线调整信号，还用于在所述代表性灰度值大于所述预设灰度值时，发出射线维持信号；射线发射设备，与所述信号判断设备连接，用于在接收到所述射线调整信号时，基于所述代表性灰度值和所述预设灰度值之间的差值的绝对值实现对射线发射强度的调整；平均分割设备，用于接收CT输出图像，对所述CT输出图像执行噪声类型分析，以获取所述CT输出图像中的噪声类型的数量，并基于所述噪声类型的数量对所述CT输出图像进行平均式分割，以获得各个相同大小的子图像；定位处理设备，与所述平均分割设备连接，用于接收所述各个相同大小的子图像，将所述CT输出图像的形心作为阿基米德曲线的起点以在所述CT输出图像中画出阿基米德曲线，将与所述阿基米德曲线存在交叉的一个或多个子图像作为各个参考子图像；参数解析设备，与所述定位处理设备连接，用于接收所述各个参考子图像，基于每一个参考子图像的各个像素点的各个像素值确定所述参考子图像的骨架毛刺度，并将所述各个参考子图像的各个骨架毛刺度中出现频率最频繁的骨架毛刺度作为参考骨架毛刺度，以输出所述参考骨架毛刺度；闭运算设备，分别与所述平均分割设备和所述参数解析设备连接，用于接收所述参考骨架毛刺度，并在所述参考骨架毛刺度大于等于预设骨架毛刺度时，对所述CT输出图像执行闭运算处理，以获得并输出相应的闭运算图像；曲率调整设备，与所述闭运算设备连接，用于对所述闭运算图像执行曲率调整处理，以获得对应的曲率调整图像；数值分析设备，与所述曲率调整设备连接，用于接收所述曲率调整图像，获得所述曲率调整图像的各个像素点的各个灰度值，将所述各个灰度值中出现频率最高的灰度值作为代表性灰度值；其中，在所述射线发射设备中，所述绝对值越大，增加的射线发射强度数值越大；其中，在所述射线发射设备中，在接收到所述射线维持信号时，维持射线发射强度不变。

更具体地，在所述正电子发射CT成像仪中：所述闭运算设备还用于在所述参考骨架毛刺度小于所述预设骨架毛刺度时，将所述CT输出图像作为闭运算图像输出。

更具体地，在所述正电子发射CT成像仪中：所述闭运算设备包括毛刺度接收单元、闭运算处理单元和图像输出单元，所述闭运算处理单元分别与所述毛刺度接收单元和所述图像输出单元连接。

更具体地，在所述正电子发射CT成像仪中：在所述平均分割设备中，所述噪声类型的数量越少，对所述CT输出图像进行平均式分割所获得的各个子图像越大。

更具体地，在所述正电子发射CT成像仪中，还包括：

数据解析设备，与所述曲率调整设备连接，用于接收所述曲率调整图像，获得所述曲率调整图像中每一个像素点的RGB空间内的R分量值。

更具体地，在所述正电子发射CT成像仪中，还包括：

分布探测设备，与所述数据解析设备连接，用于对所述曲率调整图像中的每一个图像分块执行以下操作：将所述图像分块的各个像素点的R分量值组成一维向量，将所述一维向量中相同数值的数据划定为一组，获得并输出所述一维向量中的数据组数。

更具体地，在所述正电子发射CT成像仪中，还包括：

组数比较设备，与所述分布探测设备连接，用于接收各个图像分块分别对应的各个数据组数，并对所述各个数据组数进行从低到高的数值排序，以排序序号最高的、所述各个数据组数百分之十的多个数据组数分别对应的多个图像分块输出。

更具体地，在所述正电子发射CT成像仪中，还包括：

数据优化设备，与所述组数比较设备连接，用于接收所述多个图像分块，对每一个图像分块执行双边滤波操作，以获得对应的双边滤波分块，并输出所述多个图像分块分别对应的各个双边滤波分块。

更具体地，在所述正电子发射CT成像仪中，还包括：

数据清晰设备，分别与所述数值分析设备和所述数据优化设备连接，用于基于每一个双边滤波分块的当前锐化等级对所述双边滤波分块执行相应的锐化操作，以获得对应的锐化执行分块。

更具体地，在所述正电子发射CT成像仪中：所述数据清晰设备还用于将与所述多个双边滤波分块分别对应的多个锐化执行分块整体替换所述曲率调整图像发送给所述数值分析设备；其中，所述数据解析设备包括矩阵转换单元，用于对所述曲率调整图像的每一个像素点的YUV像素值执行YUV空间到RGB空间的转换；其中，所述数据解析设备、所述分布探测设备和所述组数比较设备分别采用不同型号的CPLD芯片来实现。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的正电子发射CT成像仪所使用的CT床架的外形结构图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的正电子发射CT成像仪的实施方案进行详细说明。

