Spect圖像的運動校正的製作方法

2023-07-24 03:59:41 2

專利名稱：Spect圖像的運動校正的製作方法
SPECT圖像的運動校正技術領域
本文所公開的主題涉及核成像，並且更具體地，涉及單光子發射計算機斷層攝影 (SPECT)中運動偽影的校正。
背景技術：
多種成像技術是已知的並且在當前得到應用，例如用於醫療診斷應用。某些這類技術，例如SPECT，依賴於放射性同位素(或放射性核素)的放射性衰變期間的伽瑪射線發射，放射性同位素通常採用放射性藥劑的形式來給予，所述放射性藥劑能被攜帶，並且在某些情況下，能被累積或綁定到感興趣的特定組織。該核成像技術通過合適的伽瑪放射探測器來探測發射。具體地，合適的伽瑪放射探測器可以由如下組件組成，所述組件響應入射輻射，生成與影響探測器獨立區域的輻射量關聯的圖像數據。探測器組件所生成的圖像數據隨後可以被重建以生成對象內部結構的圖像。
儘管這些系統已經被證明在提供具有良好診斷價值的高質量圖像方面極其有用， 但是仍然能作進一步細化。例如，在某些情況下，由於圖像數據採集期間視場內的患者運動和/或成像系統組件的運動，則可能會引入運動偽影。在採用非平行準直技術的某些伽瑪射線探測配置中，這些運動難以被解決，並且可能因此導致採用採集的圖像數據生成的圖像中的視覺偽影。發明內容
本發明涉及可實現SPECT圖像中運動校正的方法。在一個實施例中，對於平行和非平行採集系統，都可以解決採集的對象(例如，患者)的平移位移。在一個這種實施例中，對於採集的投影的集合，可以確定平移和持續時間信息，以及基於該平移和持續時間信息生成更新的系統矩陣。隨後可以使用更新的系統矩陣以生成圖像，該圖像中的歸於運動的偽影被減少或消除。
依照本公開的一個方面，提供一種圖像重建方法。依照該方法，在多個視圖和時間間隔處採集關於成像體積內的投影數據的集合。基於該投影數據的集合和與該投影數據的集合的採集關聯的系統矩陣，重建多個切片。配準切片以生成多個變換向量，所述變換向量對投影數據的集合的採集期間的每個時間間隔描述在三維空間中的平移。基於配準切片的動作來確定一個或多個變換向量。基於一個或多個變換向量和關聯的時間間隔來生成更新的系統矩陣。使用更新的系統矩陣來重建運動校正的圖像。
依照另一方面，提供了編碼例程的一種或多種機器可讀媒體。該例程在由處理器執行時，導致將執行的動作包括基於在多個視圖和時間間隔處採集的投影數據的集合和與投影數據的集合的採集關聯的系統矩陣，重建多個切片；生成多個變換向量，所述變換向量對投影數據的集合的採集期間的每個時間間隔描述在三維空間中的平移；基於多個變換向量確定一個或多個平移偏置；以及生成更新的系統矩陣，該更新的系統矩陣將平移偏置應用到一個或多個虛擬探測器，所述虛擬探測器對應於投影數據的集合的採集期間的不同曝光時間。
依照進一步的方面，提供一種圖像分析系統。該圖像分析系統包括一個或多個處理組件，處理組件配置成接收在多個視圖和時間間隔處採集的關於成像體積的、該成像體積的測量的投影，以及執行存儲在存儲器中的一個或多個可執行例程。所存儲的例程在被執行時，基於該投影數據的集合和與該投影數據的集合的採集關聯的系統矩陣，重建多個切片；對切片進行配準以生成多個變換向量，所述多個變換向量對投影數據的集合的採集期間的每個時間間隔描述在三維空間中的平移，以及基於多個變換向量和對應時間間隔來生成更新的系統矩陣。該圖像分析系統還包括接口電路，所述接口電路配置成允許與圖像分析系統的用戶交互。


當參考附圖閱讀下文詳細描述時，本發明的這些以及其它特徵、方面和優點將得到更好的理解，並且在附圖中類似的部件採用類似的標記進行表示，在附圖中
圖I是依照本公開的、適於使用的SPECT成像系統的實施例的圖解表示；
