專利名稱：使用解剖列表模式掩模的pet成像的制作方法
使用解剖列表模式掩模的PET成像
本發(fā)明涉及正電子成像領(lǐng)域，尤其涉及對(duì)在正電子發(fā)射斷層攝影(PET) 中采集的列表模式數(shù)據(jù)進(jìn)行的重建。
正電子發(fā)射斷層攝影(PET)是核醫(yī)學(xué)的一個(gè)分支，在其中將諸如18F-氟代脫氧葡萄銜FDG)的發(fā)射正電子的放射性藥物引入患者的身體。隨著放 射性藥物的衰變，生成正電子。更具體地，在公知的正電子湮沒(méi)事件中多 個(gè)正電子中的每個(gè)與電子反應(yīng)，從而生成重合的一對(duì)511keV伽瑪射線，該 射線沿響應(yīng)線(LOR)的兩個(gè)相反方向行進(jìn)。在重合時(shí)間內(nèi)探測(cè)到的伽瑪 射線對(duì)通常被PET掃描儀記錄為湮沒(méi)事件。在飛行時(shí)間("TOF")成像中， 進(jìn)一步測(cè)量在重合時(shí)間間隔內(nèi)探測(cè)到重合對(duì)中的每條伽瑪射線的時(shí)間。飛 行時(shí)間信息提供了探測(cè)到的事件沿著LOR的位置的指示。
來(lái)自掃描的湮滅事件數(shù)據(jù)被用于重建指示對(duì)象中放射性核素分布的體 積數(shù)據(jù)。重建典型地使用統(tǒng)計(jì)(迭代)或者分析重建算法來(lái)進(jìn)行。與分析 重建方法相比，迭代方法可以提供高級(jí)的重建。但是，它們通常更為復(fù)雜， 計(jì)算上代價(jià)更高，并且相對(duì)更加耗時(shí)。迭代重建技術(shù)包括最大似然期望最 大化(ML-EM)，有序子集預(yù)期最大化(OS-EM)，可調(diào)子塊迭代預(yù)期最大 化(RBI-EM)和行處理最大相似度(RAMLA)技術(shù)。參見(jiàn)Shepp和Vardi: Maximum Likelihood for Emission Tomography, IEEE Trans.Med.Imagging巻 2,113-122頁(yè)(1982); Hudson禾Q Larkin， Accelerated Image Reconstruction Using Ordered Subsets of Projection Data, IEEE Trans.Med.Imagging巻 3,no.4， 601-609頁(yè)(1994); Byrne, Accelerating the EMML Algorithm and Related Iterative Algorithm by Rescaled Block-Iterative Methods ， IEEE Trans.Image Processing,巻7， no.l， 100-109頁(yè)(1998); Brown和DePierro， A Row-Action Alternative to the EM Algorithm for Maximizing Likelihoods in Emission Tomography ， IEEE Trans.Med.Imagging巻5,no.5， 687-699頁(yè) (1996)。在PET成像系統(tǒng)的性能中重建時(shí)間可能是關(guān)鍵因素。當(dāng)使用迭代重建
技術(shù)時(shí)尤其是這樣。迭代重建的特征在于涉及如下三個(gè)基本步驟第一， 以初始對(duì)象估計(jì)開(kāi)始，將對(duì)象估計(jì)正向投影到投影區(qū)中；第二，將得到的 投影與所測(cè)量的投影進(jìn)行比較，從而在投影區(qū)中形成校正；以及第三，然 后將校正反向投影到圖像域中并用于更新對(duì)象估計(jì)。經(jīng)過(guò)附加的迭代重復(fù) 所描述的這三個(gè)基本步驟，直到該估計(jì)收斂于一個(gè)解或者否則終止該迭代 過(guò)程。
一般而言，對(duì)于列表模式數(shù)據(jù)的總重建時(shí)間與要處理事件的總數(shù)成正 比。因此， 一種用于減少重建時(shí)間的技術(shù)是減少所利用的湮滅事件數(shù)據(jù)的 量。所報(bào)告的在所檢査的感興趣對(duì)象或者區(qū)域邊界外發(fā)生的湮滅事件一般 是錯(cuò)誤事件，通常為散射和隨機(jī)事件，并且可以在重建期間忽略不計(jì)。而 且，重建效率還可以通過(guò)限制將圖像域元素(例如體素，連通域(blob)或 者其它基本功能)更新為所檢査的感興趣對(duì)象或區(qū)域的邊界內(nèi)的元素，從 而縮短重建時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)。
但是，如果列表模式事件數(shù)據(jù)或者圖像域元素被識(shí)別以通過(guò)在重建期 間執(zhí)行的技術(shù)排除，在識(shí)別之前仍然耗費(fèi)了重建迭代步驟和資源。因此， 需要識(shí)別感興趣對(duì)象或者區(qū)域邊界外的列表模式事件數(shù)據(jù)和/或圖像元素， 以便在重建之前排除，由此縮短了總重建時(shí)間。
本發(fā)明的一個(gè)方面是對(duì)這些內(nèi)容進(jìn)行尋址，及其他。
