專利名稱：輻射治療中的運動校正的制作方法
輻射治療中的運動校正本申請涉及診斷成像領(lǐng)域。本發(fā)明尤其適于與組合式X射線計算機(jī)斷層攝影(CT)掃描器和發(fā)射斷層攝影掃描器結(jié)合使用，所述發(fā)射斷層攝影諸如是正電子發(fā)射斷層攝影(PET)和單光子發(fā)射計算機(jī)斷層攝影(SPECT)。在診斷核成像中，隨著放射性核素通過患者的血流來研究放射性核素分布，以對循環(huán)系統(tǒng)成像，或者對積聚所注入的放射性藥劑的特定器官成像。在單光子發(fā)射計算機(jī)斷層攝影(SPECT)中，使用一個或多個輻射探測器，通稱為伽馬(ga_a)照相機(jī)，通過由放射性衰變事件導(dǎo)致的輻射發(fā)射來探測放射性藥劑。通常，每個伽馬照相機(jī)都包括輻射探測器陣列和設(shè)置于輻射探測器陣列前方的蜂房型準(zhǔn)直器。蜂房型準(zhǔn)直器界定線性或小角度圓錐視線，使得所探測的輻射包括投影數(shù)據(jù)。如果在一定范圍的視角上，例如在180°或360°角范圍上移動伽馬照相機(jī)，那么可以利用濾波反向投影、期望值最大化或者另一種成像技術(shù)將所得的投影數(shù)據(jù)重建成患者體內(nèi)放射性藥劑分布的圖像。有利地，可以設(shè)計放射性藥劑以使其集中在選定組織中，從而提供那些選定組織的優(yōu)先成像。 在正電子發(fā)射斷層攝影(PET)中，放射性藥劑的放射性衰變事件產(chǎn)生正電子。每個正電子與電子交互作用以產(chǎn)生正電子-電子湮滅事件，該湮滅事件發(fā)射兩個反向的伽馬射線。使用符合(coincidence)探測電路,圍繞成像患者的福射探測器的環(huán)形陣列探測與正電子-電子湮滅相對應(yīng)的符合反向伽馬射線事件。連接兩個符合探測的響應(yīng)線(LOR)包含正電子-電子湮滅事件的位置。這樣的響應(yīng)線類似于投影數(shù)據(jù)，并且能夠被重建以產(chǎn)生二維或三維圖像。在飛行時間PET (TOF-PET)中，使用兩個符合Y射線事件的探測之間的小時間差異來沿著LOR (響應(yīng)線)定位湮滅事件。SPECT和PET兩種成像技術(shù)都有一個問題，即，放射性核素與探測器之間由患者的解剖結(jié)構(gòu)造成的光子吸收和散射使所得的圖像失真。為了獲得更為準(zhǔn)確的核圖像，利用透射計算機(jī)斷層攝影技術(shù)進(jìn)行直接透射輻射測量。透射數(shù)據(jù)用于構(gòu)造整個身體內(nèi)的密度差的衰減圖并用于校正所發(fā)射光子的吸收。在過去，放射性同位素線或點源與探測器相對放置，使得探測器能夠收集透射數(shù)據(jù)。在有和無患者時，兩個值的比率用于校正不均勻密度，這可能導(dǎo)致圖像噪聲、圖像偽影、圖像失真，并可能掩蓋重要特征。另一種技術(shù)使用X射線CT掃描數(shù)據(jù)生成更準(zhǔn)確的衰減圖。由于與軟組織相比，X射線和伽馬射線兩者都受到硬組織，諸如骨骼甚至合成材料植入物的更強的衰減，所以可以使用CT數(shù)據(jù)來估計放射性藥劑所發(fā)射的伽馬射線的衰減圖。通常，在所發(fā)射伽馬射線的適當(dāng)能量下，使用取決于能量的縮放因子將CT像素值(單位Hounsfield (HU))轉(zhuǎn)換成線性衰減系數(shù)(LAC)。在過去，核掃描器和CT掃描器以固定的關(guān)系彼此相鄰地永久安裝，并共享公共的患者支撐物。將患者從CT掃描器的檢查區(qū)域平移到核掃描器的檢查區(qū)域。然而，由于患者的潛在移動或者CT掃描器和核掃描器之間的重新定位，這種技術(shù)在核圖像和CT圖像之間的對準(zhǔn)方面帶來不確定性。為了消除對準(zhǔn)問題，當(dāng)前的系統(tǒng)將CT和核成像系統(tǒng)安裝到公共的掃描架。