CT成像仪是γ射线的成像方式的一种。最早起源于1895年伦琴发现X光。目前，基于各种放射性同位素衰变产生的γ光以及人类发明的X光机产生的X光的成像技术越来越深入到人类社会的方方面面，无论是医院的X光片、医学CT、大型工业CT、机场车站安检设备、海关集装箱检测等，都是基于这种技术。

γ射线成像仪对轻元素不敏感，其反应截面随着物体的原子序数增加近似成线性规律变化。

是利用射线束通过被测对象(例如不同形状的工件﹑人体的器官等)投影在探测器的阵列上，通过电子学读出和计算机数据采集和分析系统，使被测对象的内部结构的图像重现在计算机屏幕上的一项综合性高新技术，他是建立在多学科交叉和渗透基础上的一个新的学科生长点，已广泛应用于生命科学﹑医学﹑材料科学﹑工业﹑国防﹑交通﹑安检等领域。主要分为CT，ECT两种。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种正电子发射CT成像仪，能够有效解决相应的技术问题。

根据本发明实施方案示出的正电子发射CT成像仪包括：

心率测量设备，设置在CT床架上，所述CT床架的结构如图1所示，其中，1为床体外廓，2为横梁，3为支撑架，所述心率测量设备用于对所述CT床架上的病人进行心率测量，以输出即时心率数据；

信号触发设备，与所述心率测量设备连接，用于接收所述即时心率数据，并在所述即时心率数据大于等于预设心率阈值时，发出第一控制命令，否则，发出第二控制命令；

机械旋转设备，与所述信号触发设备连接，用于在接收到所述第一控制命令时，停止当前的旋转操作；

所述机械旋转设备还用于在接收到所述第二控制命令时，保持当前的旋转操作；

信号判断设备，与数值分析设备连接，用于在代表性灰度值小于等于预设灰度值时，发出射线调整信号，还用于在所述代表性灰度值大于所述预设灰度值时，发出射线维持信号；

射线发射设备，与所述信号判断设备连接，用于在接收到所述射线调整信号时，基于所述代表性灰度值和所述预设灰度值之间的差值的绝对值实现对射线发射强度的调整；

平均分割设备，用于接收CT输出图像，对所述CT输出图像执行噪声类型分析，以获取所述CT输出图像中的噪声类型的数量，并基于所述噪声类型的数量对所述CT输出图像进行平均式分割，以获得各个相同大小的子图像；

定位处理设备，与所述平均分割设备连接，用于接收所述各个相同大小的子图像，将所述CT输出图像的形心作为阿基米德曲线的起点以在所述CT输出图像中画出阿基米德曲线，将与所述阿基米德曲线存在交叉的一个或多个子图像作为各个参考子图像；

参数解析设备，与所述定位处理设备连接，用于接收所述各个参考子图像，基于每一个参考子图像的各个像素点的各个像素值确定所述参考子图像的骨架毛刺度，并将所述各个参考子图像的各个骨架毛刺度中出现频率最频繁的骨架毛刺度作为参考骨架毛刺度，以输出所述参考骨架毛刺度；

闭运算设备，分别与所述平均分割设备和所述参数解析设备连接，用于接收所述参考骨架毛刺度，并在所述参考骨架毛刺度大于等于预设骨架毛刺度时，对所述CT输出图像执行闭运算处理，以获得并输出相应的闭运算图像；

曲率调整设备，与所述闭运算设备连接，用于对所述闭运算图像执行曲率调整处理，以获得对应的曲率调整图像；

数值分析设备，与所述曲率调整设备连接，用于接收所述曲率调整图像，获得所述曲率调整图像的各个像素点的各个灰度值，将所述各个灰度值中出现频率最高的灰度值作为代表性灰度值；