提供了用于對(duì)在對(duì)象的正電子發(fā)射斷層攝影掃描期間采集的列表模式 數(shù)據(jù)進(jìn)行重建的方法和設(shè)備，所述數(shù)據(jù)包括指示多個(gè)所探測(cè)的正電子湮滅 事件的信息。識(shí)別在感興趣區(qū)域中發(fā)生的所探測(cè)的事件；使用包括射線跟 蹤操作的迭代重建技術(shù)重建所識(shí)別的事件，從而生成指示感興趣區(qū)域的體 積數(shù)據(jù)，其中，射線跟蹤操作僅僅跟蹤定位在感興趣區(qū)域中的圖像矩陣元 素；和生成指示體積數(shù)據(jù)的人類(lèi)可讀圖像。
另一方面，定義與感興趣區(qū)域相關(guān)的圖像掩模和投影掩模；定位在感 興趣區(qū)域中的圖像矩陣元素通過(guò)施加圖像掩模來(lái)確定；并且在感興趣區(qū)域 中發(fā)生的所探測(cè)事件通過(guò)施加投影掩模來(lái)識(shí)別。另一方面，將圖像掩模邊 界外的圖像矩陣元素被指定為界外值。另一方面，采集指示對(duì)象的非PET成像模態(tài)掃描數(shù)據(jù)，并且通過(guò)將非
PET成像模態(tài)掃描數(shù)據(jù)映射到PET圖像元素維數(shù)并分割所映射的數(shù)據(jù)來(lái)定 義圖像掩模。另一方面，通過(guò)將非PET成像模態(tài)掃描數(shù)據(jù)映射到PET圖像 元素維數(shù)；將所映射的非PET成像模態(tài)掃描數(shù)據(jù)正向投影到投影空間中； 并且對(duì)該正向投影的數(shù)據(jù)進(jìn)行閾值比較來(lái)定義投影掩模。
另一方面，投影掩模和圖像掩模兩者都比感興趣區(qū)域大。
另一方面，多個(gè)正電子湮滅事件包括列表模式LOR數(shù)據(jù)，通過(guò)確定LOR 是否位于投影掩模內(nèi)，并且如果LOR位于投影掩模中，那么使用LOR來(lái) 跟蹤不具有界外值的圖像元素來(lái)重建所識(shí)別的事件。
另一方面，多個(gè)正電子湮滅事件包括具有TOF信息的列表模式LOR 數(shù)據(jù)，通過(guò)使用TOF信息來(lái)確定由LOR表示的湮滅事件定位在投影掩模中 的發(fā)生概率來(lái)重建所識(shí)別的事件。如果發(fā)生概率指示由LOR表示的湮滅事 件定位在投影掩模中，則LOR被用于跟蹤不具有界外值的圖像元素。
通過(guò)閱讀并理解所附的說(shuō)明書(shū)，本領(lǐng)域技術(shù)人員仍能理解本發(fā)明的其 他方面。


圖1示出了組合的PET/CT系統(tǒng)； 圖2是PET圖像重建方法的流程圖； 圖3是解剖掩模確定的流程圖4是圖1的組合PET/CT系統(tǒng)沿著圖1中所示的線的部分橫斷面視圖， 并且包括附加的圖示元件；
圖5是將圖像掩模和投影掩模施加于列表模式數(shù)據(jù)的流程圖6是將圖像掩模和投影掩模施加于列表模式數(shù)據(jù)的另一流程圖。
參見(jiàn)圖1 ，組合PET/CT系統(tǒng)100包括PET掃描架部分102和CT掃描 架部分104。 PET掃描架部分102包括一個(gè)或多個(gè)圍繞檢査區(qū)域108的輻射 敏感探測(cè)器106的軸向環(huán)。探測(cè)器106探測(cè)在PET檢査區(qū)域108中發(fā)生的 正電子湮滅事件的Y射線照射特征。
CT部分104包括輻射源110，諸如圍繞CT檢查區(qū)域112旋轉(zhuǎn)的X射 線管。輻射敏感探測(cè)器114探測(cè)由X射線源發(fā)射的橫穿檢査區(qū)域112的輻射。
PET掃描架部分102和CT掃描架部分104優(yōu)選接近地定位，沿著共用 縱軸或z軸設(shè)置它們各自的檢査區(qū)域108, 112。對(duì)象支架116支撐要成像 的對(duì)象118，諸如人類(lèi)患者。對(duì)象支架116優(yōu)選可與PET/CT系統(tǒng)100的操 作協(xié)作來(lái)縱向移動(dòng)，使得對(duì)象118可由PET和CT掃描架部分102、 104在 多個(gè)縱向位置處掃描。
CT數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)122處理來(lái)自CT探測(cè)器114的信號(hào)，從而生成指示 沿著穿過(guò)檢査區(qū)域112的多條線或者射線的輻射衰減的數(shù)據(jù)。CT重建器126 使用合適的重建算法重建數(shù)據(jù)，從而生成指示對(duì)象118的輻射衰減的體積 圖像數(shù)據(jù)。
PET數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)120提供包括由探測(cè)器106探測(cè)的湮滅事件列表的 投影數(shù)據(jù)。更具體地，投影數(shù)據(jù)提供與用于每個(gè)事件的LOR有關(guān)的信息， 諸如LOR的橫向和縱向位置，其橫向角和方位角以及TOF信息。作為替代， 數(shù)據(jù)可被重組(rebin)成一個(gè)或多個(gè)正弦圖或者投影元(bin)。
PET重建器129包括至少一個(gè)計(jì)算機(jī)或者計(jì)算機(jī)處理器130。一般來(lái)說(shuō)， 使用附加的或者更多強(qiáng)大的處理器將提高重建速度。重建器129使用迭代 技術(shù)生成指示對(duì)象U8中的放射性核素的分布的體積圖像數(shù)據(jù)。合適的技 術(shù)包括ML-EM， OS-EM， RBI-EM和RAMLA，但也可使用其他技術(shù)。一 種典型的迭代重建模型是由下式表示的ML-EM算法
