使用多器官特定的短CT扫描的PET成像制造技术

一种用于最小化在长轴向视野（FOV）PET扫描中的mu

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用多器官特定的短CT扫描的PET成像


[0001]本公开总体上涉及一种用于使用其FOV可能比正电子发射断层摄影（PET）扫描FOV更短的一个或多个短CT扫描的方法，并且提供具有最小伪影的PET重建图像。此外，被采样的CT的截断（truncated）部分将帮助确定使用所估计的mu
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图（mu
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map）和PET获得的散射是否正确，并且可以用于改进散射比例因子（scaling factor）、散射形状和散射尾部拟合。此外，可以将所估计的mu
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图与所测量的截断mu
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图进行比较，以针对所测量数据中的任何系统误差（诸如定时偏移）进行校正。

技术介绍

[0002]CT扫描和PET扫描是用于诊断医学成像的公知方法。CT扫描采用在多个方向上取得的多个X射线图像来生成三维图像或多个断层摄影图像“切片”。PET扫描采用由患者摄入（ingest）或被注射到患者中的伽马发射放射性药物。在多个方向上取得多个伽马射线图像，以生成三维PET图像或多个切片。CT和PET扫描提供了不同的信息。例如，CT扫描通常具有较高的分辨率，并且在提供诸如骨骼、器官等结构的结构性数据方面是优越的。PET扫描通常具有较低的分辨率，但是提供了关于身体组织和系统（诸如心血管系统）的功能性状况的更有用的信息。例如，PET在指示软组织肿瘤的存在、或去往身体的某些器官或区域的减少的血液流动方面是优越的。可以通过在单个装置和成像环节中执行两种方法来同时提供CT和PET扫描的互补强度。
[0003]具有较长轴向长度的PET扫描器对于全身成像变得越来越受欢迎。PET扫描器的较长轴向长度减少了全身成像的扫描时间，以及增加了扫描器的总体灵敏度。覆盖了与PET视野（FOV）的扫描范围相同的扫描范围的CT扫描被用于生成鲁棒的mu
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图，以用于衰减补偿。在本公开中，术语CT和mu
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图可以互换地使用。
[0004]在另一方面，对于器官特定的成像，例如心脏成像，长PET扫描器或多床PET扫描的轴向长度通常比患者身体中的感兴趣器官的区域更长，并且将覆盖感兴趣器官以及其周围的其他区域。当前，当使用具有长轴向FOV的PET扫描器时，通过CT来扫描对应于该扫描器的整个（例如，全）轴向FOV的区域以生成mu
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图。例如，在使用具有26cm的轴向FOV的PET扫描器进行的脑部扫描中，由于扫描器FOV比患者的脑部更长，因此颅外部的区域也通过CT被扫描，以生成准确的mu
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图。因此，对于具有较长轴向FOV的PET扫描器而言，当感兴趣区域比PET扫描器FOV更小时，当前方法会导致必须对不具有临床意义的区域进行CT扫描。这意味着使用较长FOV PET扫描器会使患者暴露于更高的CT辐射剂量，以及照射邻近于感兴趣区域的器官，尽管那些器官不是临床测试的主体。
[0005]因此，在本领域中，需要用于组合式PET和CT扫描的改进方法。提供一种可以消除对于对感兴趣区域外部的区域进行CT扫描的需要的用于组合式PET和CT扫描的方法将是特别有益的。

