对具有重叠的全身正电子发射断层摄影(PET)扫描重建图像，并且改变个体床位的曝光时间制造技术

一种非瞬态计算机可读介质，其存储指令，所述指令能由包括至少一个电子处理器(20)的工作站(18)读取并运行以执行图像重建方法(100)。所述方法包括：操作正电子发射断层摄影(PET)成像设备(12)，以沿着轴向方向针对帧来逐帧地采集成像数据，其中，相邻帧沿着轴向方向重叠，其中，所述帧包括帧(k)、与帧(k)重叠的先前帧(k‑1)、以及与帧(k)重叠的后续帧(k+1)；使用来自帧(k)、先前帧(k‑1)和后续帧(k+1)的成像数据来重建帧(k)的图像。

The whole-body positron emission tomography (PET) scan with overlap was reconstructed and the exposure time of individual bed was changed

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对具有重叠的全身正电子发射断层摄影(PET)扫描重建图像，并且改变个体床位的曝光时间
下文总体涉及医学成像技术、医学图像解读技术、图像重建技术以及相关技术。
技术介绍
全身扫描是临床应用中用于检测和监测肿瘤的最流行的混合正电子发射断层摄影/计算机断层摄影(PET/CT)流程之一。由于PET扫描器的轴向方向视场(FOV)受限，因此典型的全身扫描涉及在多个床位处的采集，以覆盖并扫描患者从头到脚(或者从脚到头)的身体。换言之，全身扫描是以逐步的方式进行的：对于每一帧，病床保持静止，并在轴向方向FOV中采集对应数据；然后，将患者沿着轴向方向移动一段距离，然后采集下一帧，所述下一帧涵盖相同轴向方向范围的FOV，但沿着轴向方向(在患者的参考系内)移动病床被移动的距离；并重复该步骤和帧采集序列，直到整个轴向方向FOV(再次在患者参考系中)被采集。还应当注意，术语“全身”扫描并不一定意味着采集了从头到脚的整个身体——而是，例如，取决于临床目的，“全身”扫描可能省略(例如)脚部和小腿，或者可能限于躯干区域等。因为典型的PET扫描器的灵敏度沿着轴向方向从FOV中心到边缘线性地下降(在PET扫描器的参考系中)，所以边缘区域中的计数的统计结果比中心区域的计数的统计结果得多。为了补偿轴向方向灵敏度的这种变化，典型的全身协议在连续的床位之间提供了重叠。亦即，两个连续帧(即，床位)的FOV在患者的参考系中重叠。重叠可能高达轴向方向FOV的50％。为简单起见，在大多数研究中，针对所有床位(即，帧)将针对扫描的采集时间都设置为相同。然而，因为活动分布和感兴趣区域随患者而不同，所以在一些床位上花更多时间以获得更好的质量，而在兴趣较小的其他床位上花更少的时间会更有益。因此，针对不同帧改变采集时间具有优势。来自扫描的列表模式数据需要被重建为体内放射性药物分布的体积图像，以供医生查看。在典型方案中，在每个床位处采集的PET成像数据是独立于在其他床位处采集的数据来重建的，由此产生“帧图像”，然后在图像域中将所述帧图像编织在一起以形成全身PET图像。例如，考虑利用迭代有序子集期望最大化(OSEM)重建的3床位研究，第k床位的更新取决于仅针对第k床位记录的列表模式事件，根据等式1：其中，是待更新的图像，是从第k床列表模式事件反向投影的更新矩阵，Sk是仅基于第k床位计算出的灵敏度矩阵，并且n是迭代指数。这样，一旦完成针对每个帧(即，床位)的成像数据的采集并且可获得针对该帧的完整数据集，就能够开始针对该帧采集的成像数据的重建。事实上，较早的床位的重建和较晚床位的采集常常同时地进行。这样使得可以尽快提供结果。一旦完成了所有床位的重建图像，就将所述图像编织在一起以生成全身图像。下文公开了克服这些问题的新的并且经改进的系统和方法。
技术实现思路
在一个公开的方面中，一种非瞬态计算机可读介质，其存储指令，所述指令能由包括至少一个电子处理器的工作站读取并运行以执行图像重建方法。所述方法包括：操作正电子发射断层摄影(PET)成像设备，以沿着轴向方向针对帧来逐帧地采集成像数据，其中，相邻帧沿着轴向方向重叠，其中，所述帧包括帧(k)、与帧(k)重叠的先前帧(k-1)、以及与帧(k)重叠的后续帧(k+1)；使用来自帧(k)、先前帧(k-1)和后续帧(k+1)的成像数据来重建帧(k)的图像。在另一公开的方面中，一种成像系统，包括：正电子发射断层摄影(PET)成像设备；以及至少一个电子处理器，其被编程为：操作所述PET成像设备，以沿着轴向方向针对帧来逐帧地采集成像数据，其中，相邻帧沿着轴向方向重叠，其中，所述帧包括帧(k)、与帧(k)重叠的先前帧(k-1)、以及与帧(k)重叠的后续帧(k+1)；使用来自帧(k)、先前帧(k-1)和后续帧(k+1)的成像数据来重建帧(k)的图像。