方程l
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其中《是對(duì)于第n次迭代的第i個(gè)體積元素(諸如體素或者連通域)的 圖像估計(jì)，Pj是第j個(gè)投影數(shù)據(jù)，aij是表示在發(fā)射自第i個(gè)體積元素的第j 個(gè)投影中探測(cè)到光子對(duì)的概率的系統(tǒng)矩陣元素。
另外，PET重建器129優(yōu)選使用來(lái)自CT重建器126的信息將衰減或者 其他需要的校正施加于PET數(shù)據(jù)。使得一個(gè)或多個(gè)處理器130執(zhí)行重建的 計(jì)算機(jī)可讀指令優(yōu)選在一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)140諸如計(jì)算機(jī)盤(pán)片、 易失性或非易失性存儲(chǔ)器或類(lèi)似物上執(zhí)行，并且還可通過(guò)合適的通信網(wǎng)絡(luò)諸如因特網(wǎng)傳輸?shù)揭粋€(gè)(多個(gè))處理器130可訪問(wèn)的存儲(chǔ)介質(zhì)140。
工作站計(jì)算機(jī)用作操作員控制臺(tái)128?？刂婆_(tái)128包括人類(lèi)可讀輸出設(shè) 備，諸如監(jiān)測(cè)器或者顯示器，以及輸入設(shè)備，諸如鍵盤(pán)或者鼠標(biāo)?？刂婆_(tái) 128上駐留的軟件允許操作員觀察或者操縱由PET和CT重建器129、 126 生成的體積圖像數(shù)據(jù)?？刂婆_(tái)128上駐留的軟件還允許操作員通過(guò)建立需 要的掃描協(xié)議、啟動(dòng)并終止掃描并否則與掃描儀交互作用來(lái)控制系統(tǒng)100 的操作。
圖2表示由重建器129執(zhí)行的通用重建技術(shù)。在204，圖像掩模240被 用于將落到對(duì)象118邊界或者對(duì)象中感興趣區(qū)域119外的圖像矩陣中的元 素設(shè)置成界外值。感興趣區(qū)域119可以是對(duì)象118中的預(yù)定區(qū)域，諸如由 一個(gè)或多個(gè)指定內(nèi)部器官或者器官部分限定的解剖區(qū)域。在下面示出并討 論的典型實(shí)施方式中，界外值為O;但是，應(yīng)當(dāng)理解，其他值或者閾值也可 用于指示界外元素。
在206，將投影掩模250施加到PET列表模式事件數(shù)據(jù)212來(lái)排除所 檢査的對(duì)象118或者對(duì)象中的所需感興趣區(qū)域119外的事件。在208，使用 MLEM或者其他合適的迭代重建技術(shù)重建減去了通過(guò)施加投影掩模250而 排除的事件的PET事件212，從而生成體積圖像數(shù)據(jù)，其中重建過(guò)程的正 向/反向投影步驟中的射線跟蹤操作不更新通過(guò)施加圖像掩模240被初始化 為O的圖像矩陣元素。該技術(shù)也可應(yīng)用于直方圖事件數(shù)據(jù)。在210，可得到 最終的圖像估計(jì)。
因此，與根據(jù)包括掃描對(duì)象118或者感興趣區(qū)域119外發(fā)生的事件的 所有列表模式事件212生成圖像估計(jì)的備選重建技術(shù)相比，通過(guò)施加投影 掩模250來(lái)識(shí)別和排除掃描對(duì)象118或者感興趣區(qū)域119的邊界外的列表 模式事件相應(yīng)地縮短了步驟208中的總重建時(shí)間。并且在204通過(guò)施加圖 像掩模240對(duì)圖像矩陣進(jìn)行初始化期間，掃描對(duì)象118或者感興趣區(qū)域119 的邊界外的圖像元素的識(shí)別使得能夠在步驟208的重建期間使所識(shí)別的圖 像元素被排除而免于更新，與對(duì)包括在掃描對(duì)象118或者感興趣區(qū)域119 外發(fā)生的圖像元素的所有圖像元素進(jìn)行更新的備選重建技術(shù)相比，這提高 了重建效率。
圖3示出了用于確定解剖圖像掩模240和投影掩模250的方法。在302，通過(guò)通常如上所述的CT重建器126提供CT體積圖像數(shù)據(jù)。在304， CT 體積圖像數(shù)據(jù)被分割以便識(shí)別對(duì)象118或者對(duì)象中感興趣區(qū)域119的邊界。 所分割的數(shù)據(jù)也被PET系統(tǒng)記錄并在需要時(shí)重新映射以匹配PET圖像元素 的維數(shù)。如步驟306所指示的，雖然對(duì)識(shí)別具有與空氣類(lèi)似值的對(duì)象(例 如肺)邊界附近的體素尤其關(guān)注，分割可通過(guò)閾值比較來(lái)進(jìn)行。也可以使 用其它合適的分割技術(shù)。因此，圖像掩模240描述了對(duì)象118或者其中的 感興趣區(qū)域的范圍。
在310，在304生成的所分割的數(shù)據(jù)正向投影到投影區(qū)中以生成三維衰 減正弦圖。然后在312通過(guò)閾值比較產(chǎn)生具有與發(fā)射正弦圖相同維數(shù)的投 影掩模250以便施加于投影區(qū)中的事件數(shù)據(jù)212。為了避免由邊界狀況產(chǎn)生 的偽像，優(yōu)選將投影掩模250定義得比被觀察的實(shí)際對(duì)象或者感興趣區(qū)域 邊界大。投影區(qū)由列表模式表示，雖然該技術(shù)也適于正弦圖或者投影數(shù)據(jù)， 或者任何其他合適的方式。