然而，該設(shè)計意味著掃描架的速度限于每次旋轉(zhuǎn)數(shù)十秒。如果患者在CT采集期間屏息，可以在CT數(shù)據(jù)中消除或減少運動。這出現(xiàn)了一個問題，即核成像采集時間比屏息以生成充分多數(shù)據(jù)更長。因此，患者自由呼吸。在屏息CT掃描期間患者的幾何性質(zhì)與自由呼吸的核掃描的幾何性質(zhì)不匹配。這會導(dǎo)致重建偽影，因為在衰減圖與采集核數(shù)據(jù)的若干分鐘內(nèi)所采集的發(fā)射數(shù)據(jù)之間，尤其是在運動更大的區(qū)域中，例如隔膜、心壁等中，存在不匹配。本申請?zhí)峁┝艘环N對核成像中運動對象的衰減和散射校正的新的改進(jìn)的方法和設(shè)備，其克服了上述問題和其他問題。根據(jù)一個方面，提供了一種用于生成運動模型的方法。在感興趣對象的多個運動階段期間采集解剖投影圖像數(shù)據(jù)集。將所采集的解剖投影圖像數(shù)據(jù)集重建成運動平均的解剖圖像表示。基于所述運動平均的體積圖像表示使運動模型的幾何性質(zhì)適配所述感興趣對象的幾何性質(zhì)。在所述多個運動階段利用運動模型從所述運動平均的解剖圖像表示來模擬解剖投影圖像數(shù)據(jù)?；谒杉慕馄释队皥D像數(shù)據(jù)集和所模擬的解剖圖像數(shù)據(jù)之間的差異來更新所述運動模型。根據(jù)另一方面，一種被配置成執(zhí)行用于生成運動模型的方法的處理器。 根據(jù)另一方面，一種診斷成像系統(tǒng)，包括斷層攝影掃描器，所述斷層攝影掃描器連續(xù)生成解剖和功能圖像數(shù)據(jù)集。所述診斷成像系統(tǒng)包括被編程控制以執(zhí)行生成運動模型的方法的一個或多個處理器。根據(jù)另一方面，一種診斷成像系統(tǒng)，包斷層攝影掃描器，所述斷層攝影掃描器生成感興趣對象的解剖和功能圖像數(shù)據(jù)集。解剖重建單元將所述解剖投影圖像數(shù)據(jù)集重建成運動平均的解剖圖像表示。適配單元基于所述運動平均的體積圖像表示使運動模型適配所述感興趣對象的幾何性質(zhì)。模擬單元在所述多個運動階段利用運動模型從所述運動平均的解剖圖像表示來模擬解剖投影圖像數(shù)據(jù)。比較單元確定所采集的解剖投影圖像數(shù)據(jù)集與所模擬的解剖圖像數(shù)據(jù)之間的差異。運動模型更新單元基于由所述比較單元確定的差異來更新所述運動模型。一個優(yōu)點在于，可以在多個運動階段內(nèi)采集感興趣對象的圖像數(shù)據(jù)。另一優(yōu)點在于，針對采集運動中的感興趣對象的圖像數(shù)據(jù)，改善了信噪比(SNR)。另一優(yōu)點在于，可以在斷層攝影掃描器的掃描架旋轉(zhuǎn)期間采集感興趣對象的圖像數(shù)據(jù)。另一優(yōu)點在于，在采集投影數(shù)據(jù)期間減少了受檢者的輻射暴露。另一優(yōu)點在于，可以針對感興趣對象的各個運動階段采集用于校正發(fā)射數(shù)據(jù)的校正數(shù)據(jù)。在閱讀和理解下文的詳細(xì)描述之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到本發(fā)明的其他優(yōu)點。本發(fā)明可以采用各種部件和部件布置，以及各種步驟和步驟安排的形式。附圖僅用于圖示說明優(yōu)選實施例，而不應(yīng)被解釋為限制本發(fā)明。圖I是具有運動建模單元的組合式SPECT/CT單掃描架系統(tǒng)的示意圖；以及圖2是用于生成運動模型的方法的流程圖。參考