在采集在后续帧(k+1)之后的第二后续帧(k+2)的成像数据期间，执行帧(k)的图像的重建。在另一公开的方面中，一种非瞬态计算机可读介质，其存储指令，所述指令能由包括至少一个电子处理器的工作站读取并运行以执行图像重建方法。所述方法包括：操作正电子发射断层摄影(PET)成像设备，以沿着轴向方向针对帧来逐帧对采集成像数据，其中，相邻帧沿着轴向方向重叠，其中，所述帧包括帧(k)、与帧(k)重叠的先前帧(k-1)、以及与帧(k)重叠的后续帧(k+1)；以及使用针对与区域交叉的响应线的成像数据来重建帧(k)的图像，所述区域是由在帧(k)与先前帧(k-1)之间的重叠以及在帧(k)与后续帧(k+1)之间的重叠来限定的。在采集在后续帧(k+1)之后的第二后续帧(k+2)的成像数据期间，执行帧(k)的图像的重建。一个优点在于，在重叠位置中沿着每个床位的轴向方向以均匀的灵敏度提供重建的图像另一优点在于，在进行其他帧的采集的同时重建图像，由此允许医生更快地开始图像检查。另一优点在于，任何床位的重建都独立于其他床位，由此允许在扫描期间同时进行重建。另一优点在于，提供减少数据存储的重建图像，由此节省了存储容量。另一优点在于，通过直接使用来自相邻床位的事件，为个体床位提供具有改进计数统计结果的重建图像。另一优点在于，在灵敏度矩阵中提供具有减小的小值的重建图像，由此减少了边缘切片中的热点噪声。给定的实施例可以不提供、提供一个、两个、更多个或者所有前述优点，和/或可以提供其他优点，这对于本领域的普通技术人员在阅读和理解本公开后将变得显而易见。附图说明本公开可以采取各种部件和部件布置以及各种步骤和步骤布置的形式。附图仅出于图示优选实施例的目的，并且不应当被解读为限制本公开。图1示意性示出了根据一个方面的图像重建系统；图2示出了图1的系统的示例性流程图操作；图3示意性示出了图1的系统的示例性操作；图4例示性示出了图1的系统的另一示例性操作。具体实施方式独立的逐帧重建然后在图像域中将帧图像编织在一起的缺点在于：该方案会浪费有效事件，所述有效事件贡献于重叠区域，然而从相邻床位(例如，不是从被处理的当前床位)采集。这导致沿着每个床位的轴向方向的不均匀灵敏度。替代的方案是等待直到收集到来自所有帧的原始数据，然后池化所述数据以创建单个全身列表模式数据集，然后将其重建为单个长对象。该方案的优势是最有效地利用所有收集到的数据，尤其是在重叠处；然而，其缺点是需要大量的计算能力来重建大的全身列表模式数据集，尤其是对于1mm或其他高空间分辨率的重建。此外，这种复杂的重建要等到针对最后帧的列表模式数据被收集后才能够开始，这会导致图像延迟供医生检查。相较于针对个体床位的独立自我更新，另一替代方案是在迭代重建中执行联合更新。在该方法中，同时地启动所有床位的迭代重建，在该过程中，将对个体床位独立地执行正向投影和反向投影。然而，所有过程都是同步的，并且需要等待所有过程到达更新操作点。在与第(k-1)床位重叠的区域中的任何体素的更新是来自第k床位重建(本身)和第(k-1)床位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非瞬态计算机可读介质，其存储指令，所述指令能由包括至少一个电子处理器(20)的工作站(18)读取并运行以执行图像重建方法(100)，所述方法包括：/n操作正电子发射断层摄影(PET)成像设备(12)以沿着轴向方向针对帧来逐帧地采集成像数据，其中，相邻帧沿着所述轴向方向重叠，其中，所述帧包括帧(k)、与所述帧(k)重叠的先前帧(k-1)、以及与所述帧(k)重叠的后续帧(k+1)；并且/n使用来自所述帧(k)、所述先前帧(k-1)和所述后续帧(k+1)的成像数据来重建所述帧(k)的图像。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171023 US 62/575,5591.一种非瞬态计算机可读介质，其存储指令，所述指令能由包括至少一个电子处理器(20)的工作站(18)读取并运行以执行图像重建方法(100)，所述方法包括：
操作正电子发射断层摄影(PET)成像设备(12)以沿着轴向方向针对帧来逐帧地采集成像数据，其中，相邻帧沿着所述轴向方向重叠，其中，所述帧包括帧(k)、与所述帧(k)重叠的先前帧(k-1)、以及与所述帧(k)重叠的后续帧(k+1)；并且
使用来自所述帧(k)、所述先前帧(k-1)和所述后续帧(k+1)的成像数据来重建所述帧(k)的图像。