現(xiàn)在參見(jiàn)圖2和4， LOR410在感興趣區(qū)域119的邊界外發(fā)生。如上所 述，在206，通過(guò)施加投影掩模250來(lái)將LOR410識(shí)別為在感興趣區(qū)域119 邊界外發(fā)生。因此，LOR410將在步驟208從重建中被排除。
另一個(gè)LOR 414與感興趣區(qū)域119交叉，并穿過(guò)位于感興趣區(qū)域119 的邊界外的體素422和位于感興趣區(qū)域119的邊界內(nèi)的體素424兩者。在 206，施加投影掩模250不會(huì)將LOR 414識(shí)別為在對(duì)象118和感興趣區(qū)域 119的邊界外發(fā)生從而排除其，并且在步驟208，在重建中包括LOR414。
另一方面，相關(guān)湮滅事件實(shí)際發(fā)生在投影掩模250中的確定結(jié)果可被 用于確定排除LOR 414。在一種技術(shù)中，與LOR 414有關(guān)的TOF信息可 被用于確定由LOR 414表示的湮滅事件在沿著感興趣區(qū)域119中的LOR 414的點(diǎn)處發(fā)生的概率。因此，在第一個(gè)例子中，TOF信息指示LOR 414 表示在沿著LOR 414的LOR部分430中發(fā)生的湮滅事件，其中最高概率 指示在中間點(diǎn)432處發(fā)生并且最低概率指示在端點(diǎn)434和436處發(fā)生。當(dāng) LOR部分430沒(méi)有在感興趣區(qū)域119中發(fā)生時(shí)，在步驟208的重建期間排 除LOR414。
在第二個(gè)例子中，TOF信息指示LOR 414表示在沿著LOR414的LOR 部分440中發(fā)生的湮滅事件，其中最高概率表示在中間點(diǎn)442處發(fā)生并且最低概率指示在端點(diǎn)444和446處發(fā)生。當(dāng)LOR部分440在至少一部分感 興趣區(qū)域119中發(fā)生時(shí)，在步驟208的重建期間不排除但跟蹤LOR414。
另一方面，在端點(diǎn)434、 436、 444和446處發(fā)生的最低概率可以是0， 或者它們可以是響應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)參數(shù)所選擇的邊界概率值。參數(shù)的一個(gè) 例子是指定的圖像分辨率要求；其他參數(shù)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易 見(jiàn)的。
另一方面，在用于迭代重建的圖像矩陣的初始化期間，施加圖像掩模 240來(lái)將體素422識(shí)別為落在圖像掩模240外并將其值設(shè)為0。在重建步驟 208，在作為正向和反向投影操作的一部分執(zhí)行的射線跟蹤期間，所識(shí)別的 體素保持為0或者不被更新。應(yīng)當(dāng)理解的是，該技術(shù)不限于體素應(yīng)用，對(duì) 于其他基本功能來(lái)說(shuō)也是適當(dāng)?shù)模邕B通域。
因此，由于體素422的值為0，其中LOR 414沒(méi)有通過(guò)施加投影掩模 250來(lái)排除，在重建步驟208體素422仍然沒(méi)有通過(guò)跟蹤LOR 414被更新。 相反，體素424在感興趣區(qū)域119的邊界內(nèi)發(fā)生，因此其值在204沒(méi)有通 過(guò)施加圖像掩模240而設(shè)定為0:因此體素424在重建步驟208通過(guò)跟蹤 LOR 414而更新。如同所理解的那樣，通過(guò)不考慮感興趣區(qū)域119邊界外 的事件且不響應(yīng)于發(fā)生在感興趣區(qū)域119邊界內(nèi)的事件更新位于圖像空間 體積元素外的圖像空間體積元素而減少了在任何給定重建迭代中更新的圖 像元素的數(shù)量，從而縮短了完成正向和反向投影操作所需的時(shí)間，由此縮 短了重建時(shí)間并提供了高效的優(yōu)點(diǎn)。
在一個(gè)方面，如上所述的圖像掩模240施加歩驟204和投影掩模250 施加步驟206的相對(duì)順序是不需要的，這些步驟的順序可以顛倒。在另一 方面，圖像掩模240在射線跟蹤迭代之前可施加于所有的圖像域元素，提 供對(duì)所有圖像域元素的前期過(guò)濾(priorfiltering)并由此將體素420的值設(shè) 定為0。備選技術(shù)可以推遲施加圖像掩模240，直到在施加了投影掩模250 之后通過(guò)對(duì)一個(gè)或多個(gè)LOR的跟蹤選擇了用于更新的體素的時(shí)候由此， 如果確定沒(méi)有LOR通過(guò)體素420，則體素420不與圖像掩模240比較并且 其值不被設(shè)定為0。此外，在另一方面，在重建步驟208期間可以施加兩種 掩模240、 250或者其中之一。
