專利名稱：Pet掃描儀系統(tǒng)以及其中的圖像重建方法
PET掃描儀系統(tǒng)以及其中的圖像重建方法
相關(guān)申請的交叉引用
本申請基于2009年10月1日提交的在先美國專利申請12/571524號和2010年 7月22日提交的在先日本專利申請2010-165074號并要求其優(yōu)先權(quán)，這些申請的全部內(nèi)容 通過引用結(jié)合在本申請中。技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明的實施方式涉及根據(jù)所收集到的PET(正電子放射斷層攝影，Positron Emission Tomography)信息、收集到的病床的位置信息和收集到的檢測器系統(tǒng)的位置信息 而重建圖像的PET掃描儀系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在醫(yī)用成像領(lǐng)域中，PET的使用正在增加。在PET成像中，通過注入、吸入或食物 攝取，使患者取入放射性藥劑。投放放射性藥劑后，根據(jù)藥劑的物理和生物分子特性，藥劑 積聚在人體內(nèi)的特定的位置。藥劑的實際空間分布、藥劑的積聚程度和從投放到最終排出 的過程的動態(tài)均為可具有臨床意義的因素。在該過程中，附著在放射性藥劑上的正電子放 射體根據(jù)半衰期或分支比等同位素的物理特性而放射正電子。
放射性原子核素放射正電子。當被放射出的正電子與電子碰撞時發(fā)生湮沒事件 (event) 0通過碰撞，正電子與電子湮沒。大多數(shù)情況下，湮沒事件產(chǎn)生向大致180度方向 放出的兩條51 IkeV的γ射線。
通過檢測兩條γ射線，并在檢測位置間連接線(即，LOR :line-of-response, 響應線)，從而可以推定實際的湮沒位置。該過程只識別可能相互作用的線，但是通過 集聚很多這樣的線并執(zhí)行圖像重建過程，則可以推定實際的分布。除了兩個閃爍事件的 位置之外，在可利用正確的定時(數(shù)百皮秒以內(nèi))的情況下，通過計算飛行時間(T0F time-of-flight)，可以追加LOR上的事件的大致位置信息。與掃描儀的時間分辨率有關(guān)的 限制決定LOR上的位置決定精度。與實際的閃爍事件的位置決定有關(guān)的限制決定掃描儀的 根本的空間分辨率。同位素的特定的特征(例如，正電子能量)有助于特定藥劑的空間分 辨率的決定(根據(jù)兩條Y射線的正電子范圍和共線性)。
通過收集大量事件，可以取得通過圖像重建而推定的患者的圖像所需要的信息。 為了通過在一對檢測器元件中大致同時發(fā)生的兩個檢測事件來規(guī)定重建對象的投影或正 弦圖，而根據(jù)其幾何學屬性形成能夠制成直方圖的L0R。事件也可以對圖像分別地追加。
因此，數(shù)據(jù)收集與圖像重建的基本要素是作為橫穿插入患者的開口的線的L0R?？?以取得與事件位置有關(guān)的追加信息。首先，通過采樣與重建，系統(tǒng)重建或定位某點的能力并 不是攝像視野中的空間的不變量，而是在中心較好，隨著靠近周邊逐漸惡化。點擴散函數(shù) (PSF)被典型地利用于使該行為特征化。正在開發(fā)用于將PSF編入重建過程的工具。其次， 可以利用飛行時間、即Y射線到達伴隨配對(pairing)(對檢測)的各檢測器的到達時間 差，決定事件發(fā)生可能性高的LOR上的位置。
上述檢測過程需要對大量湮沒事件重復進行。為了決定輔助成像任務所需要的計 數(shù)(即，成對事件)的數(shù)量，必須解析各成像的事例。在當前的運用中，一般情況下，長度 IOOcm的FDG(Flu0r0de0XygluC0Se，氟代脫氧葡萄糖)的研究需要積蓄數(shù)億計數(shù)。積蓄該 數(shù)量的計數(shù)所需要的時間由藥劑的投放量、掃描儀的靈敏度和計數(shù)性能來決定。
PET成像系統(tǒng)為了檢測從被檢體放射的γ射線而使用在互相相對的位置上配置 的檢測器。典型的情況是，為了檢測從各角度飛來的、射線而利用檢測器環(huán)。因此，PET掃 描儀典型的情況是為了能夠收集盡可能多的Y射線而具有大致圓筒形狀，當然必須是各 向同性的。另外，為了對欠缺的角度進行收集也可以利用檢測器的部分環(huán)或旋轉(zhuǎn)。但是，那 種方法對PET掃描儀的整體靈敏度有嚴重的影響。在圓筒形狀的情況下，平面內(nèi)包含的所 有Y射線都有可能干擾檢測器。在這種圓筒形狀的情況下，當使與軸方向有關(guān)的尺寸變大 時，在收集Y射線的靈敏度或性能方面具有極其有利的效果。因此，最佳的結(jié)構(gòu)是具有有 可能檢測所有Y射線的球體結(jié)構(gòu)。當然，在對人體的應用中，球狀結(jié)構(gòu)變得極大，不得不變 得價格極高。因此，現(xiàn)實中，檢測器的軸方向的長度可變的圓筒形狀為最新的PET掃描儀的 結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。