技术实现思路

[0006]根据本公开的一方面，公开了一种用于最小化在PET扫描中的mu
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图生成过程期间患者对CT扫描辐射的暴露的方法。所公开的方法在其轴向视野（FOV）与患者中的感兴趣体积（VOI）相比特别地更长的PET扫描器中是有用的。该方法包括：执行对患者的全轴向FOV PET扫描，并且生成PET数据；执行对患者身体中的感兴趣器官所在的VOI的截断FOV CT扫描；生成覆盖了CT扫描的截断FOV的截断mu
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图，其中CT扫描的截断FOV比PET扫描的全轴向FOV更短；生成对应于该截断mu
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图的截断PET数据，并且使用该截断PET数据来重建VOI的PET图像；以及通过借助于使用该PET数据估计缺失的mu
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图数据来扩展从截断FOV CT扫描生成的该截断mu
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图，从而生成针对PET扫描的全轴向FOV的mu
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图。
附图说明
[0007]以下内容将从附图的元素中是明显的，这些附图是出于说明性目的而提供的，并且不一定按比例绘制。
[0008]图1A图示了可以根据本公开的方法使用的用于顺序地执行PET和CT扫描的核成像系统。
[0009]图1B图示了被配置成实现本公开的方法的一个或多个实施例的计算机系统。
[0010]图2是概述了根据本公开的方法的流程图。
[0011]图3A示出了临床心脏扫描的PET扫描投影。
[0012]图3B示出了在经过基于VOI的CT外部的区域的列表模式数据已经被关闭（turn off）之后来自图3A的同一患者的PET扫描投影。
[0013]图4A是具有与所使用的PET扫描的轴向扫描长度相同的轴向扫描长度的CT扫描的mu
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图，其中该轴向长度是CT图像的159个切片。
[0014]图4B是表示针对截断CT扫描的mu
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图，该mu
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图是通过从CT图像的顶部移除10个切片并且从CT图像的底部移除30个切片以对与单床PET扫描相比具有较短轴向长度的截断CT扫描进行仿真而生成的。
[0015]图5A示出了PET扫描器的晶体效率（在该示例中是798x80）。
[0016]图5B示出了当CT FOV外部的晶体被关闭时图5A的PET扫描器的晶体效率。
[0017]图6A示出了通过与具有159个切片的轴向长度的一个Vision（Siemens Healthineers）床相对应的理想CT扫描的横轴（transaxial）、冠状和矢状切片。
[0018]图6B示出了通过经范数校正的TOF反向投影图像的横轴、冠状和矢状切片。
[0019]图6C示出了图5B中的被分割以生成用于检测截断区域中的mu
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图的支持部（support）的掩模的图像。
[0020]图7示出了通过使用以下各项获得的重建图像的横轴、冠状和矢状切片：（a）使用未截断的正弦图和未截断的mu
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图的重建图像、（b）使用截断mu
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图以及已经被重新分仓（rebinned）至与截断mu
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图相同的轴向长度的截断正弦图的重建图像、（c）使用截断mu
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图和未截断的原始正弦图的重建图像、（d）使用扩展的mu
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图和未截断的原始正弦图的重建图像。
[0021]图8示出了通过重建图像中的绝对百分比偏差（Absolute Percentage Bias）的横轴、冠状和矢状切片。所有图像的比例是从0到50%。在（a）中，|偏差|%存在于使用截断正弦
图和截断mu
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图的重建图像中。逐体素的变化主要是由于重建图像中的较高统计变化所致。在（b）中，较低的|偏差|%本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种方法，包括以下步骤：（a）执行对患者的全轴向视野（FOV）PET扫描，并且生成PET数据；（b）执行对患者身体中的感兴趣体积（VOI）的截断FOV CT扫描；（c）生成覆盖了CT扫描的截断FOV的截断mu
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图，其中CT扫描的截断FOV比PET扫描的全轴向FOV更短；（d）生成对应于所述截断mu
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图的截断PET数据，并且使用所述截断PET数据来重建所述VOI的PET图像；以及（e）通过借助于使用所述PET数据估计缺失的mu
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图数据来扩展从截断FOV CT扫描生成的所述截断mu
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图，从而生成针对PET扫描的全轴向FOV的mu
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图。2.根据权利要求2所述的方法，进一步包括以下步骤：通过向来自针对PET扫描的全轴向FOV的mu
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图中的不同区域的信息内容分配不同的权重，从而使用针对PET扫描的全轴向FOV的mu
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图来重建PET图像。3.根据权利要求1所述的方法，其中PET扫描可以是单床扫描、多床扫描或连续床运动扫描。4.根据权利要求1所述的方法，其中估计所述缺失的mu