圖5示出了施加于多個(gè)列表模式LOR事件數(shù)據(jù)212的重建技術(shù)。在502，圖像矩陣被初始化，其中，落到圖像掩模240外的體積圖像元素的值設(shè)定 為0。在504，重建迭代被啟動(dòng)。然后在506選擇LOR并在508將其與投 影掩模250進(jìn)行比較。如果LOR沒(méi)有在投影掩模250內(nèi)，則在510，通過(guò) 進(jìn)一步處理排除該LOR。在另一方面，如果TOF信息指示LOR表示沒(méi)有 發(fā)生在投影掩模250中的湮滅事件，則在510，通過(guò)進(jìn)一步處理排除LOR。 或者，如果如在508確定的那樣，LOR在投影掩模250中，和/或如果TOF 信息指示比LOR表示湮滅事件發(fā)生在投影掩模250中的邊界概率值大的概 率，則LOR作為重建的一部分被處理。如512指示的，在射線跟蹤過(guò)程期 間僅僅更新那些值比0大的圖像像素。
如同步驟516所反映的，如果所有的LOR都沒(méi)有被選擇，則處理返回 到步驟506并且下一個(gè)LOR被選擇。如同步驟520所反映的，每個(gè)LOR 通過(guò)連續(xù)迭代再次被選擇用于步驟504、 506、 508、 510或512和516，直 到對(duì)象估計(jì)收斂，已經(jīng)執(zhí)行了需要的迭代數(shù)或者在522重建終止為止。最 近的對(duì)象估計(jì)在520變成最終對(duì)象估計(jì)。最終對(duì)象估計(jì)被存儲(chǔ)在合適的存 儲(chǔ)器中并可由操作員控制臺(tái)計(jì)算機(jī)128得到，用于進(jìn)一步顯示、處理和/或 分析。重建的圖像數(shù)據(jù)還可由其他與掃描儀相關(guān)的或者可訪問(wèn)通用網(wǎng)絡(luò)(諸 如影像存檔和通信(PACS)系統(tǒng)、醫(yī)院信息系統(tǒng)/放射信息系統(tǒng)(HIS/RIS)， 因特網(wǎng)或者類(lèi)似網(wǎng)絡(luò))的計(jì)算機(jī)得到。
圖6示出了施加于多個(gè)列表模式事件212的另一重建技術(shù)。在602，圖 像矩陣被初始化，其中將矩陣中落在圖像掩模240外的每個(gè)體積圖像元素 的值設(shè)定為0。接著，在604將投影掩模250施加于每個(gè)事件，以識(shí)別在對(duì) 象118或者感興趣區(qū)域119邊界外發(fā)生的那些事件。因此，事件212經(jīng)過(guò) 投影掩模250被過(guò)濾，并且在重建中僅僅使用那些發(fā)生在對(duì)象118或者感 興趣區(qū)域119邊界內(nèi)的事件。
在步驟 606啟動(dòng)重建迭代。在608選擇每個(gè)事件以便跟蹤。并且僅僅 值比0大的圖像元素通過(guò)在610對(duì)所選擇事件進(jìn)行的射線跟蹤而被更新。
如由步驟612所反映的，在608選擇每個(gè)事件以便在610更新非零圖 像元素，直到選擇了所有事件為止。如由步驟614所反映的，再次選擇每 個(gè)事件用于額外的迭代，直到對(duì)象估計(jì)收斂，已經(jīng)執(zhí)行了需要的迭代數(shù)， 或者在616終止重建為止。在614最近的對(duì)象估計(jì)變成如上述關(guān)于步驟520所探討的那樣可以得到的最后的對(duì)象估計(jì)。
雖然己經(jīng)討論了 CT成像，由此進(jìn)一步提供了用于確定圖像掩模240 和投影掩模250的解剖對(duì)象信息，應(yīng)當(dāng)理解，也可利用其他非PET成像模 態(tài)技術(shù)來(lái)采集解剖對(duì)象信息。例如，可省略掃描儀100的CT部分，并用另 一種成像設(shè)備諸如核磁共振(MR)掃描儀來(lái)代替?；蛘?，可通過(guò)與PET 掃描架部分102關(guān)聯(lián)的發(fā)射源提供衰減或者解剖信息，例如通過(guò)諸如核磁 共振(MR)分辨技術(shù)。
上述本發(fā)明的實(shí)施方式明確地體現(xiàn)在存儲(chǔ)在合適的存儲(chǔ)設(shè)備140中的 計(jì)算機(jī)程序中，并可為系統(tǒng)IOO或者重建器129所利用。典型機(jī)器可讀存 儲(chǔ)介質(zhì)包括但不限于固定硬件設(shè)備、光盤(pán)、磁帶、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，諸如 只讀存儲(chǔ)器(ROM)、可編程存儲(chǔ)器(PROM)等。包括計(jì)算機(jī)可讀代碼的 存儲(chǔ)器140通過(guò)執(zhí)行直接來(lái)自存儲(chǔ)器140的所述代碼或者通過(guò)從一個(gè)存儲(chǔ) 設(shè)備復(fù)制到另一個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備，或者通過(guò)將代碼傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)用于遠(yuǎn)程執(zhí)行而 被利用。存儲(chǔ)器140可以包括一個(gè)或多個(gè)固定和/或可移動(dòng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備諸 如軟盤(pán)或者CDROM，或者其可以由一些其它類(lèi)型的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)通 信設(shè)備組成。計(jì)算機(jī)程序可裝載到計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中，以構(gòu)成用于執(zhí)行上 述技術(shù)的處理器。計(jì)算機(jī)程序包括當(dāng)由處理器讀取或執(zhí)行時(shí)使處理器執(zhí)行 執(zhí)行本發(fā)明的步驟或者成分所必需的步驟的命令。