圖1，診斷成像系統(tǒng)10同時和/或獨立地執(zhí)行X射線計算機(jī)斷層攝影(XCT)和核成像，諸如PET或SPECT。成像系統(tǒng)10包括界定患者接收膛14的靜止外殼12。由外殼12支撐的可旋轉(zhuǎn)掃描架16布置在膛的周圍，以界定公共檢查區(qū)域18。沿縱向和/或垂直地調(diào)節(jié)支撐待成像和/或檢查的患者或受檢者22的患者支撐物20,以實現(xiàn)患者在檢查區(qū)域中的期望定位。為了提供XCT成像能力，安裝在可旋轉(zhuǎn)掃描架16上的X射線組件24包括諸如X射線管的X射線源26和準(zhǔn)直器或光閥(shutter)組件28。準(zhǔn)直器將來自X射線源26的輻射準(zhǔn)直成錐形或楔形射束、一個或多個基本平行的扇形射束等。光閥使射束選通和關(guān)閉。X射線探測器30，諸如固態(tài)、平板探測器，安裝在可旋轉(zhuǎn)掃描架16上，并與輻射組件24相對。在掃描架旋轉(zhuǎn)時，X射線組件24和探測器30 —致繞檢查區(qū)域18旋轉(zhuǎn)以采集跨越半轉(zhuǎn)、完整360°旋轉(zhuǎn)、多轉(zhuǎn)或更小弧的XCT投影數(shù)據(jù)。每個XCT投影都指示沿X射線組件24和X射線探測器30之間的線性路徑的X射線衰減。所采集的XCT投影數(shù)據(jù)被存儲在數(shù)據(jù)緩存器32中并由XCT重建處理器34處理成XCT圖像表示，然后存儲在XCT圖像存儲器36中。結(jié)合到一起，X射線源、準(zhǔn)直器/光閥組件、探測器和重建處理器界定了用于生成解剖圖像的模塊(means)。為了提供功能性核成像能力，將至少兩個核探測器頭40a、40b，諸如單光子發(fā)射斷層攝影(SPECT)探測器，可活動地安裝到旋轉(zhuǎn)掃描架16上。安裝X射線組件24和核探測器 頭40a、40b允許在無需移動患者22的情況下由兩種模態(tài)對檢查區(qū)域18成像。在一個實施例中，探測器頭由安裝到旋轉(zhuǎn)掃描架16的機(jī)器人組件(未示出)可移動地支撐。機(jī)器人組件能夠繞著患者22定位探測器頭以采集跨越不同角范圍，例如90°偏移、彼此相對的180°等的視圖。每個SPECT探測器頭都包括準(zhǔn)直器，使得已知每個探測到的輻射事件都沿著可識別的線性或小角度圓錐形視線發(fā)生，從而所采集的輻射包括投影數(shù)據(jù)。所采集的SPECT投影數(shù)據(jù)被存儲在數(shù)據(jù)緩存器42中并由SPECT重建處理器44將其處理成SPECT圖像表示，然后存儲在SPECT圖像存儲器46中。結(jié)合在一起，SPECT探測器頭和SPECT重建處理器界定了用于生成功能圖像的模塊。在另一實施例中，功能性成像模塊包括正電子發(fā)射斷層攝影(PET)探測器。繞著患者接收膛14布置PET探測器的一個或多個環(huán)，以從其中接收伽馬輻射。所探測到的符合輻射事件對界定PET投影數(shù)據(jù)，PET投影數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)緩存器中并由PET重建處理器處理成PET圖像表示，然后存儲在PET圖像存儲器中。結(jié)合在一起，PET探測器環(huán)和PET重建處理器界定了用于生成功能圖像的模塊。通常，在功能性核成像中，從受檢者的透射數(shù)據(jù)生成衰減圖。衰減圖用于校正所采集的功能性投影數(shù)據(jù)的衰減，即本來會包括在功能圖像中的光子，由于密度更大的組織吸收更多的發(fā)射光子，造成圖像變化。在多掃描架系統(tǒng)中，在屏息采集期間從解剖成像系統(tǒng)采集透射數(shù)據(jù)。然后將受檢者重新定位到功能性成像系統(tǒng)中，功能性成像系統(tǒng)通常與解剖成像系統(tǒng)相鄰并共享同一患者支撐物。即使在兩個成像系統(tǒng)彼此非常接近時，也可能發(fā)生重新定位誤差，這降低了衰減圖的精確度。此外，功能性成像時間充分長，持續(xù)若干個呼吸周期。另一方面，可以在充分短的時間內(nèi)生成解剖圖像，可以在單次屏息期間生成解剖圖像。然而，因為在呼吸階段的整個范圍內(nèi)生成功能圖像數(shù)據(jù)；而解剖圖像數(shù)據(jù)是在單次呼吸階段中生成的，所以解剖和功能圖像表示并非在所有呼吸階段中都匹配。這會導(dǎo)致圖像偽影。為了克服這些問題，從解剖圖像數(shù)據(jù)生成感興趣對象的運動模型。利用運動模型生成針對感興趣對象的每個運動階段的衰減圖。