PET掃描儀通過逐漸縮小PET檢測器環(huán)內(nèi)的晶體(閃爍晶體)來逐漸提高采樣的 質(zhì)量(密度)。PET掃描儀通過增加PET檢測器系統(tǒng)中安裝的環(huán)數(shù)從而變得立體。晶體是 PET掃描儀的價格最高的部件之一。小動物掃描儀挑戰(zhàn)可將晶體縮小到多小的極限。典型 的情況是，人體尺寸的臨床系統(tǒng)使用約4-6mm的正方形或長方形的晶體。小動物尺寸的臨 床系統(tǒng)實質(zhì)上使用1毫米以下尺寸的晶體。然而，由于準備各晶體或決定特性的成本增加、 或者各晶體的復雜性增加(晶體變小意味著溝道變多，重建的必要條件變嚴)，因此縮小在 臨床系統(tǒng)中使用的晶體會成為沉重的負擔。
改善所收集到的PET數(shù)據(jù)的空間分辨率的另外的方法是進行二段采樣 (sub-sampling)。在該方法中，利用掃描儀的“本來(native) ”的幾何學配置來收集第1數(shù) 據(jù)集，接著在該幾何學配置稍稍變化的狀態(tài)下收集第2數(shù)據(jù)集。在幾何學配置的微小變化 的信息優(yōu)于系統(tǒng)的本來的空間分辨率時，進行二段采樣，改善系統(tǒng)整體的分辨率。利用兩種 數(shù)據(jù)集的該方法可以利用更多的要素來重復進行。然而該方法被限定于濾波逆投影法或傅 立葉重組法(Fourier rebirming)等“單一光線”的圖像重建法。其理由是因為最新的統(tǒng) 計性圖像重建法(例如，極大似然-期望值最大化法(ML-EM))已經(jīng)將有限尺寸的采樣要素 模型化，所以不會受益于那樣的采樣。
在單一光線的圖像重建系統(tǒng)中，執(zhí)行兩種類型的二段采樣。一個方法是在體軸橫 斷面內(nèi)活動(搖動)PET掃描儀整體，在體軸橫斷面內(nèi)的重建中使小于晶體的尺寸的分辨率 成為可能。第 2 方法與在 SPECT (Single Photon Emission Computed ^Tomography，單光子 發(fā)射計算機斷層攝影)成像中也可使用的方法極其類似，必須連續(xù)移動病床。在該方法中， 可以在體軸方向得到晶體尺寸以下的分辨率。
如圖1A、圖IB和圖IC所示，通過簡單的旋轉(zhuǎn)與平行移動，可以大幅提高來自同一 檢測的采樣密度(同時測量線)。圖IA示出了體軸橫斷面內(nèi)的本來(原始)的采樣圖案。 圖IB示出了通過圍繞主軸(圍繞架臺的等心點(isocenter))的簡單旋轉(zhuǎn)所取得的體軸橫 斷面內(nèi)的采樣圖案。圖IC示出了通過體軸橫斷面內(nèi)的垂直方向的平行移動所取得的體軸 橫斷面內(nèi)的采樣圖案。圖2A示出了軸平面內(nèi)的本來(原始)的采樣圖像。圖2B示出了通過沿著軸方向的簡單的水平方向的平行移動所取得的采樣圖案。 發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于能夠提高空間分辨率。
本實施方式所涉及的PET掃描儀系統(tǒng)具有檢測器，收集PET事件信息，并且構(gòu)成 為在收集所述PET事件信息的期間能夠移動；病床，構(gòu)成為在收集所述PET事件信息的期間 能夠移動；第1收集部，收集與所述病床有關(guān)的第1事件信息；第2收集部，收集與所述檢測 器有關(guān)的第2事件信息；生成部，生成與包含所述PET事件信息、所述第1事件信息和所述 第2事件信息的多個事件有關(guān)的事件列表；和重建部，通過處理所述生成的事件列表來重 建圖像。
根據(jù)本實施方式，會實現(xiàn)空間分辨率的提高。


圖IA為表示與原始的采樣圖案有關(guān)的體軸橫斷面內(nèi)的采樣過程的圖。
圖IB為表示與通過圍繞主軸的簡單旋轉(zhuǎn)所取得的采樣圖案有關(guān)的體軸橫斷面內(nèi) 的采樣過程的圖。
圖IC為表示包含通過與體軸橫斷面內(nèi)的垂直方向有關(guān)的平行移動所取得的采樣 圖案的體軸橫斷面內(nèi)的采樣過程的圖。
圖2A為表示軸平面內(nèi)的原始的采樣圖案的圖。
圖2B為表示通過軸方向的簡單的橫方向平行移動所取得的圖案的圖。
圖3為表示根據(jù)本實施方式的系統(tǒng)的圖。
圖4A為表示檢測器環(huán)中只包含半個檢測器模塊的檢測器環(huán)的圖。
圖4B為表示檢測器環(huán)中只包含半個檢測器模塊的檢測器環(huán)的圖。
圖5為表示單一事件的列表形式的圖。
圖6A為表示單一事件的數(shù)據(jù)形式的圖。
圖6B為表示簡易時間戳的數(shù)據(jù)形式的圖。
圖6C為表示全局時間戳的數(shù)據(jù)形式的圖。
圖7為本實施方式所涉及的方法的流程圖。