圖2描繪了依照本公開方面的、使用準直的伽瑪探測器組裝件在多個視圖上發生的SPECT圖像採集的示例；
圖3描繪了依照本公開的方面的、使用針孔照相機型伽瑪探測器在多個視圖上發生的SPECT圖像採集的示例；
圖4描繪了依照本公開方面的、用於解決SPECT圖像中運動偽影的處理器可執行邏輯的流程圖5描繪了依照本公開一個方面的、在測量的數據上執行運動校正操作的示例； 以及
圖6描繪了依照本公開一個方面的、在系統幾何形狀例如系統矩陣上執行的運動校正操作的示例。
具體實施方式
如本文所探討的，本公開涉及核醫學圖像的生成，諸如SPECT重建，其中歸於運動的偽影減少或消除。例如，在一個實施例中，描述或對應於與成像體積關聯的物理照相機幾何形狀的系統矩陣可以被修正以在圖像採集期間對應患者和/或照相機的兩個或多個位置。隨後可以在所採集圖像數據的重建中使用修正的系統矩陣，使得與每個建模的位置或幾何形狀關聯的圖像數據被恰當地重建，並且幾何形狀中的差異被減少或消除。以此方式， 甚至在採用非平行探測器機構的系統中都可以減少或消除歸於運動的偽影。
充分考慮之前的討論，圖I中示出了依照本方法的、適於使用的SPECT成像系統的一個示例的圖解表示。圖I的系統(概括地採用附圖標記10表示)被設計成採用合適的探測器組件(例如，針孔伽瑪照相機或準直的閃爍探測器)來生成對象14的有用圖像，如在下文進行詳細描述的。受檢者定位在掃描器中，掃描器採用附圖標記16表示，其中患者支架18定位在其中。支架可以在掃描器內移動以允許對受檢者內感興趣的不同組織或解剖體20進行成像。在圖像數據的收集之前，向患者給予放射性同位素，諸如放射性藥物物質(有時被稱為放射性示蹤劑)，並且放射性同位素可由特定的組織或器官20綁定或攝取。典型的放射性同位素包括在衰變期間發射出伽瑪放射的、元素的多种放射性形式。多種附加物質可以與該放射性同位素選擇性地組合以標定(target)體內的特定區域或組織20。
放射性同位素所發射的伽瑪放射由探測器組件22 (諸如，數字探測器或伽瑪照相機)探測。儘管如附圖所示採用位於患者上方的平面設備進行簡化說明，但是在實踐中，探測器結構22可以圍繞患者定位，諸如環繞患者以弧形或環形定位，或者可以附加在定位器 (諸如，C型臂、機架或其它可移動臂)上以允許探測器結構22在圖像採集期間以環繞患者的弧形或軌道來移動。通常，探測器結構22典型地包括一個或多個組件或元件，所述組件或元件能夠感測伽瑪放射或者還能夠響應該放射而生成可探測的信號。在圖示的實施例中，探測器結構包括一個或多個準直器，以及閃爍器(一起概括地採用附圖標記24進行表示)。準直器可以由平行或非平行元件形成，該平行或非平行元件使得僅以某些方向發射的伽瑪放射影響探測組件。在採用閃爍器的探測器實施例中，閃爍器可以採用晶體材料製成， 諸如碘化內(NaI)，其將所接收的伽瑪放射變換為較低能量光能(例如，在紫外光範圍內)。 光電倍增管26隨後接收該光並生成與影響特定離散像素(象素)區域的光子相對應的圖像數據。在其它實施例中，探測器結構22可以不進行準直而是替代使用其它的伽瑪放射感測技術，諸如一個或多個針孔伽瑪照相機，其也在本文中進行探討。
在描繪的實施例中，探測器結構22耦接到系統控制和處理電路28。該電路可以包括多個物理組件和/或軟體組件，其共同合作以允許圖像數據的收集和處理，從而生成期望的圖像。例如，該電路可以包括原始數據處理電路30，其初始地從探測器結構22接收數據，並且其可以執行多種濾波、值調整等等。處理電路32顧及成像系統的總體控制，以及用於進行圖像數據的操縱和/或重建。該處理電路32還可以對數據執行校準功能、校正功能等等。處理電路32還可以執行圖像重建功能，例如基於已知算法(諸如背投影、迭代重建等等)。這些功能還可以在本地或遠程設備中執行後處理。如所意識到的，通過使用原始數據處理電路30和/或處理電路32中的一個或兩個，可以部分或全部地執行本文討論的多種圖像重建和偽影校正算法。