已經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述。當(dāng)然，在閱讀和理解前 述說(shuō)明書(shū)的基礎(chǔ)上，可進(jìn)行其他修改和變化。本發(fā)明被解釋為包括所有這 些修改和變化，只要它們落入所附權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種用于對(duì)在對(duì)象的正電子發(fā)射斷層攝影掃描期間采集的列表模式數(shù)據(jù)進(jìn)行重建的方法，所述數(shù)據(jù)包括指示多個(gè)所探測(cè)的正電子湮滅事件的信息，所述方法包括識(shí)別在感興趣區(qū)域中發(fā)生的所探測(cè)的列表模式事件；使用包括射線跟蹤操作的迭代重建技術(shù)對(duì)所識(shí)別的列表模式事件進(jìn)行重建，以生成指示所述感興趣區(qū)域的斷層攝影數(shù)據(jù)，其中，所述射線跟蹤操作僅僅跟蹤位于所述感興趣區(qū)域中的圖像矩陣元素；和生成指示所述斷層攝影數(shù)據(jù)的圖像。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括定義與所述感興趣區(qū)域相關(guān)的 投影掩模的步驟；其中，識(shí)別在感興趣區(qū)域中發(fā)生的所探測(cè)的列表模式事件的所述步驟 包括將所述投影掩模施加于所述多個(gè)所探測(cè)的正電子湮滅事件。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括如下步驟 定義與所述感興趣區(qū)域相關(guān)的圖像掩模；和通過(guò)將界外值指定給位于所述感興趣區(qū)域外的圖像矩陣元素，使用所 述圖像掩模來(lái)識(shí)別位于所述感興趣區(qū)域內(nèi)的圖像矩陣元素。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，定義圖像掩模的所述步驟包括 如下步驟獲得指示所述對(duì)象的非PET成像模態(tài)掃描數(shù)據(jù)；將所述非PET成像模態(tài)掃描數(shù)據(jù)映射到PET圖像元素維數(shù)中；和分割所映射的非PET成像模態(tài)掃描圖像數(shù)據(jù)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，定義投影掩模的所述步驟包括 如下步驟獲得指示所述對(duì)象的非PET成像模態(tài)掃描數(shù)據(jù)；將所述非PET成像模態(tài)掃描數(shù)據(jù)正向投影到投影空間中；和 對(duì)所述正向投影的數(shù)據(jù)進(jìn)行閾值比較。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述投影掩模和所述圖像掩模都比所述感興趣區(qū)域大。
7、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述多個(gè)正電子湮滅事件包括 多個(gè)列表模式LOR，并且所述重建步驟還包括如下步驟確定LOR是否位于所述投影掩模中；并且如果所述LOR位于所述投影掩模中，則使用所述LOR跟蹤不具有所 述界外值的圖像元素。
8、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述多個(gè)正電子湮滅事件包括 具有TOF信息的多個(gè)列表模式LOR，并且所述重建步驟還包括如下步驟使用所述TOF信息來(lái)確定由LOR表示的湮滅事件位于所述投影掩模中 的發(fā)生概率；和如果所述發(fā)生概率指示由所述LOR表示的所述湮滅事件位于所述投影 掩模中，則使用所述LOR跟蹤不具有所述界外值的圖像元素。
9、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，對(duì)所識(shí)別的列表模式事件進(jìn)行 重建的所述步驟包括如下步驟-使用湮滅事件TOF信息來(lái)確定由LOR表示的事件位于所述投影掩模中 的發(fā)生概率；禾口如果所述發(fā)生概率指示由所述LOR表示的所述湮滅事件位于所述投影 掩模中，則使用所述LOR跟蹤位于所述感興趣區(qū)域中的圖像元素。
10、 一種用于對(duì)在對(duì)象的正電子發(fā)射斷層攝影掃描期間采集的列表模 式數(shù)據(jù)進(jìn)行重建的設(shè)備，所述數(shù)據(jù)包括指示多個(gè)所探測(cè)的正電子湮滅事件 的信息，所述設(shè)備包括重建裝置(129)，配置為識(shí)別在感興趣區(qū)域中發(fā)生的所探測(cè)的列表模3式事件；所述重建裝置(129)還配置為使用包括射線跟蹤操作的迭代重建技術(shù) 對(duì)所識(shí)別的列表模式事件進(jìn)行重建，以生成指示所述感興趣區(qū)域的斷層攝 影數(shù)據(jù)，其中，所述射線跟蹤操作僅僅跟蹤位于所述感興趣區(qū)域中的圖像 矩陣元素；和顯示部件(128)，用于生成指示所述斷層攝影數(shù)據(jù)的圖像。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中，所述重建裝置(129)還配 置為定義與所述感興趣區(qū)域相關(guān)的投影掩模；和通過(guò)將所述投影掩模施加于所述多個(gè)所探測(cè)的正電子湮滅事件，識(shí)別 在感興趣區(qū)域中發(fā)生的所探測(cè)的列表模式事件。