圖8為表示非檢測器事件的收集的系統(tǒng)圖。
圖9A為表示PET/CT掃描儀的關(guān)聯(lián)坐標系的圖。
圖9B為表示PET/CT掃描儀的圖。
符號說明
300...全局事件收集器、301...局部收集器、302...局部收集器、303局部收集 器、310...數(shù)據(jù)收集服務器、320...盤、330...配對服務器、340...臨時事件緩沖器具體實施方式
本實施方式所涉及的PET掃描儀系統(tǒng)具有檢測器、病床、第1收集部、第2收集部、 生成部和重建部。檢測器構(gòu)成為收集PET事件信息，并在收集所述PET事件信息期間可移 動。病床構(gòu)成為在收集所述PET事件信息期間可移動。第1收集部收集與所述病床有關(guān)的6第1事件信息。第2收集部收集與所述檢測器有關(guān)的第2事件信息。生成部生成包含所述 PET事件信息、所述第1事件信息和所述第2事件信息的與多個事件有關(guān)的事件列表。重建 部通過處理所述生成的事件列表重建圖像。
本實施方式與決定輻射場(radioactive field)或被檢體的采樣性能的PET成像 系統(tǒng)的構(gòu)成要素有關(guān)。檢測器只能收集單一事件。然而，通過將具有適當?shù)哪芰刻匦院投?時特性的兩個單一事件配對來取得PET信息。最終信息(圖像)的精度取決于定時鑒別與 能量鑒別的精度。另外，最終信息(圖像)的精度還取決于連結(jié)與同時測量線(LOR)即同 時測量(coincidence，同時發(fā)生)事件有關(guān)的兩個晶體的線的密度。空間分辨率取決于該 采樣的精度和數(shù)學重建的細節(jié)這兩者。
根據(jù)本實施方式，削減PET掃描儀的整體成本的同時改善采樣精度的方法是，形 成具有適合于輔助所要求的空間分辨率的特性的檢測器模塊，將檢測器模塊沿著軸方向和 圓周方向這兩個方向在檢測器環(huán)上離散地配置，并且，通過移動機架或病床來填充采樣間 隙。此外，采樣間隙是由于檢測器環(huán)未完全由檢測器模塊填充而形成。此時，檢測器環(huán)具有 未配置檢測器模塊的部分。即，采樣間隙是由于檢測器環(huán)未完全由檢測器模塊填充而形成。 參照表示PET/CT掃描儀系統(tǒng)的病床和檢測器環(huán)的圖9A與圖9B。顯而易見的是，該方法雖然 靈敏度下降(例如，當掃描儀的有效范圍設(shè)為一半時，檢測同時測量事件的概率成為1/4)， 但不犧牲成像時間就實現(xiàn)所要求的空間分辨率。
圖4A示出了不完全填充的檢測器環(huán)。該檢測器環(huán)在平面中只有一半的檢測器(或 檢測器元件)。LOR的數(shù)量和分布看上去適當，但圖4B所示的Radon空間(Y，Φ)的圖表 明顯地示出了采樣空間內(nèi)的大量間隙，示出只填充了“格子(cell)”的1/4。通過檢測器系 統(tǒng)整體的旋轉(zhuǎn)而上下逐漸移動圖表，填充缺漏的格子。病床的上下方向的移動一般比左右 方向的移動更容易實現(xiàn)。病床的上下方向的移動例如使該圖表復雜地變形。完全1比1對 應的水平方向的移動在與移動方向軸對應的角度取得，而其它情況下，由COS(Ct)構(gòu)成。旋 轉(zhuǎn)與平行移動的組合對于填充缺漏的格子而具有復合效果(和效率)。然而，在存在檢測器 環(huán)或病床的移動時，由于所有移動必須在PET掃描儀的開口本身的范圍內(nèi)發(fā)生，因此有效 視野減少。
軸方向的間隙，在ζ方向的全部有效范圍通過在其間具有間隙的兩個一半的檢測 器來實現(xiàn)時，增加LOR的數(shù)量。
在該二段采樣法中，通過收集所取得的各個新變量必須通過重建被明示地識別。 在直方圖模式重建中，正弦圖為四維實體(r，Φ，ζ，θ )，在直線正弦圖與傾斜正弦圖中包含 所有可能的L0R。在此，t為半徑方向的距離，φ為環(huán)內(nèi)側(cè)的角度，ζ為軸方向的距離，θ為 傾斜角、即從體軸橫斷面的傾斜角度(傾斜(tilt)角)。這種方法如果考慮到還需要包含 動態(tài)信息d(l 數(shù)十維)或門控信息g (8 16維)和飛行時間tof (至少8 16維)的其 它變量，則復雜度比較大。通過根據(jù)這些必要條件，追加軸方向的病床的移動bz O 8維) 和機架的移動gΦ O 8維)，從而生成9維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(r，Φ,ζ, θ，d，g，tof，bZ，g(j5)。除 去存在不同時產(chǎn)生的情況的d與g，在一些代表性的臨床程序中需要其它所有變量。因此， 以往系統(tǒng)通常只追加1個或有限數(shù)量的變量，一般與追加的采樣并不對應。除了數(shù)據(jù)集的 維數(shù)增加之外，計數(shù)的總數(shù)并沒有增加。其結(jié)果，8或9維的數(shù)據(jù)集典型的情況是，變得極其 簡易，空的體素或計數(shù)只有1個的體素以極高的比例出現(xiàn)。7