在描繪的實施例中，處理電路32與控制電路/接口 34相互作用，控制電路/接口 34估計掃描器及其組件(包括患者支架、照相機等等)的控制。而且，可以通過多種電路來支持處理電路32，所述多種電路諸如可用於存儲圖像數據、校準或校正值、處理電路所執行的例程(諸如，本文中所公開的運動偽影校正算法)等的存儲器電路36。在一個實施例中，處理電路運行一個或多個迭代重建算法，其可利用本文中所討論的方法來減少或消除運動效果。該迭代重建方法通常可以利用期望或參考圖像和觀察或測量的圖像數據之間的迭代比較來減少歸於非物理因素(諸如，與運動和/或成像系統幾何形狀關聯的因素)的偽影或不規則。在該迭代重建方法中，可以重複或迭代收斂過程和循環，直到滿足某些完成準則，諸如成本函數最小化。
最後，處理電路可以與接口電路38相互作用，接口電路38設計為支持操作員接口 40。該操作員接口顧及所命令的成像序列、將被觀察和調整的掃描器和系統設置、將要被觀察的圖像等等。在圖示的實施例中，操作員接口包括可以在其上觀察重建圖像12的監視器 42。
在機構設置中，成像系統10可以被耦接到一個或多個網絡上以顧及系統數據傳輸到成像系統和源自成像系統的傳輸，以及允許圖像數據和已處理的圖像的傳輸和存儲。例如，區域網、廣域網、無線網絡等等可顧及圖像數據存儲在放射科信息系統和/或醫院信息系統中。該網絡連接進一步顧及圖像數據傳輸到遠程後處理系統、醫生辦公室等等。
對於SPECT成像系統10的伽瑪射線探測組件22，採用兩種布置平行和非平行。 在平行布置的示例中，探測器可以與平行結構的布置相準直，使得得到的伽瑪射線的採集並不發散。例如，轉到圖2，對於患者14採用準直的探測器組裝件60或準直的照相機並且準直探測器組裝件60或準直照相機在4個不同放射視圖(A-D)處進行描繪。在一個這種布置中，順序地採集圖像數據，其中探測器組件旋轉到不同放射位置(A-D)以在離散時間點處採集相應放射視圖處的圖像數據。在該組裝件60中的準直器限制打擊到探測器面板上的伽瑪射線的角度範圍(即，給定放射視圖中打擊到探測器面板上的伽瑪射線基本上彼此平行)，因此輔助伽瑪射線發射的定位。所以，在該圖像採集配置中，準直探測器組裝件 90具有平行的視場62，其受限、不反轉，並且不會隨著距離而擴張，即不發散。
該布置與採用非平行準直(諸如，針孔準直器、扇束準直器、或錐束準直器)的探測器布置相反。例如，圖3描繪了關於患者14的、處於不同放射視圖(A-D)的一個或多個針孔照相機70。在一個這種布置中，順序地採集圖像數據，通過一個或多個針孔照相機70 旋轉到不同放射位置(A-D)以在離散時間點處採集相應放射視圖處的圖像數據。與圖2中的平行準直布置相反，在描繪的針孔照相機70布置中，針孔照相機70具有源自給定視圖角度的關聯的非平行視場72，如相應虛線所示，其隨著距離而發散。所以，可以意識到，針孔照相機70，如所描述的，以及其它非平行採集系統通常採集與非平行視場72的反轉圖像對應的錐形投影，視場72與相應照相機70關聯。
在扇束和錐束準直器的使用方面，非平行視場72實際上是二維或三維地分別會聚到線或點上。在該情況下，焦線或者焦點可以位於患者的體積內。在對體積進行成像的計算機斷層攝影(CT)中也存在類似情況。在一些情況下，CT成像器可以包括慢速旋轉的機架，諸如C型臂。與二維探測器陣列關聯的視場焦點是X射線源(例如，X射線電子管)。 儘管本討論主要集中於SPECT系統以提供有用的內容和易於可視化的示例，但是應當理解的是易受患者運動影響的其它類型成像模態，諸如CT、正電子發射斷層攝影(PET)、磁共振成像(MRI)等等，也可以有利地採用本文中公開患者運動校正方法。