繼續(xù)參考圖1，由控制器50操作診斷成像掃描器以執(zhí)行成像序列。在將受檢者定位在檢查區(qū)域18中之后，在對象經(jīng)歷多個階段的呼吸或其他運動的同時，例如在對象經(jīng)歷呼吸周期的同時，利用解剖圖像生成模塊，成像序列在多個投影角采集感興趣對象的投影成像數(shù)據(jù)集。在數(shù)據(jù)緩存器32中存儲所采集的解剖圖像投影數(shù)據(jù)集。解剖重建處理器34從所采集的解剖投影圖像數(shù)據(jù)集重建至少一個運動平均的解剖體積表示。在解剖圖像存儲器36中存儲重建的運動平均的解剖體積表示。由于解剖圖像投影數(shù)據(jù)是在多個運動階段期間采集的，所以所得的運動平均的體數(shù)據(jù)表示是感興趣對象的模糊圖像。例如，如果感興趣對象是位于一個肺中的腫瘤，它將由于呼吸而經(jīng)歷周期運動。與在單次屏息中旋轉(zhuǎn)掃描架以收集完整的數(shù)據(jù)集的屏息成像序列不同，本裝置允許受檢者在采集期間自由呼吸以適應(yīng)單次旋轉(zhuǎn)長于典型屏息的掃描架16。從運動平均的體數(shù)據(jù)表示，感興趣對象的模糊表面或邊界表示感興趣對象的運動階段。因此，界定用于適配的模塊的適配單元50基于運動平均的體數(shù)據(jù)表示自動或半自動地使運動模型適配感興趣對象的幾何性質(zhì)。適配單元包括一般運動模型的庫，例如，基于 非均勻有理B樣條(NURBS)的核計算機(jī)軸向斷層攝影(NCAT)和X射線計算機(jī)軸向斷層攝影(XCAT)計算體模，基于感興趣對象的幾何性質(zhì)從其確定最佳匹配。利用已知的分割和/或擬合方法，諸如針對三維(3D)區(qū)域的多邊形網(wǎng)格或點云(CoP)擬合方案，將所確定的最佳匹配運動模型擬合到感興趣對象的幾何性質(zhì)，適配單元利用來自運動平均的解剖圖像表示、解剖成像掃描的持續(xù)時間和/或與解剖圖像投影數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的時間戳的其模糊邊界確定感興趣對象的運動階段。界定了用于模擬的模塊的模擬單元52，基于運動模型生成虛擬解剖投影圖像數(shù)據(jù)。在本領(lǐng)域中已知用于生成3D患者圖像或模型的二維(2D)解剖投影數(shù)據(jù)的模擬方法，例如基于蒙特卡洛(MC)的方法，包括康普頓和/或瑞利散射建模等。界定了用于比較的模塊的比較單元54，通過基于解剖圖像的虛擬二維(2D)投影與在已知呼吸階段中在對應(yīng)角度實際采集的2D解剖投影圖像數(shù)據(jù)之間的差異生成在每個投影角的變形場，來比較虛擬和實際采集的解剖投影圖像數(shù)據(jù)。通過分析虛擬和所采集的解剖圖像或投影之間的差異，比較單元導(dǎo)出每個投影角的2D變形場。比較可以以基于界標(biāo)的變形計算或2D彈性對準(zhǔn)計算為基礎(chǔ)，在基于界標(biāo)的變形計算中，針對每個投影角計算每個界標(biāo)的運動的兩個分量，2D彈性對準(zhǔn)計算計算每個投影角的2D變形矢量場。界定了用于幾何校正的模塊的幾何校正單元56，組合在所有投影角的2D變形場以形成相容(consistent)的3D變形場。幾何校正單元執(zhí)行的組合通過導(dǎo)出最可能的3D變形場，可以基于最大似然(ML)運動模型，最可能的3D變形場最好地解釋了所觀測到的2D變形，或者可以基于純幾何方法，這種方法在不同視角中求解個體界標(biāo)投影線的3D交點。