在列表模式重建中，各事件被附加所有必需的(大多數(shù)情況下，大于等于9個)變 量，并被各自編入重建過程中。在該方法中，增加在各事件中追加的信息，對重建的復雜度 與整體的重建時間只帶來很少的影響。進而，由于通過重建直接考慮各事件，因此不需要哪 個變量都具有一定的增量，如果可以高速并正確地監(jiān)視那樣的移動，則哪個軸都可以連續(xù) 移動。
本實施方式的對象是，在重建過程中將包含軸方向(bz)數(shù)據(jù)與橫斷方向數(shù) 據(jù)的、包含被檢體(患者)的位置信息的系統(tǒng)和方法。
本實施方式說明一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過連續(xù)的病床的移動和PET檢測器的整體移 動，能夠同時強化與軸方向和橫斷方向有關(guān)的采樣和分辨率，所有的空間信息被附加給各 個個別的事件，不用生成任何種類的直方圖而直接被重建。
本實施方式的實施方式中的要素為檢測器信息(具有定時信息、能量信息和空間 信息的事件)和非檢測器信息(病床位置、機架旋轉(zhuǎn)和其它標準臨床定時基準)的綜合。在 后將更為詳細敘述的圖3示出了全局事件收集器300與各個子收集器或局部收集器301 303以及控制/監(jiān)視非檢測器信息的電路連接的系統(tǒng)。
病床的移動都相當簡單且一致，一般為直線性。機架的移動為圍繞主軸的簡單旋 轉(zhuǎn)、圍繞其它任意點的旋轉(zhuǎn)、沿著體軸橫斷面內(nèi)的線的平行移動、或它們的組合。在其它例 子中，使用病床(已經(jīng)到位)的線性和上下的移動，從而在體軸橫斷面與軸方向面中實現(xiàn)相 同等級的二段采樣。
如圖3所示，全局事件收集器300從局部收集器301接收事件信息。局部收集器 301包括與局部事件收集器連接的N個檢測器模塊。局部收集器具有類似的結(jié)構(gòu)。如圖3 所示，全局事件收集器300還接收非檢測器事件。非檢測器事件包含與病床位置有關(guān)的信 息、與機架旋轉(zhuǎn)有關(guān)的信息和其它標準臨床定時基準信息。參照圖8。全局事件收集器將局 部收集器301 303所接收到的檢測器信息與病床位置或機架位置等對應的非檢測器事件 信息相關(guān)聯(lián)。
如圖3所示，由全局事件收集器收集到的信息為了存儲在相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)庫/盤裝 置320中而被發(fā)送到數(shù)據(jù)收集服務器310。事件的配對由訪問數(shù)據(jù)庫320中所存儲的信息 的配對服務器330來執(zhí)行?；蛘邤?shù)據(jù)收集服務器310與配對服務器330也可由同一裝置來 實現(xiàn)。
全局事件收集器300將來自所有檢測器的事件數(shù)據(jù)編入單一的事件列表中。對事 件列表的形式參照圖5與圖6在后更詳細地進行說明。
全局事件收集器300還將非檢測器事件編入事件列表中。非檢測器事件與病床的 運動和位置、檢測器環(huán)的運動和位置、EKG信息等生理學信息有關(guān)。非檢測器事件以不同的 時間量程(scale)發(fā)生。非檢測器事件例如將病床的位置記述為時間的函數(shù)。另外，非檢測 器事件例如將PET檢測器環(huán)上的角度位置記述為時間的函數(shù)、EKG信號的函數(shù)、呼吸信號軌 跡的函數(shù)或用于執(zhí)行PET事件數(shù)據(jù)的最終重建與提示的其它生理學或變換器信號的函數(shù)。
在生成事件列表時，全局事件收集器300將事件排序從而按時間順序排列事件。 進而，全局事件收集器300在臨時事件緩沖器340內(nèi)對臨時事件突發(fā)進行緩沖，以便之后對 其進行處理。在臨時事件緩沖器340為溢出狀態(tài)時，全局事件收集器隨機廢棄獲取到的事 件。
全局事件收集器可以執(zhí)行的其它功能是，在管線式(in-line)事件過濾中，從事 件列表中廢棄具有在對象的窗口中沒有包含的數(shù)據(jù)信息(例如，能量)的事件。對象的窗 口或其它過濾基準能夠任意設(shè)定。
