运动补偿的重建方法、设备与系统技术方案

在ＰＥＴ成像过程中长的扫描时间因患者或器官运动而可能会导致明显的分辨率损失。根据本发明专利技术，变形或运动可以通过根据描述感兴趣物体的运动和／或变形的运动场来执行中间图像的向前投影和／或向后投影而得以补偿。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及数字成像领域。具体来讲，本专利技术涉及一种根据和在正电子发射断层成像(PET)、单光子发射计算机断层成像(SPECT)和计算机断层成像(CT)中一样的投影来进行运动补偿图像的重建。更具体而言，本专利技术涉及一种根据物体的发射或透射数据重建图像的方法，一种用于根据发射或透射数据重建图像的图像处理装置，一种PET、SPECT或CT系统以及一种计算机程序产品。
技术介绍
在以发射计算机断层成像著称的医学成像技术中，物体的图像是根据检测物体发射出的伽马射线而创建的。伽马射线可以是从物体中累积的示踪剂(tracer)发射出的。这类示踪剂例如可以基于18F-标记的脱氧葡萄糖(18F-fluorordeoxyglucose)。在正电子发射断层成像(PET)中，要成像的物体内的正电子湮灭(positron electroannihilations)使得伽马射线以两个伽马光子对发射出去，它们(几乎)以恰好相反的方向飞行。由每对伽马光子形成的路径代表一条线，该线有时称为″响应线″。正电子发射造影剂或示踪剂在物体内具体的分布能够通过计算这些重合线的位置加以确定。这类信息的集合体可以用来重建一幅图像。典型地，伽马光子所携带的能量是利用在所研究物体周围以阵列形式排列的检测器来检测的。检测器对伽马光子所携带的能量进行转换，以便记录引起射线的核变(event)的位置。表示已检测到的伽马光子的电信号可以由系统来处理，所述系统典型地包括能够处理位置数据以形成正在检查中的组织结构、器官或患者的图像的、可编程数字计算机。PET成像的目的是重建人体或物体内的造影剂或示踪剂的分布。这种分布被称作发射图像，并且是根据按上述那样获得的发射测量或放射数据来重建的。这种测量所需要的时间段取决于所用的示踪剂或造影剂的半衰期以及系统能够处理的最大计数速率，而且有时候是10分钟到45分钟。传统地，在测量时段期间既需要按位置固定物体又需要按方向固定物体。对于人体或动物来说，这种固定不动的姿势可能是非常痛苦的。此外，非常长的扫描时间因患者或器官运动而导致明显的分辨率损失，对于心脏和胸部成像(在数据采集期间存在心脏和呼吸运动)而言特别如此。此外，在通过图像重建而获得的图像当中也会出现因感兴趣物体的运动或变形而造成的伪像。在已知的技术中，仅仅使用属于确定的运动阶段的数据来进行重建。这达到了伪像更少且图像更清晰的目的，但是信噪比明显降低，因为一些数据不再被使用来重建。本专利技术的一个目的是，提供一种改进的图像重建。根据本专利技术的一个方面，上述目的可以通过根据权利要求1的方法来解决，所述方法用于根据物体的测量的时间积分(integral)来重建图像。根据本专利技术的这个示例性实施例，将测量的线积分面元划分成多个时间面元(bin)，为多个时间面元确定多个运动场并且从多个时间面元的选定面元中选择第一数据。然后，通过利用属于选定的时间面元的多个运动场的一个运动场，将中间图像向前投影以形成第二数据。然后，确定第一数据和第二数据之间的差值，并且根据该差值更新所述中间图像。有利地是，上述方法考虑到了感兴趣物体的运动和变形。此外，它还可以允许使似然函数最大化。总的说来，根据本专利技术的这个示例性实施例，即使在感兴趣物体中存在运动或变形的情况下，也可以实现正确的重建，从而产生具有高信噪比的清晰图像。权利要求2到6提供了本专利技术的进一步的有利实施例。如权利要求7所述的本专利技术的另一个示例性实施例提供了一种图像处理装置，以用于根据测量的线积分来重建图像，例如，在重建PET图像期间，考虑到了感兴趣物体的运动和/或变形。如权利要求8所述的本专利技术的另一个示例性实施例提供了一种正电子发射断层成像系统，它可以包括扫描仪系统，例如在US5,703,369中所描述的、兼顾了清晰PET图像的扫描仪系统，将该篇申请在此引入作为参考，所述扫描仪系统即使是在感兴趣物体移动和/或变形的情况下也能够给出清晰PET图像。