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图数据包括：使用先验预测、数值方法、CT侦察扫描或人工智能类型算法的组合。5.根据权利要求4所述的方法，其中估计所述缺失的mu
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图数据包括：计算CT扫描的截断FOV内的平均TOF PET发射值以及CT扫描的截断FOV外部的平均TOF PET发射值，并且使用所述平均TOF PET发射值以通过标识在针对脂肪、肌肉和肺的摄取阈值以上的体素来分割经范数校正的PET图像，以及生成用于检测CT扫描的截断FOV中的mu
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图的支持部的掩模。6.一种系统，包括：PET/CT扫描器；非暂时性机器可读存储介质，其有形地体现了可由处理器执行的指令程序，以使所述处理器执行操作，所述操作包括：（a）执行对患者的全轴向视野（FOV）PET扫描，并且生成PET数据；（b）执行对患者身体中的感兴趣体积（VOI）的截断FOV CT扫描；（c）生成覆盖了CT扫描的截断FOV的截断mu
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图，其中CT扫描的截断FOV比PET扫描的全轴向FOV更短；（d）生成对应于所述截断mu
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图的截断PET数据，并且使用所述截断PET数据来重建所述VOI的PET图像；以及（e）通过借助于使用所述PET数据估计缺失的mu
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图数据来扩展从截断FOV CT扫描生成的所述截断mu
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图，从而生成针对PET扫描的全轴向FOV的mu
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图。7.一种非暂时性机器可读存储介质，其有形地体现了可由处理器执行的指令程序，以使所述处理器执行操作，所述操作包括：（a）执行对患者的全轴向视野（FOV）PET扫描，并且生成PET数据；（b）执行对患者身体中的感兴趣体积（VOI）的截断FOV CT扫描；（c）生成覆盖了CT扫描的截断FOV的截断mu
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图，其中CT扫描的截断FOV比PET扫描的全轴向FOV更短；（d）生成对应于所述截断mu
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图的截断PET数据，并且使用所述截断PET数据来重建所述
VOI的PET图像；以及（e）通过借助于使用所述PET数据估计缺失的mu
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图数据来扩展从截断FOV CT扫描生成的所述截断mu
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图，从而生成针对PET扫描的全轴向FOV的mu
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图。8.一种方法，包括以下步骤：（a）执行对患者的全轴向FOV PET扫描，并且生成全轴向FOV PET数据；（b）执行针对患者身体中的感兴趣器官所在的一个或多个感兴趣体积（VOI）中的每一个的截断视野（FOV）CT扫描；（c）从截断FOV CT扫描中的每一个生成截断mu
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图，其中CT扫描的截断FOV比PET扫描的全轴向FOV更短；（d）通过将所述全轴向FOV PET数据重新分仓以匹配CT扫描的有限轴向长度来生成与覆盖了通过截断FOV CT被扫描的VOI区域的所述截断mu
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图相对应的截断PET数据，并且使用所述截断PET数据来重建所述VOI区域的PET图像；以及（e）通过借助于使用所述全轴向FOV PET数据估计没有通过截断FOV CT扫描被覆盖的区域的缺失的mu
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图数据来扩展从截断FOV CT扫描中的每一个生成的所述截断mu
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图，从而生成针对PET扫描的全轴向FOV的mu
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图。9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括以下步骤：通过将不同的权重指派给针对所述截断mu
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图生成的所述截断PET数据中的每一个以及与针对PET扫描的全轴向FOV的mu
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图组合的所述全轴向FOV PET数据来重建全FOV PET图像。10.根据权利要求8所述的方法，其中PET扫描可以是全轴向FOV PET单床扫描、多床扫描、或连续床运动（CBM）扫描、或多床扫描和CBM扫描的组合。11.根据权利要求8所述的方法，其中估计所述mu
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图数据包括：使用先验预测、数值方法、CT侦察扫描或人工智能类型算法的组合，并且使用截断PET数据、截断的CT、所估计的CT、其他校正因子以及所测量的PET数据的组合来重建PET图像。12.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：（g）使用所述截断mu
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图和所述对应的截断PET数据来生成第一散射正弦图数据；（b）使用所述全轴向FOV PET数据和针对PET扫描的全轴向FOV的mu
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图来生成第二散射正弦图数据；（c）将第二散射正弦图数据与第一散射正弦图数据进行比较，以确定第二散射正弦图数据是否与第一散射正弦图数据一致；（d）在第二散射正弦图数据与第一散射正弦图数据不一致的情况下，使用第一散射正弦图数据和截断的被重新...

【专利技术属性】
技术研发人员：G，
申请(专利权)人：美国西门子医疗系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：