幾何校正單元確定每個運動階段對運動模型的幾何校正，以便使所采集的解剖投影圖像數(shù)據(jù)與模擬的投影圖像數(shù)據(jù)之間的差異最小化。適配單元50施加幾何校正，使得運動模型與感興趣對象的幾何性質(zhì)一致。結(jié)合在一起，適配單元50、模擬單元52、比較單元54和幾何校正單元56界定了用于生成運動模型的模塊。迭代地重復(fù)生成運動模型，直到達(dá)到預(yù)選的品質(zhì)因數(shù)或停止標(biāo)準(zhǔn)。一旦生成了達(dá)標(biāo)的運動模型，掃描器控制器繼續(xù)成像序列以在對象經(jīng)歷多個運動階段的同時利用功能圖像生成模塊采集感興趣對象的功能性成像數(shù)據(jù)集?；蛘撸梢耘c解剖圖像投影數(shù)據(jù)同時生成功能性成像數(shù)據(jù)并加以存儲，直到生成3D運動模型。通常，為待成像的受檢者注射一種或多種放射性藥劑或放射性同位素示蹤劑。這樣的示蹤劑的范例是Tc-99m、Ga-67、In-Ill和1-123。感興趣對象之內(nèi)存在示蹤劑從感興趣對象生成發(fā)射輻射事件，由核探測器頭40a、40b探測到這種事件。在數(shù)據(jù)緩存器42中存儲所采集的功能圖像數(shù)據(jù)集。界定了用于感測運動的模塊的運動感測裝置60，在采集所述功能圖像數(shù)據(jù)集期間生成運動信號。運動信號指示正在采集功能圖像數(shù)據(jù)的同時感興趣對象的當(dāng)前運動階段。運動感測裝置的范例包括呼吸帶、光學(xué)跟蹤系統(tǒng)、心電圖(ECG)、脈搏計等。所生成的運動信號用于將所采集的功能圖像數(shù)據(jù)分裝(bin)到相等患者幾何性質(zhì)，即相同運動階段的集合中。利用來自運動模型生成模塊的運動模型和所生成的運動信號，界定了用于校正的模塊的校正單元62，針對感興趣對象的每個運動階段校正該功能圖像數(shù)據(jù)集。校正類型的范例包括衰減校正、散射校正、分體積校正等。為了校正衰減，校正單元基于所生成的運動模型為感興趣對象的每個運動階段生成衰減圖。利用衰減圖校正功能圖像數(shù)據(jù)的每種分裝，該衰減圖對應(yīng)于與該分裝相關(guān)聯(lián)的運動階段。因此，校正單元基于所生成的運動模型為感興趣對象的每個運動階段生成散射校正函數(shù)。利用散射校正函數(shù)校正功能圖像數(shù)據(jù)的每 種分裝，該散射校正函數(shù)對應(yīng)于與該分裝相關(guān)聯(lián)的運動階段。校正單元基于所生成的運動模型為感興趣對象的每個運動階段生成標(biāo)準(zhǔn)攝取值(SUV)校正因數(shù)。利用SUV校正因數(shù)校正功能圖像數(shù)據(jù)的種分裝，該SUV校正因數(shù)對應(yīng)于與該分裝相關(guān)聯(lián)的運動階段。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，還想到了用于衰減、散射和分體積校正的其他方法。在更為具體的范例中，運動模型是四維(4D)模型，即針對每次呼吸或其他運動階段的一堆3D衰減圖。在探測器頭收集數(shù)據(jù)時，利用在探測器頭上的位置、探測器頭的角位置和運動階段對每個輻射事件進(jìn)行編碼。在重建期間，針對對應(yīng)的運動階段，通過運動階段對數(shù)據(jù)進(jìn)行分裝，并利用衰減圖加以校正。功能重建處理器44從經(jīng)校正的功能圖像數(shù)據(jù)集重建至少一個功能圖像表示。重建的功能圖像表示存儲在功能圖像存儲器46中。工作站或圖形用戶接口 70包括顯示裝置和用戶輸入裝置，醫(yī)生能夠使用它們選擇掃描序列和規(guī)程、顯示圖像數(shù)據(jù)等。