其中，在所述射线发射设备中，所述绝对值越大，增加的射线发射强度数值越大；

其中，在所述射线发射设备中，在接收到所述射线维持信号时，维持射线发射强度不变。

接着，继续对本发明的正电子发射CT成像仪的具体结构进行进一步的说明。

在所述正电子发射CT成像仪中：所述闭运算设备还用于在所述参考骨架毛刺度小于所述预设骨架毛刺度时，将所述CT输出图像作为闭运算图像输出。

在所述正电子发射CT成像仪中：所述闭运算设备包括毛刺度接收单元、闭运算处理单元和图像输出单元，所述闭运算处理单元分别与所述毛刺度接收单元和所述图像输出单元连接。

在所述正电子发射CT成像仪中：在所述平均分割设备中，所述噪声类型的数量越少，对所述CT输出图像进行平均式分割所获得的各个子图像越大。

在所述正电子发射CT成像仪中，还包括：

数据解析设备，与所述曲率调整设备连接，用于接收所述曲率调整图像，获得所述曲率调整图像中每一个像素点的RGB空间内的R分量值。

在所述正电子发射CT成像仪中，还包括：

分布探测设备，与所述数据解析设备连接，用于对所述曲率调整图像中的每一个图像分块执行以下操作：将所述图像分块的各个像素点的R分量值组成一维向量，将所述一维向量中相同数值的数据划定为一组，获得并输出所述一维向量中的数据组数。

在所述正电子发射CT成像仪中，还包括：

组数比较设备，与所述分布探测设备连接，用于接收各个图像分块分别对应的各个数据组数，并对所述各个数据组数进行从低到高的数值排序，以排序序号最高的、所述各个数据组数百分之十的多个数据组数分别对应的多个图像分块输出。

在所述正电子发射CT成像仪中，还包括：

数据优化设备，与所述组数比较设备连接，用于接收所述多个图像分块，对每一个图像分块执行双边滤波操作，以获得对应的双边滤波分块，并输出所述多个图像分块分别对应的各个双边滤波分块。

在所述正电子发射CT成像仪中，还包括：

数据清晰设备，分别与所述数值分析设备和所述数据优化设备连接，用于基于每一个双边滤波分块的当前锐化等级对所述双边滤波分块执行相应的锐化操作，以获得对应的锐化执行分块。

在所述正电子发射CT成像仪中：所述数据清晰设备还用于将与所述多个双边滤波分块分别对应的多个锐化执行分块整体替换所述曲率调整图像发送给所述数值分析设备；

其中，所述数据解析设备包括矩阵转换单元，用于对所述曲率调整图像的每一个像素点的YUV像素值执行YUV空间到RGB空间的转换；

其中，所述数据解析设备、所述分布探测设备和所述组数比较设备分别采用不同型号的CPLD芯片来实现。

另外，CPLD具有编程灵活、集成度高、设计开发周期短、适用范围宽、开发工具先进、设计制造成本低、对设计者的硬件经验要求低、标准产品无需测试、保密性强、价格大众化等特点，可实现较大规模的电路设计，因此被广泛应用于产品的原型设计和产品生产(一般在10,000件以下)之中。几乎所有应用中小规模通用数字集成电路的场合均可应用CPLD器件。CPLD器件已成为电子产品不可缺少的组成部分，它的设计和应用成为电子工程师必备的一种技能。

CPLD是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。其基本设计方法是借助集成开发软件平台，用原理图、硬件描述语言等方法，生成相应的目标文件，通过下载电缆(“在系统”编程)将代码传送到目标芯片中，实现设计的数字系统。

采用本发明的正电子发射CT成像仪，针对现有技术中CT成像仪的成像可靠性无法现场准确检测和及时修正的技术问题，通过对定制处理后的图像进行代表性灰度值分析，以基于所述代表性灰度值和预设灰度值之间的差值的绝对值实现对射线发射强度的调整；在定制图像处理模式中，将图像的形心作为阿基米德曲线的起点，将与阿基米德曲线存在交叉的一个或多个子图像作为各个参考子图像，并将各个参考子图像的各个骨架毛刺度中出现频率最频繁的骨架毛刺度作为参考骨架毛刺度；还基于参考骨架毛刺度确定是否需要对图像执行闭运算处理；从而解决了上述技术问题。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种正电子发射CT成像仪，其特征在于，包括：

心率测量设备，设置在CT床架上，用于对所述CT床架上的病人进行心率测量，以输出即时心率数据；

信号触发设备，与所述心率测量设备连接，用于接收所述即时心率数据，并在所述即时心率数据大于等于预设心率阈值时，发出第一控制命令，否则，发出第二控制命令；

机械旋转设备，与所述信号触发设备连接，用于在接收到所述第一控制命令时，停止当前的旋转操作；

所述机械旋转设备还用于在接收到所述第二控制命令时，保持当前的旋转操作；

信号判断设备，与数值分析设备连接，用于在代表性灰度值小于等于预设灰度值时，发出射线调整信号，还用于在所述代表性灰度值大于所述预设灰度值时，发出射线维持信号；

射线发射设备，与所述信号判断设备连接，用于在接收到所述射线调整信号时，基于所述代表性灰度值和所述预设灰度值之间的差值的绝对值实现对射线发射强度的调整；

平均分割设备，用于接收CT输出图像，对所述CT输出图像执行噪声类型分析，以获取所述CT输出图像中的噪声类型的数量，并基于所述噪声类型的数量对所述CT输出图像进行平均式分割，以获得各个相同大小的子图像；