如在前所注意的，在檢查過程期間，患者(或者患者的內部器官)可以關於採集成像幾何形狀移動，而與類型無關。同樣地，由於探測器組件圍繞患者的移動而引起的與感興趣的區域或器官關聯的成像幾何形狀變化，可能導致感知到的運動。在傳統系統中，可能基於關於參考的投影平移位移的探測來進行該運動效果的校正。例如，重建的圖像的前向投影可以與作為參考利用的在前投影進行比較，圖像之間的差值可以歸於平移位移。一旦被探測到，則該投影可以被向後平移到期望(即，無運動)的位置。該校正可以迭代地執行。
這些傳統的運動校正足以適用於平行平移變量投影，諸如圖2所示的採用探測器的平行準直的情況。然而，非平行的移動(shift)變量投影(例如，採用發散或會聚準直器或FOV的針孔照相機和或探測器組裝件)可包括由投影的非平移變換而引起的運動分量。該非平移變換在沒有數據三維分布知識的情況下無法進行校正。即，所採集投影的非平行方面導致所感知或所觀察的運動或差值並不是一個方向或另一方向上的數據簡單平移， 而是替代形式的數據變換，諸如形狀或尺寸上所感知的變化。例如，顯而易見的，遠離針孔準直器的器官剛性平移運動將會導致探測器上其圖像尺寸的總體減少，而且器官的不同部CN 102982510 A書明說5/10 頁分將會取決於其相對於針孔的精確空間位置而不同地失真。類似地，成像目標的任何運動 (軸向或橫向的)，都將導致所投影圖像的非線性失真。
轉到圖4，描繪了甚至在非平行數據採集中(諸如圖3的系統中所描述的那些) 也能對運動效果進行校正的控制邏輯的流程圖。儘管所描述的方法適於進行非平行系統中的運動校正，但是該方法也適用供在採用諸如圖2所描繪的平行採集系統收集的數據中使用。
在所描繪的流程圖100中，描繪了 集(框102)元素Gi的多個投影(G) 104的集合的步驟。以不交疊的時間間隔(t) 108，諸如20秒的時間間隔，典型地導出或生成每個投影。在一個實施例中，投影數據104的集合表示以長度為t的不交疊時間間隔進行的投影的順序採集。
採集步驟同時包括空間變量和時間變量，二者通過系統幾何形狀106和時間間隔 (t) 108表示，並且二者分別描述了在採集過程的不同方面期間，探測器和所成像體積之間的空間和幾何關係以及與系統的每個幾何配置相關聯的時間間隔。數據採集的系統幾何形狀106和關聯的時間間隔108可以限定或用於生成系統矩陣(A) 110，該系統矩陣描述生成信號的探測器元件和成像體積內的體素在特定時刻處的關係。在一個實施例中，系統矩陣 110可以提供為表格(例如，相關表)或其它數據結構，其描述了特定時刻下、基於成像體積的給定體素的活性或強度(例如，發射的放射)而在探測器元件中將觀察到的信號或值間的關係。即，系統矩陣描述了給定幾何形狀和給定時刻下，成像體積內的活性和探測器處期望的觀測之間的關係。
在所描繪的實施例中，投影104的集合的每個元素(即，Gi)被重建(框114)以生成相應的軸向切片(T) 116。在一個實施例中，重建過程基於如下系統矩陣110 :
(I)A=KTi = Gi
其中，A是系統矩陣，Gi是投影或投影104的集合的元素，以及Ti是基於Gi生成的軸向切片。