如圖3所示，全局事件收集器300為了由配對服務器330進行最終處理，將事件列 表與事件數(shù)據(jù)一起分配給數(shù)據(jù)收集服務器310。例如，數(shù)據(jù)在達到規(guī)定的時間量或達到規(guī)定 的事件數(shù)量時被定期轉(zhuǎn)送至配對服務器。向配對服務器的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送通過將在全局事件收集 器的臨時緩沖器內(nèi)被編譯的事件列表的一部分定期壓縮到消息內(nèi)，并將其發(fā)送至服務器來 執(zhí)行。為了最佳的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送，消息的大小和轉(zhuǎn)送速度為事件計數(shù)率的函數(shù)。計數(shù)率越高消 息就越大，因此，可以忽視與各信息相關(guān)聯(lián)的開銷。計數(shù)率越低，因為可以利用大的帶寬，所 以消息開銷就越不重要，因此，更小的信息被更頻繁地發(fā)送。服務器并不是突發(fā)處理數(shù)據(jù)的 大的部分之后長時間停止，而是可以連續(xù)處理數(shù)據(jù)的更小的部分。
圖5示出了在本實施方式中所使用的上述事件列表的形式。如圖5所示，事件列 表包含一連串的條目。各條目包含表示條目中包含的數(shù)據(jù)的形式的“條目類型”字段。在 單一的事件中，使用至少3種不同的條目類型(1)與檢測器信息有關(guān)的事件數(shù)據(jù)、(2)簡易 時間戳數(shù)據(jù)和( 生理學數(shù)據(jù)、病床位置、檢測器位置、EKG數(shù)據(jù)等與非檢測器信息有關(guān)的 非檢測器事件數(shù)據(jù)。如圖5所示，簡易時間戳事件例如每隔25. 6微秒發(fā)生。非檢測器事件 典型的情況是不像簡易時間戳事件的事件數(shù)據(jù)那樣頻繁地發(fā)生。
如圖6A所示，事件數(shù)據(jù)條目的形式例如包含4個字段(1)9比特的能量字段、 (2)18比特的晶體位置字段、(；3) 20比特的精密時間戳和(4)條目類型字段。能量字段示出 了檢測事件的能量。晶體位置字段示出了事件的晶體地點。精密時間戳具有例如25. 6皮 秒的分辨率，因此有30小時的范圍。
如圖6B所示，簡易時間戳字段包含例如(1)32比特的簡易時間戳字段和(2)條目 類型字段。簡易時間戳字段的分辨率與精密時間戳字段的范圍相等，例如為25. 6微秒。因 此，由于對簡易時間戳字段分配32比特，因此，此時范圍為約30小時。
還可以使用上述以外的字段類型或各字段的比特分配。
圖6C示出了為了提供25. 6皮秒的分辨率和約30小時的范圍而連結(jié)簡易時間戳 和精密時間戳，從而可以從列表內(nèi)的各事件中導出的全局時間戳。
如上所述，全局事件收集器主要為了生成圖5所示的事件列表并進行處理(即，事 件的配對與重建)而將事件數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)收集服務器與配對服務器。然而，根據(jù)取決于 事件計數(shù)率的資源的可用性，全局事件收集器還可以執(zhí)行包含過濾、事件配對和重建等數(shù) 據(jù)處理任務。
全局事件收集器300以構(gòu)成為在運行中執(zhí)行各種功能的可編程邏輯實現(xiàn)。例如， PET掃描中，最初的計數(shù)率一般極高。另外，全局事件收集器的大部分邏輯資源被利用于將 事件列表內(nèi)的事件數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送至數(shù)據(jù)收集服務器。掃描繼續(xù)時，計數(shù)率降低。由此，可以為了 數(shù)據(jù)處理而解除全局事件收集器的一些邏輯。在計數(shù)率進一步繼續(xù)減少時，可以增加數(shù)據(jù) 處理中可利用的全局事件收集器的邏輯資源，從而輔助配對服務器的活動。
因此，全局事件收集器不斷地監(jiān)視計數(shù)率，判斷是否執(zhí)行數(shù)據(jù)處理。由此，全局事 件收集器可以完全地利用系統(tǒng)的資源。其結(jié)果，系統(tǒng)的成本效應提高，圖像處理變得高速。 計數(shù)率由各檢測器模塊不斷地監(jiān)視。但是，所有檢測器模塊將該信息提供給全局事件收集器。然后，全局事件收集器針對PET掃描儀整體計算實際時間計數(shù)率。根據(jù)掃描儀整體的 計數(shù)率，全局事件收集器除了收集數(shù)據(jù)之外，還始終決定可執(zhí)行的數(shù)據(jù)處理的種類與量。由 此，按照檢查范圍內(nèi)的瞬間計數(shù)率，可以調(diào)整各種計算處理資源如何被動態(tài)地分配。例如， 在86Rb的檢查中，極端高的計數(shù)率持續(xù)開始的一、兩分鐘，然后變成中或低的計數(shù)率。
在本實施方式中，術(shù)語“離線(off-line)”是指可以在與事件被檢測出時相差很 大的時間處理事件的系統(tǒng)。在實際的實施方式中，當然，為了在可允許的時間期間內(nèi)取得圖 像，希望在檢測出后盡可能迅速地開始配對。在其它實施方式中，檢測與配對以流水線模式 同時(對各種事件)進行。