任選的圖像組合器72將解剖圖像表示和功能圖像表示組合成一個或多個組合圖像表示，以同時加以顯示。例如，可以以不同顏色中疊加圖像，可以在解剖圖像表示上疊加功能圖像表示的輪廓或特征，可以在功能圖像表示上疊加解剖圖像表示的分割解剖結(jié)構(gòu)的輪廓或特征，可以以共同的比例尺并排顯示功能和解剖圖像表示，等等。組合圖像存儲在組合圖像存儲器74中。參考圖1，掃描器控制器50包括利用計算機(jī)程序編程程控的處理器(所述計算機(jī)程序被存儲在計算機(jī)可讀介質(zhì)上)，以執(zhí)行根據(jù)圖示的流程圖的方法，該方法可以包括，但不限于，控制功能和解剖成像模塊，即光子發(fā)射斷層攝影掃描器和X射線斷層攝影掃描器。適當(dāng)?shù)挠嬎銠C(jī)可讀介質(zhì)包括光學(xué)、磁性或固態(tài)存儲器，例如CD、DVD、硬盤、軟盤、RAM、閃存
坐寸o根據(jù)圖2，用于生成運動模型的方法包括采集解剖圖像數(shù)據(jù)。將所采集的解剖圖像數(shù)據(jù)重建成解剖圖像表示。使運動模型適配感興趣對象，在解剖圖像表示中突出顯示。通過利用多個運動階段的運動模型模擬所采集的解剖圖像數(shù)據(jù)來生成虛擬解剖圖像數(shù)據(jù)。實際采集的解剖圖像數(shù)據(jù)是要虛擬解剖圖像數(shù)據(jù)。如果實際和虛擬解剖圖像數(shù)據(jù)之間的差異低于閾值或者滿足停止標(biāo)準(zhǔn)，使用運動模型來校正正確的功能圖像數(shù)據(jù)，并從其重建功能圖像表示。如果實際和虛擬解剖圖像數(shù)據(jù)之間的差異不低于閾值或者不滿足停止標(biāo)準(zhǔn) ，基于差異來更新運動模型，并迭代地重復(fù)模擬直到生成適當(dāng)?shù)倪\動模型。已經(jīng)參考優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明。他人在閱讀和理解以上詳細(xì)描述之后可能想到修改和變更。應(yīng)當(dāng)將本發(fā)明解釋為包括所有這樣的修改和變更，只要它們在所附權(quán)利要求或其等價要件的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于生成運動模型的方法，包括 在感興趣對象的多個運動階段期間采集解剖投影圖像數(shù)據(jù)集； 將所述解剖投影圖像數(shù)據(jù)集重建成運動平均的解剖體積圖像表示； 基于所述運動平均的體積圖像表示使運動模型的幾何性質(zhì)適配所述感興趣對象的幾何性質(zhì)； 在所述多個運動階段利用所述運動模型從所述運動平均的解剖圖像表示來模擬所述解剖投影圖像數(shù)據(jù)；以及 基于所采集的解剖投影圖像數(shù)據(jù)集與所模擬的解剖圖像數(shù)據(jù)之間的差異來更新所述運動模型。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，還包括 迭代地重復(fù)模擬所述解剖投影圖像數(shù)據(jù)然后更新所述運動模型的步驟，直到達(dá)到停止標(biāo)準(zhǔn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I和2中的任一項所述的方法，其中，所述解剖投影圖像數(shù)據(jù)集是在多個投影角中的每個處采集的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，更新所述運動模型的步驟還包括 基于在所述投影角中的每個處的所述解剖投影圖像數(shù)據(jù)集與所模擬的解剖投影圖像數(shù)據(jù)集之間的差異來生成在對應(yīng)投影角處的變形場； 組合在每個投影角處的所述變形場以形成三維(3D)變形場；以及 基于所述3D變形場更新所述運動模型的幾何性質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中的任一項所述的方法，還包括 在所述感興趣對象的所述多個運動階段期間采集功能圖像數(shù)據(jù)集； 針對每個運動階段基于所述運動模型校正所述功能圖像數(shù)據(jù)集；以及 將經(jīng)校正的功能圖像數(shù)據(jù)集重建成所述感興趣對象的至少一個經(jīng)校正的功能圖像表/Jn o