軸向切片116可以相對基線或者參照軸向切片進行配準(框120)，以生成多個配準的軸向切片122。在一個實施例中，採用帶度量的平移或向量變換進行配準(度量諸如， 互相關、互信息、最小均方等等)。在一個實施例中，軸向切片的元素Ti (其中i >0)可以相對於第一或基準軸向切片Ttl進行配準。相對於基線或參照軸向切片的配準允許確定(框 128)相應的變換向量TR130(trx、try、trz)，該變換向量對採集期間的每個時間間隔描述在三維空間中的元素或結構的平移(橫向移動和/或旋轉移動)。
對於在採集過程期間沒有發生空間或時間平移的元素，可以對其執行組合(框 134)以簡化後續計算。然而，對於那些被確定為存在平移(橫向或旋轉移動)的元素，則可以採用具有給定平移偏置的所有投影的組合來生成投影的新集合(H)140(框138)。在一個該實施例中，新投影的數量是平移偏置的數量和原始投影數量之積。也就是說，投影數據可以基於移動的消失(即，相對參考值沒有平移)和/或相同的移動而放在一起(bin together)，以使得將要基於給定平移而校正的所有投影可放在一起。
基於與新投影的每個集合H140關聯的投影平移和持續時間，以及使用系統矩陣 A(其中系統矩陣A將Gi映射到T，使得A*T = G(參見等式I))，可生成更新的系統矩陣 B144(框142)。例如，在一個實現中，更新的系統矩陣B144可以描述關係如下8
(2) B*T = H
在一個實現中，更新的系統矩陣B144的生成可以通過在整個體素步驟中假設平移而進行簡化。有效地，以這種方式，更新的系統矩陣被修正或更新以表示數據採集步驟中呈現的多種幾何形狀或相對照相機位置，以及基於時間和照相機幾何形狀來本質地存儲 (bin)對應觀測的投影數據。
由於更新的系統矩陣144考慮到觀測的運動和當觀測到運動時對應的時間數據， 因此投影數據104自身可以不必進行修正，因為通過更新的系統矩陣144的對應元素來提供必要的運動補償。通過在重建過程中使用利用系統矩陣的方法，可以使用更新的系統矩陣144來重建整個投影數據集合以生成無運動或運動減少的圖像，所述方法諸如最大似然期望最大化(MLEM)，有序子集期望最大化(OSEM)，塊順序規範化期望最大化(BSREM)，等等。具體地，甚至在涉及使用非平行探測方案(即，針孔照相機或發散或會聚準直方案)的數據採集情況中，也可以採用更新的系統矩陣144來重建無運動或運動減少的圖像。
充分考慮在前的討論，提供簡化的示例來輔助如當前所設想的可視化運動和運動校正。轉到圖5，描繪了多針孔照相機圖像採集過程期間的非期望患者運動的發生率。在該示例中，非期望的運動發生在時刻h，使得在h和h之間的第一時間間隔期間由第一探測器A150和第二探測器B152採集的投影數據對應於處於第一位置處的患者。類以地，在h 和tT之間的第二時間間隔期間由第一探測器A150和第二探測器B152採集的投影圖像數據對應於處於第二位置處的患者。考慮在前描述，可以意識到，在該簡化示例中將導出四個不同數據集合=Dai對應於在h和h之間由第一探測器150採集的數據；DB1對應於在h和 t!之間由第二探測器152採集的數據；DA2對應於在&和tT之間由第一控測器150採集的數據；以及Db2對應於在h和t T之間由第二探測器152採集的數據。如所意識到的，由於該時間間隔內患者位置的變化，對於h和tT之間由探測器150、152採集的整個數據集合的重建將會生成模糊圖像。
依照在前的方法，在不同時間間隔處採集的數據集(即，對應於&到h的數據集 Dai和Dbi以及對應於h到tT的數據集Da2和Db2)被分離地重建以獲得兩個平移圖像第一圖像(P1) 160和第二圖像(P2) 162。在執行該重建中，可以使用系統矩陣Ma和Mb來表示分別表示第一探測器150和第二探測器152，使得
(3) (Dai) (Ma) + (Dbi) (Mb) — P1 ;以及
(4) (Da2) (Ma) + (Db2) (Mb) — P2
依照在前描述的方法，由於患者或其他運動，第二圖像P2162相對於圖像PJ60偏置。該第二圖像P2162可以通過平移向量「Tr」進行平移，使得兩圖像正確地配準，即對齊， 其中
(5) (Tr) (P2) — P2 』
一旦配準後，Pl和P2』可以相加得到最終圖像
(6) PI+P2』—P』
如在前所注意的，由於每個數據集包含的探測的伽瑪事件較少，該在前已知的方法可以生成次優化結果，導致P1 160和P2 162具有較高程度的統計噪聲。
應當注意到，迭代算法從某種意義上來說是數學非線性的，增加若干數據子集的重建結果並不等同於增加數據子集以及隨後的重建。在線性重建算法(諸如濾波反投影(FBP))中，求和的順序並不重要。因此，正確求和的數據子集迭代重建的圖像質量可能優於分離地每個子集迭代重建後所得結果的求和結果。它是由於照相機的非平行特性而導致的變形，該特性阻止了數據子集的簡單平移和求和，以及需要創造補償系統矩陣來允許整個數據集合的迭代重建。
轉到圖6，以及依照某些本發明實施例，患者平移的參數Tr可以在用於運動校正的替代方法中使用。例如，在描繪的實現中，探測系統(即，第一探測器150和第二探測器 152)實質地平移使得患者保持靜態。應當理解的是，如本文中所使用的，平移可以是剛性平移或者橫向移動、剛性旋轉或者橫向和旋轉移動的組合。
在該示例中，這將導致獲得探測器的兩個集合(即，該示例中的四個虛擬探測器)，並且每個虛擬探測器的特徵在於其坐標和曝光時間。在該示例中，四個虛擬探測器的特徵可在於虛擬探測器Al 170和BI 172在第一時間間隔『到^期間採集數據，而虛擬探測器A2』 174和B2』 176在第二時間間隔期間採集數據，以及A2』 174和B2』 176進行 (-Tr)的平移，即負平移。對於特徵在於坐標和曝光時間的虛擬探測器的使用，與每個虛擬探測器相關聯的數據集可以描述為，數據集Dai對應於h到h的探測器Al 170 ；DB1對應於 to到的探測器BI 172 ；DA2對應於到tT的探測器A2』 174 ；DB2對應於I1到tT的探測器 B2 176。如所意識到的，數據集並不進行移動，而替代為恰當的虛擬探測器(例如，A2』和 B2』 )移動。
基於虛擬的探測系統，新的複合系統矩陣(即，更新的系統矩陣144)可以採用該示例的4個虛擬探測器進行表徵。例如，新的複合系統矩陣可以包括系統矩陣Ma、Ma』、Mb、 和Mb』，其中每個矩陣都考慮了針對每個間隔h到h和h到tT的恰當平移或非平移的系統幾何形狀和恰當的採集時間。如上所討論的，新的複合系統矩陣可用於重建整個數據集以獲得改善的最終圖像P」。(7) (Dai) (Ma) + (Da2) (Ma，) + (Dbi) (Mb) + (Db2) (Mb，)一 P"
應當理解的是，儘管在前的示例僅僅與兩個時間間隔相關來進行簡要的解釋，但是本發明公開的方法還可以應用到多於2個的時間間隔中。例如，在一個實現中，可以執行動作來識別與患者運動關聯的多種時刻和基於觀察的患者運動來構造恰當的時間間隔。在一個這樣的實現中，tQ到卜的總時間可以被分割為N個間隔，(例如0-dt，dt-2dt， 2dt-3dt, · · ·， (N-1) dt-T，其中dt = T/N)。如上所討論的，可以對每個間隔分離地執行重建，並且可以分析重建的圖像(例如，通過與參考的配準)來識別運動實例。
如果僅僅存在患者運動的一種實例(例如，t(i) dt*i t(i)),則圖像移動Tr通過如下給定
(8) Trl = Tr2 = ... Tr (i) = O ；
(9) Tr (i+1) ... Tr (N) Tr (motion)；
其中，Tr (motion)是在dt*i時刻的患者運動。由於其中僅僅存在一個運動實例， 因此可以將總共採集的數據分割為兩個間隔，O dt*I和dt*i T(即運動前數據和運動後數據)。備選地，在其它實現中，可以採用外部和/或獨立運動探測機制來探測一個或多個患者運動實例。當發生運動的一個或多個時刻已知時，該過程可以按照如上所討論的執行。
在實現的一個示例中，本方法可以應用到心臟病學領域。例如，在心臟壓力測試(其中患者執行艱苦的體育鍛鍊來增加心率)後，心臟從其休息位置移動，以及經過恢復後 又緩慢地返回其休息位置。在該實例下，Tr是時間函數。例如,Tr (在時刻t = i*dt)通過 Tr(dt*i) = dTr*i給定，或者如果假設是非線生平移，則Tr(dt*i) = dTr*i+ddTr*i*i。
在該心臟病示例中，與患者運動(在此為心臟運動)關聯的時間可以被用於確定TR1, TR2,......TPn等等，其描述了每個時間間隔中心臟的橫向運動和/或轉動，其被標識為包括運動。一旦獲知了對應的平移因素TR1, TR2,. . . TRn，則這些平移因素可以被擬合到在 前等式中以確定dTr (以及可選的ddTr)。隨後可以通過由Tr (dt*i) = dTr*i或Tr (dt*i) dTr*i+ddTr*i*i給定的(非已知)平移重建新的複合系統矩陣。隨後可以使用新的複合系 統矩陣來重建整個圖像數據集來生成改進的、運動校正圖像。
本發明的技術效果包括重建體積的生成，其中運動影響被減少或消除。技術效果 可以包括採用非平行探測器架構來採集投影數據和基於採集的投影數據來生成無運動或 運動減少的圖像。技術效果還可以包括生成更新的系統矩陣，其至少基於從測量的投影數 據重建的軸向切片中所獲得的變換信息。
本書面描述使用示例來公開包括最佳模式的本發明，並還使本領域技術人員能實 踐本發明，包括製作和使用任何裝置或系統及執行任何結合的方法。本發明可取得專利的 範圍由權利要求定義，且可包括本領域技術人員想到的其它示例。如果此類其它示例具有 與權利要求字面語言無不同的結構要素，或者如果它們包括與權利要求字面語言無實質不 同的等效結構要素，則它們規定為在權利要求的範圍之內。
10成像系統14患者16掃描器18患者支架20感興趣的組織22探測器結構24準直器和閃爍器結構26光電倍增管28系統控制和處理電路30原始數據處理電路32處理電路
34控制電路/接口36存儲器電路38接口電路40操作員接口60準直的探測器組裝件62平行視場70針孔照相機72非平行視場100流程圖102採集投影數據104設影數據106系統幾何形狀108時間間隔110系統矩陣114重建軸向切片116軸向切片120配準軸向切片122配準的軸向切片128確定平移向量130平移向量134組合沒有平移的元素138生成新投影140新投影142生成更新的系統矩陣144更新的系統矩陣150第一探測器A152第二探測器B160第一圖像(P1)162第二圖像(P2)170虛擬探測器Al172虛擬探測器BI174虛擬探測器A2』176虛擬探測器B2』
權利要求
1.一種圖像重建方法，包括如下動作 在多個視圖和時間間隔(108)處採集(102)關於成像體積的投影數據(104)的集合； 基於所述投影數據(104)的集合和與所述投影數據(104)的集合的所述採集關聯的系統矩陣(110)，重建(114)多個切片； 配準(120)所述切片以生成多個變換向量，所述變換向量對所述投影數據(104)的集合的所述採集(102)期間的每個時間間隔(108)描述在三維空間中的平移； 基於配準(120)所述切片的所述動作來確定(128) —個或多個變換向量(130)； 基於所述一個或多個變換向量(130)和關聯的時間間隔來生成(142)更新的系統矩陣(144);以及 使用所述更新的系統矩陣(144)來重建運動校正的圖像。
2.如權利要求I所述的圖像重建方法，其中所述投影數據(104)的集合包括單光子發射計算機斷層攝影(SPECT)投影數據的集合。
3.如權利要求I所述的圖像重建方法，其中所述系統矩陣(110)描述了與所述投影數據(104)的集合的所述採集關聯的不同成像位置處的系統幾何形狀(106)或時間間隔(108)中的一個或二者。
4.如權利要求I所述的圖像重建方法，其中所述切片包括軸向切片(116)。
5.如權利要求I所述的圖像重建方法，其中配準(120)所述切片包括將所述切片相對基線或參考切片配準。
6.如權利要求I所述的圖像重建方法，包括基於配準(120)所述切片的所述動作對未確定存在平移偏置的元素進行組合(134)。
7.如權利要求I所述的圖像重建方法，其中所述配準使用向量變換的平移。
8.如權利要求I所述的圖像重建方法，其中所述更新的系統矩陣(144)對應於兩個或多個虛擬探測器(170、172)，每個的特徵在於位置和曝光時間。
9.如權利要求I所述的圖像重建方法，其中使用非平行探測器幾何形狀來採集(102)所述投影數據(104)的集合。
10.如權利要求10所述的圖像重建方法，其中所述非平行探測器幾何形狀與針孔照相機(70)、收斂準直的探測器或發散準直的探測器中的一個或多個關聯。
11.一種圖像分析系統，包括 一個或多個處理組件(32)，其配置成接收在不同視圖和時間間隔處採集的關於成像體積的、所述成像體積的測量的投影(104)，以及運行存儲在存儲器(36)中的一個或多個可執行例程； 存儲所述一個或多個可執行例程的所述存儲器(36)，其中當所存儲的例程被運行時，基於所述投影數據(104)的集合和與所述投影數據(104)的集合的所述採集關聯的系統矩陣(110)來重建(114)多個切片；配準(120)所述切片以生成多個變換向量(130)，所述變換向量對所述投影數據(104)的集合的所述採集(102)期間的每個時間間隔(108)描述在三維空間中的平移，以及基於所述多個變換向量(130)和對應時間間隔(108)來生成(142)更新的系統矩陣(144);以及 接口電路(38)，其配置成允許與所述圖像分析系統的用戶交互。
12.如權利要求11所述的圖像分析系統，包括一個或多個探測器組裝件，其適於探測患者(14)發射的放射，其中所述一個或多個探測器組裝件探測非平行放射發射； 數據採集電路(30)，其配置成從所述一個或多個探測器組裝件採集信號，其中所述測量的投影(104)是所採集的信號或從所述採集的信號中導出。
13.如權利要求12所述的圖像分析系統，其中所述一個或多個探測器組裝件包括針孔伽瑪照相機(70)、收斂準直的探測器組裝件、或發散準直的探測器組裝件。
14.如權利要求11所述的圖像分析系統，其中所述配準使用平移或向量變換。
全文摘要
本發明名稱為「SPECT圖像的運動校正」。本公開涉及用於消除或減少使用核醫學成像系統的平行或非平行數據採集中的運動的效果。在某些實施例中，基於在軸向切片(116)上執行的配準(120)來導出平移向量(130)，該軸向切片根據採集的投影數據(104)生成。可以採用平移向量(130)來更新(142)系統矩陣(110)，以使得採用更新的系統矩陣(144)生成的圖像中沒有運動偽影或具有減少的運動偽影。
文檔編號G06T5/00GK102982510SQ201210325700
公開日2013年3月20日 申請日期2012年6月21日 優先權日2011年6月21日
發明者J·薩赫斯, L·沃羅赫, Y·赫菲茨 申請人:通用電氣公司