12、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，所述重建裝置(129)還配 置為定義與所述感興趣區(qū)域相關(guān)的圖像掩模；禾口通過(guò)將界外值指定給位于所述感興趣區(qū)域外的圖像矩陣元素，使用所 述圖像掩模來(lái)識(shí)別位于所述感興趣區(qū)域內(nèi)的圖像矩陣元素。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，還包括非PET成像模態(tài)數(shù)據(jù)采集系 統(tǒng)(122)，其中，所述重建裝置(129)還配置為通過(guò)如下步驟定義所述圖 像掩模-將從所述非PET成像模態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(122)接收的指示所述對(duì)象的 非PET成像模態(tài)掃描數(shù)據(jù)映射到PET圖像元素維數(shù)中；和 分割所映射的非PET成像模態(tài)掃描數(shù)據(jù)。
14、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，還包括非PET成像模態(tài)數(shù)據(jù)采集系 統(tǒng)(122)，其中，所述重建裝置(129)還配置為通過(guò)如下步驟定義所述投 影掩模將從所述非PET成像模態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(122)接收的指示所述對(duì)象的非PET成像模態(tài)掃描數(shù)據(jù)正向投影到投影空間中；禾口 對(duì)所述正向投影的數(shù)據(jù)進(jìn)行閾值比較。
15、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中，所述投影掩模和所述圖像掩 模都比所述感興趣區(qū)域大。
16、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中，所述重建裝置(129)配置 為通過(guò)如下步驟對(duì)列表模式LOR數(shù)據(jù)進(jìn)行重建確定LOR是否位于所述投影掩模中；并且如果所述LOR位于所述投影掩模中，則使用所述LOR跟蹤不具有所 述界外值的圖像元素。
17、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中，所述重建裝置(129)配置 為通過(guò)如下步驟對(duì)列表模式LOR數(shù)據(jù)進(jìn)行重建使用所述TOF信息來(lái)確定由LOR表示的湮滅事件位于所述投影掩模中 的發(fā)生概率；和如果所述發(fā)生概率指示由所述LOR表示的所述湮滅事件位于所述投影 掩模中，則使用所述LOR跟蹤不具有所述界外值的圖像元素。
18、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，所述重建裝置(129)還配 置為通過(guò)如下步驟對(duì)所識(shí)別的列表模式事件進(jìn)行重建使用湮滅事件TOF信息來(lái)確定由LOR表示的事件位于所述投影掩模中 的發(fā)生概率；和如果所述發(fā)生概率指示由所述LOR表示的所述湮滅事件位于所述投影 掩模中，則使用所述LOR跟蹤位于所述感興趣區(qū)域中的圖像元素。
19、 一種制造品(140)，包括計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)，在所述介質(zhì)中具有計(jì) 算機(jī)可讀程序，其中當(dāng)在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行時(shí)，所述計(jì)算機(jī)可讀程序通過(guò)如下 步驟使所述計(jì)算機(jī)對(duì)在對(duì)象的正電子發(fā)射斷層攝影掃描期間采集的列表模 式數(shù)據(jù)進(jìn)行重建，所述列表模式數(shù)據(jù)包括指示多個(gè)所探測(cè)的正電子湮滅事件的信息識(shí)別在感興趣區(qū)域中發(fā)生的所探測(cè)的列表模式事件；使用包括射線跟蹤操作的迭代重建技術(shù)對(duì)所識(shí)別的列表模式事件進(jìn)行 重建，以生成指示所述感興趣區(qū)域的斷層攝影數(shù)據(jù)，其中，所述射線跟蹤 操作僅僅跟蹤位于所述感興趣區(qū)域中的圖像矩陣元素；和生成指示所述斷層攝影數(shù)據(jù)的圖像。
20、 根據(jù)權(quán)利要求19所述的制造品(140)，其中，當(dāng)在所述計(jì)算機(jī)上 執(zhí)行時(shí)，所述計(jì)算機(jī)可讀程序還使所述計(jì)算機(jī)定義與所述感興趣區(qū)域相關(guān) 的投影掩模；其中，所述計(jì)算機(jī)還通過(guò)將所述投影掩模施加于所述多個(gè)所探測(cè)的正 電子湮滅事件，識(shí)別在感興趣區(qū)域中發(fā)生的所探測(cè)的列表模式事件。
