[發明專利]用于重構發射活動圖像的系統和方法

有效

• 申請號: 201710902875.4
• 申請日: 2017-09-28
• 公開（公告）號: CN107871331B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: S.安;L.程;F.維辛格爾;D.貝克;S.S.考施克;D.D.尚巴
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: G06T11/00
• 分類號: G06T11/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 師瑋;王小東

本發明的方面涉及使用迭代更新基于原始發射投射數據和原始射線照相投射數據兩者以及優化函數生成發射活動圖像以及發射衰減圖。輸出包括優化發射活動圖像和優化發射衰減圖或優化射線照相圖像中的至少一個。在一些方面中，使用所述優化發射活動圖像和所述優化發射衰減圖獲得衰減被校正的發射活動圖像。

技術領域

本發明大體上涉及醫療成像，且更確切地說，涉及用于重構發射活動圖像(emission?activity?image)的系統和方法。

背景技術

例如電子發射斷層掃描(PET)成像、單光子發射計算機斷層掃描(SPECT)成像及其類似者的發射斷層掃描(ET)提供關于代謝和生物化學過程的體內功能信息。在ET成像中，包括放射性示蹤劑的溶液注入到待掃描的受檢者(例如，人類患者)體內。通常，示蹤劑朝向受檢者的一個或多個器官移動且被吸收在其中，在所述一個或多個器官中出現這些生物和生物化學過程。一旦示蹤劑的放射性同位素衰變，其就發射正電子，正電子行進短距離，隨后與電子湮滅。湮滅(annihilation)產生兩個高能光子，即在基本相反方向上傳播的伽馬光子。

ET成像使用通常以環形圖案圍繞掃描區域布置的光子檢測器陣列，受檢者或至少受檢者的所關心部分位于所述掃描區域中。當檢測器陣列在短時間窗內檢測到兩個伽馬光子時，記錄所謂的“重合”。連接接收光子的兩個檢測器的線稱為響應線(LOR)。ET圖像的重構是基于以下前提：衰變的放射性同位素位于LOR上某處。每一重合可以用三個條目記錄在列表中，其中兩個條目表示兩個檢測器，且一個條目表示檢測時間(本文中還稱為發射投射數據)。

基于從如上文所描述的使用光子檢測器的發射斷層掃描儀獲取的發射投射數據，重構發射活動圖像。發射活動圖像表示體內放射性的空間和/或時間分布，并且提供腫瘤學、心臟病學或神經病學應用方面的臨床有用信息。

影響發射活動圖像重構準確度的一個現象涉及在受檢者體內行進的伽馬光子的衰減。為了提供精確定量的斷層掃描，在ET圖像重構或數據處理期間需要適當地考慮此衰減。給定受檢者，表示伽馬光子的線性衰減系數(例如，PET的511keV光子)的空間圖的發射衰減圖(或簡稱衰減圖)用于衰減校正。本文中在下文描述通過一些技術獲得的衰減圖及其局限性。

可以執行使用外部伽馬光子源(例如，用于PET中的511keV光子的68Ge/68Ga源)的透射掃描(transmission?scan)以提取關于衰減的信息。然而，透射掃描增加了掃描時間，并且由于低信噪比(SNR)傳輸掃描數據，所估計的衰減圖或衰減校正因子中的噪聲很高。此外，發射斷層掃描儀(emission?tomography?scanner)需要能夠進行透射掃描，而不是每個發射斷層掃描儀(emission?tomography?scanner)都有所述能力。

或者，X射線計算機斷層掃描(CT)掃描(或簡稱CT掃描)可以用于發射斷層掃描中的衰減校正。X射線CT掃描速度快，且可以提供高SNR和高分辨率的CT圖像。在PET/CT(或SPECT/CT)掃描儀中，PET與CT之間(或SPECT與CT之間)不需要圖像配準，因為PET與CT(或SPECT與CT)掃描儀組合在單臺架系統中。常規上，從X射線CT掃描儀(或簡稱CT掃描儀)獲取的CT投射數據重構X射線CT圖像，且接著基于重構的X射線CT圖像生成用于發射斷層掃描的發射衰減圖。由于X射線光子的能量(例如，約30到120keV)不同于伽馬光子的能量(例如，對于PET為511keV)，因此X射線CT圖像需要適當縮放以形成發射衰減圖。常規上，使用雙線性或三線性縮放方法來以亨氏單位(Hounsfield?unit)縮放X射線CT圖像以便獲得發射衰減圖。縮放取決于X射線能量和伽馬光子能量，且如果使用任何造影劑，則需要為CT造影劑進行校準。