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，還包括 在采集所述功能圖像數(shù)據(jù)集期間從運動感測裝置采集運動信號，所述運動信號表征所述感興趣對象的每個運動階段。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，校正所述功能圖像數(shù)據(jù)集的步驟還包括 根據(jù)所采集的運動信號，基于針對每個運動階段的所述3D變形場生成衰減圖；以及 根據(jù)針對每個運動階段的所述衰減圖校正所述功能圖像數(shù)據(jù)集的衰減和散射。
8.根據(jù)權(quán)利要求5-7中的任一項所述的方法，還包括 在所述運動階段中的每個中采集一系列對應(yīng)的解剖和功能圖像；以及 組合每個運動階段中的所述對應(yīng)的解剖和功能圖像。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中的任一項所述的方法，其中 所述解剖投影圖像數(shù)據(jù)集是X射線斷層攝影投影數(shù)據(jù)；并且 所述功能圖像數(shù)據(jù)集是伽馬發(fā)射斷層攝影投影數(shù)據(jù)。
10.一種被配置成執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1-9中的任一項所述的步驟的處理器。
11.一種承載計算機(jī)程序的計算機(jī)可讀介質(zhì)，所述計算機(jī)程序控制處理器，所述處理器控制光子發(fā)射斷層攝影掃描器和X射線斷層攝影掃描器執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1-9中的任一項所述的方法。
12.—種診斷成像系統(tǒng)，包括 斷層攝影掃描器(10)，其連續(xù)生成解剖和功能圖像數(shù)據(jù)集；以及 一個或多個處理器，其被編程控制以執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1-9所述的方法步驟。
13.—種診斷圖像掃描器，包括 斷層攝影掃描器(10)，其在感興趣對象的多個運動階段期間采集解剖投影圖像數(shù)據(jù)集; 解剖重建單元(34)，其將所述解剖投影圖像數(shù)據(jù)集重建成運動平均的解剖圖像表示；適配單元(50)，其基于所述運動平均的體積圖像表示使運動模型適配所述感興趣對象的幾何性質(zhì)； 模擬單元(52)，其在所述多個運動階段利用所述運動模型從所述運動平均的解剖圖像表示來模擬解剖投影圖像數(shù)據(jù)；以及 比較單元(54)，其確定所采集的解剖投影圖像數(shù)據(jù)集與所模擬的解剖圖像數(shù)據(jù)之間的差異；以及 運動模型更新單元(56)，其基于所述比較單元(54)所確定的所述差異來更新所述運動模型。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的診斷圖像掃描器，其中 所述模擬單元(52)迭代地重復(fù)利用經(jīng)更新的運動模型對所述解剖投影圖像數(shù)據(jù)的所述模擬，直到達(dá)到停止標(biāo)準(zhǔn)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13和14中的任一項所述的診斷圖像掃描器，其中，所述斷層攝影掃描器(10)在每個投影角處都采集一次所述解剖投影圖像數(shù)據(jù)集。