在所述平均分割设备中，所述噪声类型的数量越少，对所述CT输出图像进行平均式分割所获得的各个子图像越大；

定位处理设备，与所述平均分割设备连接，用于接收所述各个相同大小的子图像，将所述CT输出图像的形心作为阿基米德曲线的起点以在所述CT输出图像中画出阿基米德曲线，将与所述阿基米德曲线存在交叉的一个或多个子图像作为各个参考子图像；

参数解析设备，与所述定位处理设备连接，用于接收所述各个参考子图像，基于每一个参考子图像的各个像素点的各个像素值确定所述参考子图像的骨架毛刺度，并将所述各个参考子图像的各个骨架毛刺度中出现频率最频繁的骨架毛刺度作为参考骨架毛刺度，以输出所述参考骨架毛刺度；

闭运算设备，分别与所述平均分割设备和所述参数解析设备连接，用于接收所述参考骨架毛刺度，并在所述参考骨架毛刺度大于等于预设骨架毛刺度时，对所述CT输出图像执行闭运算处理，以获得并输出相应的闭运算图像；

所述闭运算设备还用于在所述参考骨架毛刺度小于所述预设骨架毛刺度时，将所述CT输出图像作为闭运算图像输出；

曲率调整设备，与所述闭运算设备连接，用于对所述闭运算图像执行曲率调整处理，以获得对应的曲率调整图像；

数值分析设备，与所述曲率调整设备连接，用于接收所述曲率调整图像，获得所述曲率调整图像的各个像素点的各个灰度值，将所述各个灰度值中出现频率最高的灰度值作为代表性灰度值；

其中，在所述射线发射设备中，所述绝对值越大，增加的射线发射强度数值越大；

其中，在所述射线发射设备中，在接收到所述射线维持信号时，维持射线发射强度不变。

2.如权利要求1所述的正电子发射CT成像仪，其特征在于：

所述闭运算设备包括毛刺度接收单元、闭运算处理单元和图像输出单元，所述闭运算处理单元分别与所述毛刺度接收单元和所述图像输出单元连接。

3.如权利要求2所述的正电子发射CT成像仪，其特征在于，所述CT成像仪还包括：

数据解析设备，与所述曲率调整设备连接，用于接收所述曲率调整图像，获得所述曲率调整图像中每一个像素点的RGB空间内的R分量值。

4.如权利要求3所述的正电子发射CT成像仪，其特征在于，所述CT成像仪还包括：

分布探测设备，与所述数据解析设备连接，用于对所述曲率调整图像中的每一个图像分块执行以下操作：将所述图像分块的各个像素点的R分量值组成一维向量，将所述一维向量中相同数值的数据划定为一组，获得并输出所述一维向量中的数据组数。

5.如权利要求4所述的正电子发射CT成像仪，其特征在于，所述CT成像仪还包括：

组数比较设备，与所述分布探测设备连接，用于接收各个图像分块分别对应的各个数据组数，并对所述各个数据组数进行从低到高的数值排序，以排序序号最高的、所述各个数据组数百分之十的多个数据组数分别对应的多个图像分块输出。

6.如权利要求5所述的正电子发射CT成像仪，其特征在于，所述CT成像仪还包括：

数据优化设备，与所述组数比较设备连接，用于接收所述多个图像分块，对每一个图像分块执行双边滤波操作，以获得对应的双边滤波分块，并输出所述多个图像分块分别对应的各个双边滤波分块。

7.如权利要求6所述的正电子发射CT成像仪，其特征在于，所述CT成像仪还包括：

数据清晰设备，分别与所述数值分析设备和所述数据优化设备连接，用于基于每一个双边滤波分块的当前锐化等级对所述双边滤波分块执行相应的锐化操作，以获得对应的锐化执行分块。

8.如权利要求7所述的正电子发射CT成像仪，其特征在于：

所述数据清晰设备还用于将与多个所述双边滤波分块分别对应的多个锐化执行分块整体替换所述曲率调整图像发送给所述数值分析设备；

其中，所述数据解析设备包括矩阵转换单元，用于对所述曲率调整图像的每一个像素点的YUV像素值执行YUV空间到RGB空间的转换；

其中，所述数据解析设备、所述分布探测设备和所述组数比较设备分别采用不同型号的CPLD芯片来实现。

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