2.根据权利要求1所述的非瞬态计算机可读介质，其中，对所述帧(k)的所述图像的所述重建是在针对所述后续帧(k+1)之后的第二后续帧(k+2)的成像数据的采集期间执行的。


3.根据权利要求1和2中的任一项所述的非瞬态计算机可读介质，其中，使用来自所述帧(k)、所述先前帧(k-1)和所述后续帧(k+1)的成像数据来重建所述帧(k)的所述图像包括：
使用针对与至少一个区域交叉的响应线的成像数据来重建所述帧(k)的所述图像，所述至少一个区域是由在所述帧(k)与所述先前帧(k-1)之间的重叠以及在所述帧(k)与所述后续帧(k+1)之间的重叠来限定的。


4.根据权利要求3所述的非瞬态计算机可读介质，其中，使用来自所述帧(k)、所述先前帧(k-1)和所述后继帧(k+1)的数据来重建所述帧(k)还包括：
使用针对与区域交叉的响应线的成像数据来重建所述帧(k)的所述图像，所述区域是由在所述帧(k)与所述先前帧(k-1)之间的重叠以及在所述帧(k)与所述后续帧(k+1)之间的重叠来限定的。


5.根据权利要求1-4中的任一项所述的非瞬态计算机可读介质，还包括：
使用来自所述先前帧(k-1)、在所述帧(k-1)之前的第二先前帧(k-2)以及所述帧(k)的成像数据在对所述随后帧(k+1)的成像数据的采集期间重建所述先前帧(k-1)的图像。


6.根据权利要求5所述的非瞬态计算机可读介质，其中，使用来自所述帧(k)、所述先前帧(k-1)和所述后续帧(k+1)的成像数据来重建所述帧(k)的所述图像包括：
使用利用来自所述帧(k-2)、(k-1)和(k)的成像数据重建的所述先前帧(k-1)的所述图像来估计电子-正电子湮灭事件沿着与帧(k-1)交叉的响应线的定位。


7.根据权利要求5和6中的任一项所述的非瞬态计算机可读介质，其中，使用来自所述帧(k)、所述先前帧(k-1)和所述后续帧(k+1)的成像数据来重建所述帧(k)的所述图像还包括：
在针对所述帧(k+2)的成像数据的采集期间，仅使用针对所述帧(k+1)的所述成像数据来生成针对所述帧(k+1)的图像估计；并且
使用针对所述帧(k+1)的所述图像估计来估计电子-正电子湮灭事件沿着与帧(k+1)交叉的响应线的定位。


8.根据权利要求1-7中的任一项所述的非瞬态计算机可读介质，其中，所述操作将所述成像数据采集为列表模式成像数据，并且使用来自所述帧(k)、所述先前帧(k-1)和所述后续帧(k+1)的数据来重建所述帧(k)还包括：
使用来自所述帧(k)、所述先前帧(k-1)和所述后续帧(k+1)的所述列表模式数据来重建所述帧(k)。


9.根据权利要求1-8中的任一项所述的非瞬态计算机可读介质，其中：
所述操作包括操作所述PET成像设备(12)以针对所述帧(k-1)、(k)和(k+1)的不全部相同的帧采集时间来采集所述成像数据；并且
重建所述帧(k)包括使用帧采集时间的比率来补偿针对所述帧(k-1)、(k)和(k+1)的不全部相同的所述帧采集时间。


10.根据权利要求1-9中的任一项所述的非瞬态计算机可读介质，其中，所述操作包括操作所述PET成像设备(12)以逐帧地采集成像数据，其中，相邻帧沿着所述轴向方向重叠至少35％。


11.根据权利要求1-10中的任一项所述的非瞬态计算机可读介质，其中，所述方法(100)还包括：
针对在所述操作期间采集的所有帧来重建图像，其中，所述重建包括重建所述帧(k)的所述图像；并且
对针对在所述操作期间采集的所有帧的所述图像进行组合以生成最终图像，其中，所述组合不包括在图像空间中将针对相邻帧的图像编织在一起。


12.一种成像系统(10)，包括：
正电子发射断层摄影(PET)成像设备(12)；以及
至少一个电子处理器，其被编程...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋犀云，A·安德烈耶夫，白传勇，叶京汉，CH·董，张滨，吴向宇，C·戴，郭天瑞，胡志强，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL