混合雙模態圖像處理系統和方法
2023-09-21 22:20:00 5
專利名稱：混合雙模態圖像處理系統和方法
混合雙模態圖像處理系統和方法本申請涉及醫學成像系統和方法。其在雙模態圖像處理系統和方法及其相關工作流程中具有特定應用。單光子發射計算機斷層攝影(SPECT)是使用伽馬射線的核醫學斷層攝影技術。 SPECT能夠提供真實的三維(3-D)成像信息。這一 3-D成像信息典型地呈現為穿過患者的橫截面(也即，橫向的)切片，但是可以根據需要被自由地重定格式或者操縱。在SPECT成像中，向患者施予放射性示蹤劑並且測量由該示蹤劑發出的伽馬輻射。具體而言，使用伽馬照相機來測量該伽馬輻射以採集來自多個角度的多個二維O-D) 圖像，也稱為投影。例如，該伽馬照相機繞著患者旋轉並在該旋轉期間在指定點處，典型地每3-6度，採集投影。然後使用計算機對該多個投影應用斷層攝影重建算法，產生3-D成像數據集。然後可以操縱這一成像數據集來示出沿著身體的任意選定軸的薄切片，類似於從其他斷層攝影技術，例如磁共振成像(MRI)、計算機斷層攝影(CT)以及正電子發射斷層攝影(PET)中獲得那些。一般而言，所得到的重建圖像將是更低的解析度，與平面圖像相比具有增加的噪聲，並且容易含有偽影。SPECT成像的劣化是固有的，其使得投影數據失真並且，因而，使得基於該投影數據的重建失真。例如，歸因於患者在掃描期間的運動或者歸因於放射性藥物的高度不均勻分布，在SPECT成像期間可能會出現偽影，例如條紋。此外，伽馬射線在患者之內的衰減可能導致與表面組織相比對深層組織中活動的顯著低估。衰減校正(AC)通常通過所測量的衰減值獲得。通常與一體的X射線CT掃描器一起銷售現代的SPECT設備，也即雙模態系統。 由於X射線CT圖像表示良好的組織衰減圖，因此這一數據可以併入SPECT重建中以校正衰減。X射線CT數據也提供精確配準的CT圖像，其可以提供額外的解剖成像信息。SPECT/CT雙模態系統包括SPECT和CT成像部件兩者以分別提供生理學和解剖信息用於診斷或者治療規劃。例如，SPECT和CT圖像的配準和融合顯示能夠使用戶(例如， 醫師)更加容易地識別和定位可疑缺陷或者腫瘤以用於診斷。由於用戶通常將想要或者需要使用第三方軟體來回顧這些圖像，因此期望提供配準的符合DICOM標準的SPECT和CT體積圖像。DICOM代表醫學數字成像和通信，是被開發以幫助醫學圖像的分類和觀察的標準。DICOM標準定義了用於圖像分類的文件格式。包含了標頭和所有圖像數據的單獨DICOM文件可以包含三維的信息。標頭部分包括很多預定義的屬性，其用於存儲關於患者、掃描類型、圖像尺寸等的信息。在DICOM文件標頭中「圖像位置(患者)」(IPP)和「圖像取向(患者)」(IOP)的公共屬性分別定義了圖像相對於患者空間坐標系的位置和取向(或方向)。IPP和IOP屬性可以用於承載兩個或者更多個圖像之間的配準信息。對於橫向體積圖像，根據DICOM標準，IOP屬性具有恆定的向量值[100010]，而對於其他圖像，IOP向量可以視情況而定具有不同的值。在包含SPECT的臨床實踐中，為了方便起見，常常使用重定向的圖像替代於直接使用橫向圖像，或者除了直接使用橫向圖像之外還使用重定向的圖像。該重定向的圖像可以包括，例如，用於心臟研究的短軸、水平長軸和垂直長軸圖像；以及用於非心臟研究的傾斜橫向、傾斜矢狀和傾斜冠狀圖像。當回顧這些導出的SPECT圖像時，與CT數據的融合可以給診斷置信度帶來顯著改善。如以上談及地，CT數據能夠提供衰減圖，該衰減圖對於SPECT重建中的衰減校正 (AC)以實現更加精確的量化和減少衰減偽影是有用的。然而，即使可獲得基於CT的衰減圖，用戶也可能需要或者期望進行無AC (非AC)的SPECT重建，因為在AC SPECT圖像和非 AC SPECT圖像之間的直接(相似物比較)比較可能提供提高的臨床價值。非AC SPECT重建可以在單獨地並且在獨立於CT數據的工作流程中執行。在SPECT/CT雙模態系統中，當與CT圖像數據融合時，AC和非AC SPECT比較可以進一步地改善臨床價值和診斷置信度。根據一個方面，公開了一種混合雙模態圖像處理系統和方法。該圖像處理系統和方法實現改善的圖像處理工作流程。根據一個示例性實施例的圖像處理系統，包括計算機部件(例如，計算機)、由第一成像模態(例如，CT系統)生成的第一斷層攝影投影數據以及由第二成像模態(例如， SPECT或者PET系統)生成的第二斷層攝影投影數據。所述計算機部件從所述第一斷層攝影投影數據生成第一重建圖像數據，並且從所述第二斷層攝影投影數據生成第二重建圖像數據。所述計算機部件將所述第二重建圖像數據與所述第一重建圖像數據配準以生成衰減圖和配準信息。所述計算機部件使用所述第二斷層攝影投影數據、所述衰減圖和所述配準信息來生成與所述第二成像模態對應的衰減校正重建圖像數據，以及使用所述第二斷層攝影投影數據和所述配準信息來生成與所述第二成像模態對應的非衰減校正重建圖像數據。在一個示例性實施例中，所述計算機部件使用所述配準信息將所述衰減校正重建圖像數據重採樣到所述第一重建圖像數據的坐標系，以生成與所述第二成像模態對應的重採樣衰減校正重建圖像數據，以及使用所述配準信息將所述非衰減校正重建圖像數據重採樣到所述第一重建圖像數據的坐標系，以生成與所述第二成像模態對應的重採樣非衰減校正重建圖像數據。在一個示例性實施例中，所述計算機部件使用所述配準信息來重定向所述衰減校正重建圖像數據，以生成與所述第二成像模態對應的重定向衰減校正重建圖像數據，以及使用所述配準信息來重定向所述非衰減校正重建圖像數據，以生成與所述第二成像模態對應的重定向非衰減校正重建圖像數據。在一個示例性實施例中，所述重定向衰減校正重建圖像數據是短軸圖像、水平長軸圖像、垂直長軸圖像、傾斜橫向圖像、傾斜矢狀圖像和傾斜冠狀圖像之一，並且所述重定向非衰減校正重建圖像數據是短軸圖像、水平長軸圖像、垂直長軸圖像、傾斜橫向圖像、傾斜矢狀圖像和傾斜冠狀圖像之一。在一個示例性實施例中，所述計算機部件將所述重採樣衰減校正重建圖像數據和所述第一重建圖像數據融合以形成第一融合圖像數據，以及將所述重採樣非衰減校正重建圖像數據和所述第一重建圖像數據融合以形成第二融合圖像數據。在一個示例性實施例中，所述計算機部件將所述重定向衰減校正重建圖像數據和所述第一重建圖像數據融合以形成第一融合圖像數據，以及將所述重定向非衰減校正重建圖像數據和所述第一重建圖像數據融合以形成第二融合圖像數據。根據一個示例性實施例的圖像處理系統，包括用於輸入SPECT投影數據、無衰減校正的SPECT橫向體積圖像、CT體積圖像、從根據所述SPECT投影數據重建所述SPECT橫向體積圖像中導出的衰減圖、以及從將所述SPECT橫向體積圖像配準到所述CT體積圖像導出的配準信息的裝置。所述圖像處理系統也包括用於利用所述衰減圖和所述配準信息重建具有衰減校正的SPECT橫向體積圖像的裝置。所述圖像處理系統也包括用於利用所述配準信息將具有衰減校正的所述SPECT橫向體積圖像與所述CT體積圖像配準的裝置。所述配準信息被存儲、承載於所述衰減圖，或者以其他方式與所述衰減圖通信。根據一個示例性實施例的圖像處理方法，包括利用第一成像模態(例如，CT系統) 生成第一斷層攝影投影數據，利用第二成像模態(例如，SPECT或者PET系統)生成第二斷層攝影投影數據，從所述第一斷層攝影投影數據生成第一重建圖像數據，以及從所述第二斷層攝影投影數據生成第二重建圖像數據。所述方法還包括將所述第二重建圖像數據與所述第一重建圖像數據配準以獲得衰減圖和配準信息。所述方法包括使用所述第二斷層攝影投影數據、所述衰減圖和所述配準信息來生成與所述第二成像模態對應的衰減校正重建圖像數據，以及使用所述第二斷層攝影投影數據和所述配準信息來生成與所述第二成像模態對應的非衰減校正重建圖像數據。在一個示例性實施例中，所述方法包括使用所述配準信息將所述衰減校正重建圖像數據重採樣到所述第一重建圖像數據的坐標系，以生成與所述第二成像模態對應的重採樣衰減校正重建圖像數據，以及使用所述配準信息將所述非衰減校正重建圖像數據重採樣到所述第一重建圖像數據的坐標系，以生成與所述第二成像模態對應的重採樣非衰減校正重建圖像數據。在一個示例性實施例中，所述方法包括使用所述配準信息來重定向所述衰減校正重建圖像數據，以生成與所述第二成像模態對應的重定向衰減校正重建圖像數據，以及使用所述配準信息來重定向所述非衰減校正重建圖像數據，以生成與所述第二成像模態對應的重定向非衰減校正重建圖像數據。在一個示例性實施例中，所述重定向衰減校正重建圖像數據是短軸圖像、水平長軸圖像、垂直長軸圖像、傾斜橫向圖像、傾斜矢狀圖像和傾斜冠狀圖像之一，並且所述重定向非衰減校正重建圖像數據是短軸圖像、水平長軸圖像、垂直長軸圖像、傾斜橫向圖像、傾斜矢狀圖像和傾斜冠狀圖像之一。在一個示例性實施例中，所述重採樣衰減校正重建圖像數據和所述第一重建圖像數據融合以形成第一融合圖像數據，以及所述重採樣非衰減校正重建圖像數據和所述第一重建圖像數據融合以形成第二融合圖像數據。在一個示例性實施例中，所述重定向衰減校正重建圖像數據和所述第一重建圖像數據融合以形成第一融合圖像數據，以及所述重定向非衰減校正重建圖像數據和所述第一重建圖像數據融合以形成第二融合圖像數據。鑑於以上，所述衰減校正重建圖像數據和所述非衰減校正重建圖像數據，所述重採樣衰減校正重建圖像數據和所述重採樣非衰減校正重建圖像數據，所述重定向衰減校正重建圖像數據和所述重定向非衰減校正重建圖像數據，和/或所述第一融合圖像數據和所述第二融合圖像數據是彼此按體素對準的，都與所述第二圖像數據的坐標系配準，並且都符合所述DICOM標準。因此，所述系統和方法，以及相關的工作流程，便於針對橫向和重定向圖像兩者的、具有衰減校正和不具有衰減校正的融合SPECT/CT圖像的直接的一對一比較。此外， 由於針對橫向和重定向圖像兩者的、具有衰減校正和不具有衰減校正的所述融合SPECT/ CT圖像符合所述DICOM標準，因此這些圖像可以被顯示、處理、或者以其他方式由支持所述DICOM文件格式的應用來利用。通過以下對示例性實施例的詳細描述、權利要求和附圖，大致的發明設想的仍進一步優點、特徵和/或方面將變得更加容易顯而易見。本發明可採取各種部件和部件布置的形式，以及各種步驟和步驟安排的形式。附圖只是出於圖示優選實施例的目的並且不被解釋為限制本發明。
圖1A-1C形成的流程示了根據一個示例性實施例的在混合SPECT/CT雙模態系統中的圖像處理流程；圖2A-2B形成的流程示了根據一個示例性實施例的在混合SPECT/CT雙模態系統中的圖像處理流程；圖3A-3C形成的流程示了根據一個示例性實施例的混合SPECT/CT雙模態成像方法；圖4A-4B形成的流程示了根據一個示例性實施例的混合SPECT/CT雙模態成像方法。雖然大致的發明設想能有很多不同形式的實施例，但是在附圖中示出並且將在本文中詳細描述其特定實施例，同時應理解，將本公開認為是該大致的發明設想的原理的例證。因此，該大致的發明設想不旨在限於本文中圖示的特定實施例。利用SPECT/CT成像系統或者方法的用戶的各種需要和期望可能是彼此矛盾的。 例如，當應用基於CT的AC時，可以相對於該CT患者空間坐標系計算所重建的橫向SPECT 圖像的IPP和IOP屬性，這在AC SPECT圖像和CT圖像之間建立了配準連結。然而，由於在配準中包含重定向是很常見的，因此在CT空間中的重定向橫向SPECT圖像的新IOP典型地不再是向量值[100010]。由於其與在DICOM標準中所述的橫向體積圖像定義的矛盾，因此在一些DICOM應用中可能不接受該橫向圖像數據。作為這一問題的部分解決辦法，可以執行AC SPECT圖像到CT空間的重採樣從而該AC SPECT圖像和該CT圖像被明確地配準並符合DICOM標準的定義(例如，對於橫向IOP 屬性具有向量值[1 0 0 0 1 0])。然而，對於非AC SPECT圖像的非AC數據，沒有方便的相應配準信息。因而，非AC SPECT數據並不容易重採樣並且，因而，通常是非重採樣的。因此，非AC SPECT圖像不配準到CT圖像，並且也不再與重採樣AC SPECT圖像按體素對準。這妨礙了在非AC SPECT圖像和重採樣AC SPECT圖像之間執行有意義的直接一對一比較的能力，更不必說將SPECT圖像與CT圖像融合以及執行有意義的直接一對一比較的能力。作為另一方法，可以執行SPECT圖像的非AC數據到CT空間的離線重採樣。然而， 這一離線重採樣很可能與應用於SPECT圖像的AC數據的重採樣過程不同，尤其是當在配準期間包含用戶的手動調整時。此外，這一方法可能導致中斷的工作流程並且犧牲所有的用戶便利性。鑑於以上，用戶的這些矛盾的需要和期望能夠在圖像處理工作流程中得到解決。 以下陳述的示例性實施例涉及新的和改善的混合SPECT/CT圖像處理系統和方法，以及它們的相關工作流程，其滿足了對針對橫向和重定向圖像兩者的、AC或者非AC的CT和SPECT 圖像的融合顯示的這些各種需要或者期望。根據一個示例性實施例，混合SPECT/CT雙模態系統包括用於處理SPECT和CT數據的一個或者多個計算機部件。如在本文中使用的，「計算機部件」包括，但是不限於，計算機相關實體、任一硬體、固件、軟體、其組合，或者執行中的軟體。例如，計算機部件可以是， 但不限於，處理器、對象、可執行的、在處理器上運行的處理、執行線程、程序和計算機。通過圖示，在伺服器計算機上運行的應用和伺服器計算機兩者可以是計算機部件。一個或者多個計算機部件可以處於處理或者執行線程之內，並且計算機部件可以位於一個計算機上或者在兩個或者更多個計算機之間分布。當「計算機部件」涉及計算機時，也可以包含用於與計算機接口連接的各種外圍設備(例如，輸入設備、數據存儲設備、顯示設備，等等)。混合SPECT/CT雙模態系統也可以包括由計算機部件執行或者與計算機部件接口連接的邏輯。如在本文中使用的，「邏輯」包括，但不限於，硬體、固件、軟體或者其組合以執行功能或者動作，或者引起由另一部件執行的功能或者動作。例如，基於期望的應用或者需要，邏輯可以包括軟體控制的微處理器，例如特定用途集成電路(ASIC)的離散邏輯，或者其他可編程邏輯設備。邏輯也可以完全具體化為軟體。在混合SPECT/CT雙模態系統100中，計算機部件102與SPECT數據輸入設備104、 CT數據輸入設備106、顯示設備108(例如，一個或者多個監視器)以及數據存儲設備110 接口連接或者數據通信。在一個示例性實施例中，SPECT數據輸入設備104和CT數據輸入設備106是一體的或者相對於彼此固定。SPECT數據輸入設備104和CT數據輸入設備106 中的每個可以將其各自的數據存儲於數據存儲設備110中以用於計算機部件102的後續取回。圖1A-1C示出了與混合SPECT/CT雙模態系統100對應的圖像處理工作流程。根據這一工作流程，將SPECT斷層攝影投影數據112和CT體積圖像114輸入系統100。CT體積圖像114先前從CT斷層攝影投影數據的重建中導出。例如，可以從SPECT數據輸入設備 104或者數據存儲設備110輸入SPECT斷層攝影投影數據112。例如，可以從CT數據輸入設備106或者數據存儲設備110輸入CT體積圖像114。初始重建邏輯116執行沒有AC的 SPECT斷層攝影投影數據112的重建以生成非AC SPECT橫向體積圖像118。配準邏輯120將非AC SPECT橫向體積圖像118與CT體積圖像114配準以生成衰減圖122(見圖IA和1B)。配準邏輯120可以包括基於參數的配準邏輯124、手動調整配準邏輯126以及基於圖像的自動配準邏輯128中的一個或者多個。基於參數的配準邏輯IM 可以，例如，基於雙模態系統(例如，SPECT數據輸入設備104和CT數據輸入設備106)的幾何結構，例如普通的患者床被線性平移以在設備之間移動的距離，來配準圖像。手動調整配準邏輯1 可以，例如，基於用戶的手動調整或者在顯示設備108上的融合視圖中一個圖像相對於另一圖像的移動來配準圖像。基於圖像的自動配準邏輯1 可以，例如，應用基於軟體的匹配算法使用圖像中的值本身來配準圖像，例如，通過互相關、局部相關等。來自配準邏輯120的配準信息130，例如關於基於參數的配準、手動調整配準、和 /或基於圖像的自動配準的信息，被保存、承載於衰減圖122、或者以其他方式與衰減圖122 通信。配準信息130可以被保存或者承載於DICOM文件的標頭中與衰減圖122對應的公共 (例如，IPP和Ι0Ρ)和私有屬性兩者的組合中。以這一方式，在衰減圖122中的配準信息 130用作連結SPECT和CT圖像之間的幾何關係的橋梁。然後計算機部件102使用AC SPECT重建邏輯132和包括配準信息130的衰減圖122來執行SPECT斷層攝影投影數據112的AC SPECT重建。ACSPECT重建的輸出是AC SPECT橫向體積圖像134。
計算機部件102也使用非AC SPECT重建邏輯136和配準信息130 (由衰減圖122 提供或者從衰減圖122獲得)來執行SPECT斷層攝影投影數據112的非AC SPECT重建。非 AC SPECT重建的輸出是非AC SPECT橫向體積圖像138。在一個示例性實施例中，並行地或者以其他方式同時地執行AC SPECT重建和非AC SPECT重建。以這一方式，這兩個重建都可以共享衰減圖122所承載的配準信息130，即使衰減校正未被應用於非AC SPECT重建。此外，配準信息130被傳送至重建的輸出，也即AC SPECT橫向體積圖像134和非AC SPECT橫向體積圖像138。計算機部件102使用重採樣邏輯140來將AC SPECT橫向體積圖像134和非AC SPECT橫向體積圖像138重採樣到CT空間。AC SPECT橫向體積圖像134的重採樣的輸出是重採樣AC SPECT橫向體積圖像142。非ACSPECT橫向體積圖像138的重採樣的輸出是重採樣非AC SPECT橫向體積圖像144。由於使用相同的參數(例如，配準信息130)來重採樣AC SPECT橫向體積圖像134和非AC SPECT橫向體積圖像138兩者，因此重採樣ACSPECT 橫向體積圖像142和重採樣非AC SPECT橫向體積圖像144是彼此按體素對準的，都配準到 CT空間，並且通過在它們的公共IOP屬性中具有[1 0 0 0 1 0]的向量值而都符合DICOM 標準。計算機部件102使用重定向邏輯146來以相同的方式重定向AC SPECT橫向體積圖像134和非AC SPECT橫向體積圖像138兩者。重定向邏輯146的輸出是一個或者多個重定向AC SPECT圖像148和一個或者多個重定向非AC SPECT圖像150。重定向AC SPECT 圖像148和/或重定向非ACSPECT圖像150可以包括，例如，短軸圖像、水平長軸圖像、垂直長軸圖像、傾斜橫向圖像、傾斜矢狀圖像和/或傾斜冠狀圖像。對於重定向SPECT圖像中的每個，其公共IOP和IPP屬性被更新至CT空間，從而每個重定向SPECT圖像都配準到CT坐標系中的CT圖像，而不是與CT圖像按體素對準。其後，計算機部件102可以使用顯示設備108來引起、便於或者以其他方式支持相同類型(例如，重採樣、重定向)的AC和非AC SPECT圖像的顯示152。例如，可以並排顯示152AC和非AC SPECT圖像以用於該圖像的有意義的直接一對一比較。此外，AC和非AC SPECT圖像兩者都可以與CT體積圖像114融合以用於融合圖像的比較。該融合圖像可以提供定位或者提高診斷。此外，計算機部件102可以使用數據存儲設備110來引起、便於或者以其他方式支持將包括配準信息130的衰減圖122、重採樣AC SPECT橫向體積圖像142、重採樣非AC SPECT橫向體積圖像144、重定向AC SPECT圖像148、重定向非AC SPECT圖像150、融合的 SPECT/CT圖像保存IM至數據存儲設備110、和/或其他圖像數據。因此，隨後可以從數據存儲設備110取回所保存的信息和圖像154以用於使用或者回顧，包括由第三方應用、不同的應用、不同的計算機部件等的使用或者回顧。根據另一示例性實施例的混合SPECT/CT雙模態系統200，包括用於處理SPECT和 CT數據的一個或者多個計算機部件(例如，計算機部件10 。混合SPECT/CT雙模態系統 200執行的圖像處理工作流程類似於與混合SPECT/CT雙模態系統100對應的圖像處理工作流程。因此，在適當處使用類似的附圖標記。然而，如圖2A-2B所示，在用於系統200的圖像處理工作流程中，先前地並且與CT體積圖像114或者基於CT的衰減圖122獨立地重建非AC SPECT橫向體積圖像202。
根據這一工作流程，將非AC SPECT橫向體積圖像202，與SPECT斷層攝影投影數據 112和包括配準信息130的衰減圖122(用於AC重建)一起輸入系統200。可以例如從數據存儲設備110，輸入非AC SPECT橫向體積圖像202和衰減圖122。可以例如從SPECT數據輸入設備104或者數據存儲設備110，輸入SPECT斷層攝影投影數據112。在系統200中，由於衰減圖122在先前生成並且配準信息130保存於衰減圖122 中，因此不需要非AC SPECT橫向體積圖像118和CT體積圖像114(例如，使用配準邏輯 120)的配準。而是，在系統200內的後續處理期間可以使用保存於衰減圖122中的配準信息130。由於系統200中的重採樣(例如，使用重採樣邏輯140)、重定向(例如，使用重定向邏輯146)、和後續處理與以上針對系統100的描述相同，因此這裡省略對其的單獨討論。將參考圖3A-3C描述根據一個示例性實施例的混合SPECT/CT雙模態方法300。在混合SPECT/CT雙模態方法300中，在步驟302，輸入SPECT斷層攝影投影數據和CT體積圖像。可以例如從SPECT掃描器或者數據存儲設備中輸入SPECT斷層攝影投影數據。可以例如從CT掃描器或者數據存儲設備中輸入CT體積圖像。在步驟304，SPECT斷層攝影投影數據(非AC)被初始重建以生成非AC SPECT橫向體積圖像。在步驟306，非AC SPECT橫向體積圖像和CT體積圖像被彼此配準以生成衰減圖。 SPECT和CT圖像的配準可以包括基於參數的配準、手動調整配準、和基於圖像的自動配準中的一個或者多個。在步驟308，在配準處理期間獲得的配準信息被存儲、承載於所述衰減圖，或者以其他方式與所述衰減圖通信。配準信息可以被存儲於，例如，DICOM文件的標頭中與衰減圖對應的公共(例如，IPP和Ι0Ρ)和私有屬性兩者的組合中。以這一方式，在衰減圖中的配準信息用作連結SPECT和CT圖像之間的幾何關係的橋梁。在步驟310，包括配準信息的衰減圖被用於將SPECT斷層攝影投影數據(具有AC) 重建為AC SPECT橫向體積圖像。在步驟312，該配準信息(從衰減圖接收或者以其他方式從該衰減圖獲得)被用於將SPECT斷層攝影投影數據(非AC)重建為非AC SPECT橫向體積圖像。在一個示例性實施例中，並行地或者以其他方式同時地執行步驟310和312中的重建。以這一方式，這兩個重建都可以共享衰減圖承載的配準信息，即使衰減校正只應用於該重建之一。此外，配準信息被傳送至重建的輸出，也即AC SPECT橫向體積圖像和非AC SPECT橫向體積圖像。在步驟314，將AC SPECT橫向體積圖像和非AC SPECT橫向體積圖像重採樣到CT 空間。AC SPECT橫向體積圖像的重採樣的輸出是重採樣AC SPECT橫向體積圖像。非AC SPECT橫向體積圖像的重採樣的輸出是重採樣非AC橫向體積圖像。由於使用相同的參數 (例如，來自衰減圖的配準信息)來重採樣AC SPECT橫向體積圖像和非AC SPECT橫向體積圖像兩者，因此重採樣AC SPECT橫向體積圖像和重採樣非AC SPECT橫向體積圖像是彼此按體素對準的，都配準到CT空間，並且通過在它們的公共IOP屬性中具有[1 0 0 0 1 0] 的向量值而都符合DICOM標準。在步驟316中以相同的方式重定向AC SPECT橫向體積圖像和非AC SPECT橫向體積圖像。AC和非AC SPECT橫向體積圖像的這一重定向形成不同的(也即，重定向)AC和非AC SPECT圖像，例如，短軸圖像、水平長軸圖像、垂直長軸圖像、傾斜橫向圖像、傾斜矢狀圖像和/或傾斜冠狀圖像。對於重定向圖像中的每個，其公共IOP和IPP屬性被更新至CT 空間，從而每個重定向圖像都配準到CT坐標系中的CT圖像，而不是與CT圖像按體素對準。
其後，方法300在步驟318中支持相同類型(例如，重採樣、重定向)的AC和非AC SPECT圖像的顯示。例如，可以並排顯示AC和非AC SPECT圖像以用於該圖像的有意義的直接一對一比較。此外，在步驟320，AC和非AC SPECT圖像兩者都可以與CT體積圖像融合併且顯示以用於融合圖像的比較。該融合圖像可以提供定位和/或提高診斷。此外，方法300在步驟322中支持保存所生成的圖像和信息(例如，至數據存儲設備)以用於以後的取回。所保存的圖像和信息可以包括，例如，包括配準信息的衰減圖、重採樣AC SPECT橫向體積圖像、重採樣非AC SPECT橫向體積圖像、重定向AC SPECT圖像、重定向非AC SPECT圖像、和/或融合的SPECT/CT圖像。以這一方式，任何時候都可以取回和使用該圖像和信息以用於由第三方應用、不同的應用、不同的計算機部件等回顧。將參考圖4A-4B描述根據一個示例性實施例的混合SPECT/CT雙模態方法400。該混合SPECT/CT雙模態方法400與混合SPECT/CT雙模態方法300類似。因此，在適當處使用類似的附圖標記。然而，如圖4A-4B所示，在混合SPECT/CT雙模態方法400中，先前地並且與CT體積圖像或者基於CT的衰減圖獨立地重建非AC SPECT橫向體積圖像。此外，先前地從CT斷層攝影投影數據中重建CT體積圖像。根據這一方法400，在步驟402，將非AC SPECT橫向體積圖像，與SPECT斷層攝影投影數據和包括配準信息的衰減圖(用於AC重建)一起輸入。可以例如從數據存儲設備輸入非AC SPECT橫向體積圖像和衰減圖。可以例如從SPECT掃描器或者數據存儲設備輸入SPECT斷層攝影投影數據。在方法400中，由於衰減圖在先前生成並且配準信息保存於衰減圖中，因此不需要非AC SPECT橫向體積圖像和CT體積圖像的配準。而是，在方法400中的後續步驟期間可以使用保存於衰減圖中的配準信息。由於方法400中的重採樣、重定向和後續處理與以上針對方法300的描述相同，因此這裡省略對其的單獨討論。鑑於以上，混合SPECT/CT雙模態系統和方法便於獲得、顯示、存儲和以其他方式利用有價值的生理學和解剖信息。根據這些系統和方法，SPECT和CT圖像的配準和融合顯示可以簡化對可疑缺陷或者腫瘤的識別和定位，以用於診斷。由於該系統和方法確保該圖像符合DICOM標準，因此可以使用第三方軟體來容易地回顧該圖像。此外，該系統和方法允許用戶在針對橫向和重定向圖像兩者的、利用AC和不利用AC重建的SPECT圖像之間執行直接一對一比較。已經通過例子的方式給出了特定實施例的以上描述。從所給出的公開內容，本領域技術人員將不僅理解了大致的發明設想和任意伴隨的優點，而且也將發現顯而易見的對所公開的結構和方法的各種改變和變型。例如，雖然在本文中以SPECT/CT多模態成像為背景進行論述，但是大致的發明設想可以應用於其他類型的多模態成像，例如PET/CT，SPECT/ MR,PET/MR等等。因而尋求覆蓋落在如所附權利要求書和其等價物所定義的大致的發明設想的精神和範圍之內所有的這種改變和變型。
權利要求
1.一種圖像處理系統，所述系統包括 計算機，由第一成像模態生成的第一斷層攝影投影數據，以及由第二成像模態生成的第二斷層攝影投影數據，其中，所述計算機從所述第一斷層攝影投影數據生成第一重建圖像數據，以及從所述第二斷層攝影投影數據生成第二重建圖像數據，其中，所述計算機將所述第二重建圖像數據與所述第一重建圖像數據配準以生成衰減圖和配準信息，其中，所述計算機使用所述第二斷層攝影投影數據、所述衰減圖和所述配準信息來生成與所述第二成像模態對應的衰減校正重建圖像數據，並且其中，所述計算機使用所述第二斷層攝影投影數據和所述配準信息來生成與所述第二成像模態對應的非衰減校正重建圖像數據。
2.如權利要求1所述的系統，其中，所述衰減校正重建圖像數據和所述非衰減校正重建圖像數據彼此按體素對準，其中，所述衰減校正重建圖像數據和所述非衰減校正重建圖像數據都與所述第一重建圖像數據的坐標系配準，並且其中，所述衰減校正重建圖像數據和所述非衰減校正重建圖像數據都符合DICOM標準。
3.如任意前述權利要求所述的系統，其中，所述計算機使用所述配準信息將所述衰減校正重建圖像數據重採樣到所述第一重建圖像數據的坐標系，以生成與所述第二成像模態對應的重採樣衰減校正重建圖像數據，並且其中，所述計算機使用所述配準信息將所述非衰減校正重建圖像數據重採樣到所述第一重建圖像數據的所述坐標系，以生成與所述第二成像模態對應的重採樣非衰減校正重建圖像數據。
4.如權利要求3所述的系統，其中，所述重採樣衰減校正重建圖像數據和所述重採樣非衰減校正重建圖像數據彼此按體素對準，其中，所述重採樣衰減校正重建圖像數據和所述重採樣非衰減校正重建圖像數據都與所述第一重建圖像數據的坐標系配準，並且其中，所述重採樣衰減校正重建圖像數據和所述重採樣非衰減校正重建圖像數據都符合DICOM標準。
5.如權利要求3或4所述的系統，其中，所述重採樣衰減校正重建圖像數據與所述第一重建圖像數據融合以形成第一融合圖像數據，並且其中，所述重採樣非衰減校正重建圖像數據與所述第一重建圖像數據融合以形成第二融合圖像數據。
6.如權利要求5所述的系統，還包括與所述計算機數據通信的顯示設備，其中，所述計算機可操作地令以下中的至少一個同時在所述顯示設備上顯示所述衰減校正重建圖像數據和所述非衰減校正重建圖像數據，或者所述重採樣衰減校正重建圖像數據和所述重採樣非衰減校正重建圖像數據，或者所述第一融合圖像數據和所述第二融合圖像數據。
7.如權利要求5所述的系統，還包括與所述計算機數據通信的數據存儲設備，其中，所述計算機可操作地令以下中的至少一個存儲於所述數據存儲設備中所述衰減圖、所述配準信息、所述衰減校正重建圖像數據、所述非衰減校正重建圖像數據、所述重採樣衰減校正重建圖像數據、所述重採樣非衰減校正重建圖像數據、所述第一融合圖像數據和所述第二融合圖像數據。
8.如任意前述權利要求所述的系統，其中，所述計算機使用所述配準信息來重定向所述衰減校正重建圖像數據，以生成與所述第二成像模態對應的重定向衰減校正重建圖像數據，並且其中，所述計算機使用所述配準信息來重定向所述非衰減校正重建圖像數據，以生成與所述第二成像模態對應的重定向非衰減校正重建圖像數據。
9.如權利要求8所述的系統，其中，所述重定向衰減校正重建圖像數據是短軸圖像、水平長軸圖像、垂直長軸圖像、傾斜橫向圖像、傾斜矢狀圖像和傾斜冠狀圖像之一，並且其中，所述重定向非衰減校正重建圖像數據是短軸圖像、水平長軸圖像、垂直長軸圖像、傾斜橫向圖像、傾斜矢狀圖像和傾斜冠狀圖像之一。
10.如權利要求8或9所述的系統，其中，所述重定向衰減校正重建圖像數據和所述重定向非衰減校正重建圖像數據彼此按體素對準，其中，所述重定向衰減校正重建圖像數據和所述重定向非衰減校正重建圖像數據都與所述第一重建圖像數據的坐標系配準，並且其中，所述重定向衰減校正重建圖像數據和所述重定向非衰減校正重建圖像數據都符合DICOM標準。
11.如權利要求8、9或10所述的系統，其中，所述重定向衰減校正重建圖像數據與所述第一重建圖像數據融合以形成第一融合圖像數據，並且其中，所述重定向非衰減校正重建圖像數據與所述第一重建圖像數據融合以形成第二融合圖像數據。
12.如權利要求11所述的系統，還包括與所述計算機數據通信的顯示設備，其中，所述計算機可操作地令以下中的至少一個同時在所述顯示設備上顯示所述衰減校正重建圖像數據和所述非衰減校正重建圖像數據，或者所述重定向衰減校正重建圖像數據和所述重定向非衰減校正重建圖像數據，或者所述第一融合圖像數據和所述第二融合圖像數據。
13.如權利要求11所述的系統，還包括與所述計算機數據通信的數據存儲設備，其中， 所述計算機可操作地令以下中的至少一個存儲於所述數據存儲設備中所述衰減圖、所述配準信息、所述衰減校正重建圖像數據、所述非衰減校正重建圖像數據、所述重定向衰減校正重建圖像數據、所述重定向非衰減校正重建圖像數據、所述第一融合圖像數據和所述第二融合圖像數據。
14.如權利要求5或11所述的系統，其中，所述第一融合圖像數據和所述第二融合圖像數據彼此按體素對準，其中，所述第一融合圖像數據和所述第二融合圖像數據都與所述第一重建圖像數據的坐標系配準，並且其中，所述第一融合圖像數據和所述第二融合圖像數據都符合DICOM標準。
15.如權利要求1所述的系統，其中，所述配準信息存儲於所述衰減圖中。
16.一種圖像處理方法，所述方法包括利用第一成像模態生成第一斷層攝影投影數據，以及利用第二成像模態生成第二斷層攝影投影數據，從所述第一斷層攝影投影數據生成第一重建圖像數據，以及從所述第二斷層攝影投影數據生成第二重建圖像數據，將所述第二重建圖像數據與所述第一重建圖像數據配準以獲得衰減圖和配準信息， 使用所述第二斷層攝影投影數據、所述衰減圖和所述配準信息來生成與所述第二成像模態對應的衰減校正重建圖像數據，以及使用所述第二斷層攝影投影數據和所述配準信息來生成與所述第二成像模態對應的非衰減校正重建圖像數據。
17.如權利要求16所述的方法，其中，所述衰減校正重建圖像數據和所述非衰減校正重建圖像數據彼此按體素對準，其中，所述衰減校正重建圖像數據和所述非衰減校正重建圖像數據都與所述第一重建圖像數據的坐標系配準，並且其中，所述衰減校正重建圖像數據和所述非衰減校正重建圖像數據都符合DICOM標準。
18.如權利要求16或17所述的方法，還包括使用所述配準信息將所述衰減校正重建圖像數據重採樣到所述第一重建圖像數據的坐標系，以生成與所述第二成像模態對應的重採樣衰減校正重建圖像數據，並且其中，使用所述配準信息將所述非衰減校正重建圖像數據重採樣到所述第一重建圖像數據的坐標系，以生成與所述第二成像模態對應的重採樣非衰減校正重建圖像數據。
19.如權利要求18所述的方法，其中，所述重採樣衰減校正重建圖像數據和所述重採樣非衰減校正重建圖像數據彼此按體素對準，其中，所述重採樣衰減校正重建圖像數據和所述重採樣非衰減校正重建圖像數據都與所述第一重建圖像數據的坐標系配準，並且其中，所述重採樣衰減校正重建圖像數據和所述重採樣非衰減校正重建圖像數據都符合DICOM標準。
20.如權利要求18或19所述的方法，還包括將所述重採樣衰減校正重建圖像數據與所述第一重建圖像數據融合以形成第一融合圖像數據，以及將所述重採樣非衰減校正重建圖像數據與所述第一重建圖像數據融合以形成第二融合圖像數據。
21.如權利要求20所述的方法，還包括在顯示設備上同時顯示以下中的至少一個 所述衰減校正重建圖像數據和所述非衰減校正重建圖像數據，或者所述重採樣衰減校正重建圖像數據和所述重採樣非衰減校正重建圖像數據，或者所述第一融合圖像數據和所述第二融合圖像數據。
22.如權利要求20所述的方法，還包括在數據存儲設備上存儲以下中的至少一個所述衰減圖、所述配準信息、所述衰減校正重建圖像數據、所述非衰減校正重建圖像數據、所述重採樣衰減校正重建圖像數據、所述重採樣非衰減校正重建圖像數據、所述第一融合圖像數據和所述第二融合圖像數據。
23.如權利要求16或17所述的方法，還包括使用所述配準信息來重定向所述衰減校正重建圖像數據，以生成與所述第二成像模態對應的重定向衰減校正重建圖像數據，以及使用所述配準信息來重定向所述非衰減校正重建圖像數據，以生成與所述第二成像模態對應的重定向非衰減校正重建圖像數據。
24.如權利要求23所述的方法，其中，所述重定向衰減校正重建圖像數據是短軸圖像、 水平長軸圖像、垂直長軸圖像、傾斜橫向圖像、傾斜矢狀圖像和傾斜冠狀圖像之一，並且其中，所述重定向非衰減校正重建圖像數據是短軸圖像、水平長軸圖像、垂直長軸圖像、傾斜橫向圖像、傾斜矢狀圖像和傾斜冠狀圖像之一。
25.如權利要求23或M所述的方法，其中，所述重定向衰減校正重建圖像數據和所述重定向非衰減校正重建圖像數據彼此按體素對準，其中，所述重定向衰減校正重建圖像數據和所述重定向非衰減校正重建圖像數據都與所述第一重建圖像數據的坐標系配準，並且其中，所述重定向衰減校正重建圖像數據和所述重定向非衰減校正重建圖像數據都符合DICOM標準。
26.如權利要求23J4或25所述的方法，其中，所述重定向衰減校正重建圖像數據與所述第一重建圖像數據融合以形成第一融合圖像數據，並且其中，所述重定向非衰減校正重建圖像數據與所述第一重建圖像數據融合以形成第二融合圖像數據。
27.如權利要求沈所述的方法，還包括在顯示設備上同時顯示以下中的至少一個所述衰減校正重建圖像數據和所述非衰減校正重建圖像數據，或者所述重定向衰減校正重建圖像數據和所述重定向非衰減校正重建圖像數據，或者所述第一融合圖像數據和所述第二融合圖像數據。
28.如權利要求27所述的方法，還包括在數據存儲設備上存儲以下中的至少一個所述衰減圖、所述配準信息、所述衰減校正重建圖像數據、所述非衰減校正重建圖像數據、所述重定向衰減校正重建圖像數據、所述重定向非衰減校正重建圖像數據、所述第一融合圖像數據和所述第二融合圖像數據。
29.如權利要求20或沈所述的方法，其中，所述第一融合圖像數據和所述第二融合圖像數據彼此按體素對準，其中，所述第一融合圖像數據和所述第二融合圖像數據都與所述第一重建圖像數據的坐標系配準，並且其中，所述第一融合圖像數據和所述第二融合圖像數據都符合DICOM標準。
30.如權利要求16所述的方法，其中，所述配準信息存儲於所述衰減圖中。
31.一種生成用於在成像期間校正衰減的衰減圖的方法，所述方法包括輸入由第一成像模態生成的第一斷層攝影投影數據，以及由第二成像模態生成的第二斷層攝影投影數據；從所述第一斷層攝影投影數據生成第一重建圖像數據，以及從所述第二斷層攝影投影數據生成第二重建圖像數據；將所述第二重建圖像數據與所述第一重建圖像數據配準以生成衰減圖和配準信息； 在所述衰減圖中嵌入所述配準信息；以及將包括所述配準信息的所述衰減圖存儲於計算機可讀介質中。
32.如權利要求31所述的方法，其中，所述衰減圖存儲為與所述DICOM標準對應的文件，並且其中，所述配準信息存儲在所述文件的標頭部分中。
全文摘要
公開了一種混合雙模態圖像處理系統和方法。例如，圖像處理系統包括用於處理SPECT斷層攝像投影數據和CT體積圖像的計算機。所述計算機從所述投影數據導出SPECT橫向體積圖像並將所述SPECT橫向體積圖像與所述CT體積圖像配準以獲得衰減圖和配準信息。所述計算機使用所述衰減圖和所述配準信息以導出具有衰減校正的SPECT橫向體積圖像。所述計算機使用所述配準信息以導出不具有衰減校正的SPECT橫向體積圖像。使用同一配準信息，同時或者接近同時獲得具有和不具有衰減校正的所述SPECT橫向體積圖像。所述配準信息被存儲、承載於所述衰減圖中、或者以其他方式與所述衰減圖通信以用於所述SPECT橫向體積圖像的後續處理。
文檔編號A61B6/03GK102361596SQ201080013397
公開日2012年2月22日 申請日期2010年2月9日 優先權日2009年3月24日
發明者A·王, A·達席爾瓦, J·耶, J·胡, S·K·瑪哈凱, X·宋 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司