圖7為本實施方式所涉及的方法的流程圖。在圖7中，步驟701、702和703重復 且同時地執(zhí)行。在步驟701中，與湮沒事件有關(guān)的PET事件信息(檢測器事件信息)由檢 測器環(huán)內(nèi)的檢測器模塊來收集。PET事件信息例如包含湮沒事件的時間、位置、能量等檢測 器信息。在步驟702中，收集與病床的位置相關(guān)聯(lián)的非檢測器事件信息。例如，在步驟702 中所收集到的非檢測器事件信息為病床的位置的變化。同樣，在步驟703中，收集與檢測器 環(huán)的位置相關(guān)聯(lián)的非檢測器事件信息。例如，在步驟703中所收集到的非檢測器事件信息 為與檢測器的位置的軸方向或體軸橫斷方向有關(guān)的變化。在步驟704中，所收集到的PET 事件信息、所收集到的病床位置事件信息和所收集到的檢測器位置事件信息被追加到事件 列表/緩沖器中。PET事件信息與非檢測器事件信息以不同的頻率發(fā)生，并與此對應地被 追加到列表中。在步驟705中，執(zhí)行列表模式重建，根據(jù)事件列表中包含的事件信息重建圖 像。
圖8示出了檢測包含病床的位置和檢測器環(huán)/機架的位置的非檢測器事件，并將 其發(fā)送至圖3所示的全局事件收集器300的PET系統(tǒng)的一部分。也參照圖9A與圖9B。如 圖8所示，病床800的位置由病床控制器810控制。病床控制器根據(jù)可由操作員設(shè)定的掃 描軌道控制病床。同樣，檢測器環(huán)/機架830的位置和/或旋轉(zhuǎn)由檢測器環(huán)控制器840來 控制。檢測器環(huán)控制器840根據(jù)可由操作員設(shè)定的掃描軌道控制檢測器環(huán)?；蛘?，病床控 制器與檢測器環(huán)控制器可以組裝到根據(jù)規(guī)定的掃描軌道或由操作員選擇的掃描軌道來控 制病床和檢測器環(huán)兩者的單一的控制部中。病床控制器810和檢測器環(huán)控制器840可以通 過硬件實現(xiàn)或通過硬件與軟件的組合來實現(xiàn)。
病床位置檢測器820定期檢測病床800的位置和/或速度，并將檢測出的位置和 /或速度作為非檢測器事件發(fā)送至全局事件收集器300。病床位置檢測器包含用于檢測病 床800的運動的各種傳感器。同樣，檢測器環(huán)位置檢測器850定期檢測檢測器環(huán)830的位 置和/或角速度，并將檢測出的位置和/或角速度作為非檢測器事件發(fā)送至全局事件收集 器300。檢測器環(huán)位置檢測器包含用于檢測檢測器環(huán)830的運動的各種傳感器。
本實施方式不使用追加的硬件就可取得更好的空間分辨率，以及/或者以更少的 檢測器元件取得類似的分辨率。將檢測器信息和非檢測器信息合并為1個流并使用列表模 式重建的做法，從形成用于制成直方圖而追加的變量的觀點看，與收集被固定的樣本時所 需要的嚴格控制相對比，能夠進行各種位置的簡單監(jiān)視。
包括全局事件收集器、數(shù)據(jù)收集服務器和配對服務器的所述PET系統(tǒng)的各種構(gòu)成 要素可以使用計算機系統(tǒng)或可編程邏輯來實施?？梢詫嵤┍緦嵤┓绞降母鞣N構(gòu)成要素的 計算機系統(tǒng)包括用于對信息進行通信的總線或其它通信機構(gòu)和與總線耦合用于處理信息的處理器。計算機系統(tǒng)還包括隨機存取存儲器(RAM)或其它動態(tài)存儲裝置(例如，動態(tài) RAM(DRAM)、靜態(tài)RAM(SRAM)和同步DRAM (SDRAM)等為了存儲信息和由處理器執(zhí)行的指令而 與總線耦合的主存儲裝置。進一步，主存儲裝置也可以用于在處理器執(zhí)行指令的過程中存 儲臨時性數(shù)值變量或其它中間信息。計算機系統(tǒng)還包括為了存儲用于處理器的靜態(tài)信息和 指令而與總線耦合的只讀存儲器(ROM)或其它靜態(tài)存儲裝置(例如，可編程ROM(PROM)、可 擦除 I3ROM (EPROM)和電可擦可寫 I3ROM (EEPROM))。
計算機系統(tǒng)還包括為了控制用于存儲信息和指令的、磁硬盤或可移動介質(zhì)驅(qū)動器 (例如，軟盤(Floppy，注冊商標)驅(qū)動器、只讀光盤驅(qū)動器、讀/寫光盤驅(qū)動器、光盤電唱機 (jukebox)、磁帶驅(qū)動器和可移動光磁驅(qū)動器)等1個或多個存儲裝置而與總線耦合的盤控 制器。存儲裝置也可以使用適當?shù)臋C器接口(例如，小型計算機系統(tǒng)接口(SCSI)、集成設(shè)備 電路(IDE)、增強型IDE(E-IDE)、直接存儲器存取(DMA)、或高級DMA)，追加至計算機系統(tǒng)。
計算機系統(tǒng)還可以包括專用邏輯器件(例如，面向特定用途的集成電路(ASIC)) 或可配置邏輯器件(例如，簡單可編程邏輯器件(SPLD)、復雜可編程邏輯器件(CPLD)和現(xiàn) 場可編程門陣列(FPGA))。