21、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的制造品(140)，其中，當(dāng)在所述計(jì)算機(jī)上 執(zhí)行時(shí)，所述計(jì)算機(jī)可讀程序還使所述計(jì)算機(jī)定義與所述感興趣區(qū)域相關(guān)的圖像掩模；和通過(guò)將界外值指定給位于所述感興趣區(qū)域外的圖像矩陣元素，使用所 述圖像掩模來(lái)識(shí)別位于所述感興趣區(qū)域內(nèi)的圖像矩陣元素。
22、 根據(jù)權(quán)利要求21所述的制造品(140)，其中，當(dāng)在所述計(jì)算機(jī)上 執(zhí)行時(shí)，所述計(jì)算機(jī)可讀程序還使所述計(jì)算機(jī)通過(guò)如下步驟定義所述圖像 掩模將從非PET成像模態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(122)接收的指示所述對(duì)象的非 PET成像模態(tài)掃描數(shù)據(jù)映射到PET圖像元素維數(shù)中；和 分割所映射的非PET成像模態(tài)掃描數(shù)據(jù)。
23、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的制造品(140)，其中，當(dāng)在所述計(jì)算機(jī)上 執(zhí)行時(shí)，所述計(jì)算機(jī)可讀程序還使所述計(jì)算機(jī)通過(guò)如下步驟定義所述投影 掩模將從非PET成像模態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(122)接收的指示所述對(duì)象的非PET成像模態(tài)掃描數(shù)據(jù)正向投影到投影空間中；禾口 對(duì)所述正向投影的數(shù)據(jù)進(jìn)行閾值比較。
24、 根據(jù)權(quán)利要求21所述的制造品(140)，其中，當(dāng)在所述計(jì)算機(jī)上 執(zhí)行時(shí)，所述計(jì)算機(jī)可讀程序還使所述計(jì)算機(jī)將所述投影掩模和所述圖像 掩模定義得都比所述感興趣區(qū)域大。
25、 根據(jù)權(quán)利要求21所述的制造品(140)，其中，當(dāng)在所述計(jì)算機(jī)上 執(zhí)行時(shí)，所述計(jì)算機(jī)可讀程序還使所述計(jì)算機(jī)通過(guò)如下步驟對(duì)LOR數(shù)據(jù)進(jìn) 行重建確定LOR是否位于所述投影掩模中；并且如果所述LOR位于所述投影掩模中，則使用所述LOR跟蹤不具有所 述界外值的圖像元素。
26、 根據(jù)權(quán)利要求21所述的制造品(140)，其中，當(dāng)在所述計(jì)算機(jī)上 執(zhí)行時(shí)，所述計(jì)算機(jī)可讀程序還使所述計(jì)算機(jī)通過(guò)如下步驟對(duì)包括TOF信 息的LOR數(shù)據(jù)進(jìn)行重建使用所述TOF信息來(lái)確定由LOR表示的湮滅事件位于所述投影掩模中 的發(fā)生概率；和如果所述發(fā)生概率指示由所述LOR表示的所述湮滅事件位于所述投影 掩模中，則使用所述LOR跟蹤不具有所述界外值的圖像元素。
27、 根據(jù)權(quán)利要求21所述的制造品(140)，其中，當(dāng)在所述計(jì)算機(jī)上 執(zhí)行時(shí)，所述計(jì)算機(jī)可讀程序還使所述計(jì)算機(jī)通過(guò)如下步驟對(duì)所識(shí)別的列 表模式事件進(jìn)行重建使用湮滅事件TOF信息來(lái)確定由LOR表示的事件位于所述投影掩模中 的發(fā)生概率；和如果所述發(fā)生概率指示由所述LOR表示的所述湮滅事件位于所述投影 掩模中，則使用所述LOR跟蹤位于所述感興趣區(qū)域中的圖像元素。
全文摘要
提供了用于對(duì)對(duì)象的正電子發(fā)射斷層攝影掃描期間采集的列表模式數(shù)據(jù)進(jìn)行重建的方法和設(shè)備，所述數(shù)據(jù)包括指示多個(gè)所探測(cè)的正電子湮滅事件的信息。識(shí)別在感興趣的區(qū)域中發(fā)生的所探測(cè)的事件；使用包括射線跟蹤操作的迭代重建技術(shù)重建所識(shí)別的事件，以生成指示感興趣區(qū)域的體積數(shù)據(jù)，其中射線跟蹤操作僅僅跟蹤定位在感興趣區(qū)域中的圖像矩陣元素；和生成指示體積數(shù)據(jù)的人類(lèi)可讀圖像。另一方面，定義與感興趣區(qū)域相關(guān)的圖像掩模和投影掩模；定位在感興趣區(qū)域中的圖像矩陣元素通過(guò)施加圖像掩模來(lái)確定；并且在感興趣區(qū)域中發(fā)生的所探測(cè)事件通過(guò)施加投影掩模來(lái)識(shí)別。
文檔編號(hào)G06T11/00GK101305297SQ200680041671
公開(kāi)日2008年11月12日 申請(qǐng)日期2006年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月10日
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