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的診斷圖像掃描器，其中 所述比較單元(54)基于在所述投影角的每個處的所述解剖投影圖像數(shù)據(jù)集與所模擬的解剖投影圖像數(shù)據(jù)之間的差異來生成在對應(yīng)投影角處的變形場；并且 所述運動模型更新單元(56)組合在每個投影角處的所述變形場以形成三維(3D)變形場并基于所述3D變形場更新所述運動模型的幾何性質(zhì)。
17.根據(jù)權(quán)利要求13-16中的任一項所述的診斷圖像掃描器，其中，所述斷層攝影掃描器(10)在所述感興趣對象的所述多個運動階段期間采集功能圖像數(shù)據(jù)集，所述診斷圖像掃描器還包括 校正單元(62)，其針對每個運動階段基于所述運動模型校正所述功能圖像數(shù)據(jù)集；以及 功能重建單元(44)，其將經(jīng)校正的所述功能圖像數(shù)據(jù)集重建成所述感興趣對象的至少一個經(jīng)校正的功能圖像表示。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的診斷圖像掃描器，還包括 運動感測裝置(60)，其在采集所述功能圖像數(shù)據(jù)集期間采集運動信號，所述運動信號表征所述感興趣對象的每個運動階段。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的診斷圖像掃描器，其中 所述校正單元(62)根據(jù)所采集的運動信號基于針對每個運動階段的所述3D變形場來生成衰減圖；并且所述校正單元(62)根據(jù)針對每個運動階段的所述衰減圖來校正所述功能圖像數(shù)據(jù)集的衰減和散射。
20.一種用于控制診斷成像系統(tǒng)10的處理器50，所述處理器在計算機(jī)可讀介質(zhì)上承載計算機(jī)程序，所述計算機(jī)程序執(zhí)行如下方法 將所采集的解剖投影圖像數(shù)據(jù)集重建成運動平均的解剖體積圖像表示； 基于運動平均的體積圖像表示使運動模型的幾何性質(zhì)適配所述感興趣對象的幾何性質(zhì)； 在所述多個運動階段利用所述運動模型從運動平均的解剖圖像表示來模擬所述解剖投影圖像數(shù)據(jù)；以及 基于所采集的解剖投影圖像數(shù)據(jù)集與所模擬的解剖圖像數(shù)據(jù)之間的差異來更新所述運動模型。
全文摘要
一種診斷成像系統(tǒng)包括斷層攝影掃描器10，所述斷層攝影掃描器生成解剖和功能圖像數(shù)據(jù)集。適配單元50基于在多個運動階段內(nèi)采集的運動平均的體積圖像表示使運動模型適配所述感興趣對象的幾何性質(zhì)。在所述多個運動階段利用運動模型從所述解剖投影圖像數(shù)據(jù)模擬虛擬圖像數(shù)據(jù)。比較單元54確定實際和虛擬解剖圖像數(shù)據(jù)之間的差異。如果該差異滿足停止標(biāo)準(zhǔn)，使用運動模型校正所采集的功能圖像數(shù)據(jù)，并從其重建經(jīng)校正的功能圖像。如果不是，迭代地更新運動模型，直到所述差異滿足停止標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號G06T7/20GK102763138SQ201080051809
公開日2012年10月31日 申請日期2010年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月18日
發(fā)明者A·格迪克, B·施魏策爾 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司