計算機系統(tǒng)還可以包括與總線耦合的、控制用于向計算機用戶顯示信息的陰極射 線管(CRT)等顯示裝置的顯示控制器。計算機系統(tǒng)還包括用于與計算機用戶對話并將信息 提供給處理器的、鍵盤或指向(pointing)裝置等輸入裝置。指向裝置可以是例如用于將指 示信息與命令選擇與處理器通信且控制顯示裝置上的光標移動的鼠標、追蹤球或指示棒。 進一步，打印機可以提供由計算機系統(tǒng)存儲的數(shù)據(jù)和/或生成的數(shù)據(jù)的打印列表。
計算機系統(tǒng)根據(jù)執(zhí)行主存儲裝置等存儲裝置中包含的指令序列的處理器，執(zhí)行本 實施方式的一部分或全部處理步驟。那樣的指令也可以從硬盤或可移動介質(zhì)驅(qū)動器等其它 計算機可讀介質(zhì)讀入主存儲裝置。為了執(zhí)行主存儲裝置中包含的指令序列，可以使用多處 理機構(gòu)的處理器。在其它實施方式中，硬件化電路也可以代替軟件指令或與該軟件指令組 合而使用。因此，實施方式并不限定于硬件電路與軟件的任意特定組合。
如上所述，計算機系統(tǒng)包括用于保持按照本實施方式的教導而程序化的指令并且 容納數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、表格、記錄或本說明書中所述的其它數(shù)據(jù)的至少1個計算機可讀介質(zhì)或存 儲裝置。計算機可讀介質(zhì)的例子是光盤、硬盤、軟盤、磁帶、磁光盤、PR0M(EPR0M、EEPR0M、快 閃(Flash)EPROM)、DRAM、SRAM、SDRAM或者其它磁介質(zhì)、光盤(例如，CD-ROM)或者計算機可 讀的其它介質(zhì)。
本實施方式包含用于能夠控制計算機系統(tǒng)、驅(qū)動用于實施本實施方式的裝置、使 計算機系統(tǒng)與人類用戶對話的計算機可讀介質(zhì)的任一個或其組合中存儲的軟件。這樣的軟 件可以包括設(shè)備驅(qū)動程序、操作系統(tǒng)、開發(fā)工具和應用軟件。這樣的計算機可讀介質(zhì)還包括 用于執(zhí)行在實施本實施方式時執(zhí)行的所有處理或一部分處理(處理分散的情況下)的本實 施方式的計算機程序產(chǎn)品。
本實施方式的計算機代碼裝置包含腳本、可解釋程序、動態(tài)鏈接庫(DLL)、 Java(注冊商標)類和可完全執(zhí)行程序，但可以是不限定于此的任意可解釋或可執(zhí)行的代 碼機構(gòu)。進一步，本實施方式的一部分處理也可以為了提高性能和/或可靠性、成本效應而 分散。
術(shù)語“計算機可讀介質(zhì)”在本說明書中使用時是指參與向用于執(zhí)行的處理器提供指令的任意介質(zhì)。計算機可讀介質(zhì)包括但并不限定于非易失性介質(zhì)和易失性介質(zhì)，可以采 用很多形態(tài)。非易失性介質(zhì)有例如硬盤或可移動介質(zhì)驅(qū)動器等光盤、磁盤和磁光盤。易失 性介質(zhì)有主存儲裝置等動態(tài)存儲器。
計算機可讀介質(zhì)的各種形態(tài)可參與針對用于執(zhí)行的處理器的指令序列的執(zhí)行。例 如，指令最初也可以保持在遠程計算機的磁盤中。遠程計算機可以以遠程的方式將用于實 施本實施方式的全部或一部分的指令加載到動態(tài)存儲器內(nèi)，并使用調(diào)制解調(diào)器通過電話線 發(fā)送指令。相對于計算機系統(tǒng)為本地的調(diào)制解調(diào)器可以通過電話線接收數(shù)據(jù)，并使用紅外 線發(fā)送器將數(shù)據(jù)變換為紅外線信號。與總線耦合的紅外線檢測器可以接收通過紅外線信號 傳送的數(shù)據(jù)，并將其數(shù)據(jù)加載到總線上?？偩€將數(shù)據(jù)發(fā)送至主存儲裝置，處理器從中取出指 令并執(zhí)行。主存儲裝置接收到的指令可以根據(jù)需要在處理器執(zhí)行前或執(zhí)行后存儲至存儲裝 置。
計算機系統(tǒng)還包括與總線耦合的通信接口。通信接口例如提供耦合至與例如局 域網(wǎng)(LAN)或因特網(wǎng)等其它通信網(wǎng)絡連接的網(wǎng)絡鏈接的雙向數(shù)據(jù)通信。例如，通信接口 可以是用于與任意分組交換LAN連接的網(wǎng)絡接口卡。作為別的例子，通信接口可以是將數(shù) 據(jù)通信連接提供給對應類型的通信線路的非對稱數(shù)字用戶線(ADSL)卡、綜合服務數(shù)字網(wǎng) (ISDN)卡或調(diào)制解調(diào)器。也可以實施無線鏈接。在任意的這種實施方式中，通信接口收發(fā) 傳送表示各種類型的信息的數(shù)字數(shù)據(jù)流的電信號、電磁信號或光信號。