根据如权利要求9所述的本专利技术的另一个示例性实施例，提供了一种计算机程序产品，其包括与根据本专利技术的方法相对应的计算机程序，当在处理器上执行该计算机程序时引起处理器执行操作。可以以任何适当的编程语言来编写该计算机程序，例如，以C++来编写。可以将该计算机程序产品存储在诸如CD-ROM之类的计算机可读介质上。此外，可以从诸如万维网之类的网络上获得这些计算机程序，可以从所述万维网上将它们下载到图像处理单元或处理器或任何适当的计算机中。显然，本专利技术的示例性实施例的主旨在于提供了一种用于根据测量的线积分来重建图像的运动补偿迭代重建技术，其考虑到了感兴趣物体的运动和/或变形。具体来讲，根据本专利技术的一个方面，迭代重建技术的向前投影是根据运动场来执行的，所述运动场描述了物体相对于中间图像的参考栅格的运动或变形的至少其中之一。通过下文中所述的实施例，本专利技术的这些及其它方面将变得非常清楚，并且将参照这些实施例加以阐述。在下面将参照下列附图来描述本专利技术的示例性实施例附图说明图1示出了根据本专利技术的示例性实施例的图像处理装置的示意表示，所述图像处理装置适合于执行根据本专利技术的方法的示例性实施例。图2示出了依照本专利技术的图1的图像处理装置的操作的示例性实施例的流程图。图3示出了用于进一步解释本专利技术的简化示意表示。图4示出了用于进一步解释本专利技术的另一简化示意表示。图1示出了根据本专利技术的图像处理装置的示例性实施例。图1中所示的图像处理装置包括具有存储器2的图像处理和控制处理器1，在所述存储器中可以存储测量的线积分，例如检测的正弦图(sinogram)和在操作期间所生成和/或更新的中间图像。所述图像处理和控制处理器(CPU)1可以经由总线系统3耦合于成像装置(在图1中未示出)，例如PET扫描仪(例如在US5,703,369中描述的PET扫描仪)，在此将该篇申请引入作为参考。可以在连接到图像处理和控制处理器1的监视器4上向操作员显示该图像处理和控制处理器1所生成的图像。操作员可以经由键盘5或其它输入装置来访问图像处理和控制处理器1，所述其它输入装置在图1没有示出，例如鼠标或轨迹球。此外，经由总线系统3，还可以将图像处理和控制处理器1连接到例如运动监视器，所述运动监视器监视感兴趣物体的运动。在例如对患者的肺进行成像的情况下，运动传感器就可以是呼气传感器。在对心脏进行成像的情况下，运动传感器可以是心电图(ECG)。图2示出了依照本专利技术的示例性实施例、用于操作图1中所述的图像处理装置的方法的流程图。在步骤S1开始之后，在步骤S2中获取放射数据。例如，这可以利用适当的PET扫描仪或通过从存储器中读取放射数据来进行。所述放射数据包括未知示踪剂浓度的多个线积分，所述未知示踪剂浓度与正在上面发生核变的响应线(LOR)的位置和/或方向有关，并且还包括核变在测量时间上的积分。典型地，具有相同或几乎相同的LOR的核变被添加以形成所谓的线积分。此外，属于平行LOR的线积分被编组在一起。这样的一个群组称为投影。包含从0度到180度投影的数据结构通常称为正弦图。在此，在后续的步骤S3中，根据本专利技术的一个方面，另外将放射数据的核变面元划分成时间面元。然而，根据本专利技术的一个方面，还可以通过使用所谓的列表模式重建而将本专利技术应用于空间上未进行面元划分的单次核变。每个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种根据物体的测量的线积分重建图像的方法，所述方法包括下列步骤：将测量的线积分面元划分成多个时间面元；为多个时间面元确定多个运动场；从多个时间面元的选定面元中选择第一数据；通过利用属于所选时间面元的多个运动场的一个运动场来向前投影中间图像以形成第二数据；确定第一数据和第二数据之间的差值；以及基于所述差值来更新所述中间图像。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：T科尔勒，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]