網(wǎng)絡鏈接一般經(jīng)由網(wǎng)絡向其它數(shù)據(jù)裝置提供數(shù)據(jù)通信。例如，網(wǎng)絡可以通過由經(jīng) 由局域網(wǎng)(例如，LAN)或通信網(wǎng)絡提供通信服務的服務提供商操作的機器，向其它計算機 提供連接。局域網(wǎng)與通信網(wǎng)絡使用例如傳送數(shù)字數(shù)據(jù)流的電信號、電磁信號或光信號以及 相關(guān)的物理層(例如，CAT5電纜、同軸電纜、光纖等)。經(jīng)由各種網(wǎng)絡的信號和經(jīng)由在網(wǎng)絡 鏈接上與計算機系統(tǒng)之間交換數(shù)字數(shù)據(jù)的通信接口的信號可以利用基帶信號或基于載波 的信號來實施。基帶信號作為表示數(shù)字數(shù)據(jù)比特流的非調(diào)制電脈沖而傳送數(shù)字數(shù)據(jù)，在此 術(shù)語“比特”應廣義地解釋為是指符號，各符號傳送信息比特。數(shù)字數(shù)據(jù)另外還由導電性介 質(zhì)傳播或作為電磁波經(jīng)由傳播介質(zhì)發(fā)送，也可以用于利用幅移編碼信號、相移編碼信號、頻 移編碼信號等對載波進行調(diào)制。因此，數(shù)字數(shù)據(jù)也可以作為非調(diào)制基帶數(shù)據(jù)而由“布線”通 信信道來發(fā)送。另外，數(shù)字化數(shù)據(jù)可以通過調(diào)制載波，在與基帶不同的規(guī)定的頻帶范圍內(nèi)發(fā) 送。計算機系統(tǒng)可以通過網(wǎng)絡、網(wǎng)絡鏈接和通信接口，收發(fā)包含程序代碼的數(shù)據(jù)。進一步地， 網(wǎng)絡鏈接可以通過LAN，與便攜信息終端(PDA)、膝上型計算機、手機等移動裝置連接。
以上對特定實施方式進行了說明，但這些實施方式僅僅作為例子而提出，而不用 于限定本發(fā)明的范圍。此處說明的新穎的實施方式其實能夠以各種其它形式而體現(xiàn)；進一 步地，只要不脫離本發(fā)明的精神，就可以對在此說明的實施方式的形式作出各種省略、替代 和改變。所附的權(quán)利要求及其等價物用于覆蓋落入本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)的形式或變形。
權(quán)利要求
1.一種PET掃描儀系統(tǒng)，其特征在于，包括檢測器，收集PET事件信息，并且構(gòu)成為在收集所述PET事件信息的期間能夠移動； 病床，構(gòu)成為在收集所述PET事件信息的期間能夠移動； 第1收集部，收集與所述病床有關(guān)的第1事件信息； 第2收集部，收集與所述檢測器有關(guān)的第2事件信息；生成部，生成包含所述PET事件信息、所述第1事件信息和所述第2事件信息的與多個 事件有關(guān)的事件列表；和重建部，通過處理所生成的事件列表來重建圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PET掃描儀系統(tǒng)，其特征在于所述生成部針對所述事件列表內(nèi)的所述多個事件中的每個事件生成時間戳，根據(jù)所述 時間戳并按照所述事件的時間順序生成所述事件列表。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PET掃描儀系統(tǒng)，其特征在于 所述檢測器以列表模式取得所述PET事件信息； 所述列表模式包含飛行時間信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PET掃描儀系統(tǒng)，其特征在于 所述病床構(gòu)成為能夠直線性地移動。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PET掃描儀系統(tǒng)，其特征在于 所述檢測器圍繞PET掃描儀的等心點旋轉(zhuǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PET掃描儀系統(tǒng)，其特征在于 所述檢測器圍繞PET掃描儀的任意點旋轉(zhuǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PET掃描儀系統(tǒng)，其特征在于 所述檢測器在PET掃描儀的體軸橫斷面上沿著曲線移動。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PET掃描儀系統(tǒng)，其特征在于 所述檢測器在收集所述PET事件信息的期間持續(xù)靜止； 所述病床在三維空間內(nèi)以曲線狀移動。
9.一種PET掃描儀系統(tǒng)中的圖像重建方法，所述PET掃描儀系統(tǒng)包括構(gòu)成為在PET事 件信息的收集期間移動的檢測器和病床，其特征在于，所述圖像重建方法包括以下步驟收集所述PET事件信息；收集與所收集到的PET事件信息對應的、與所述病床有關(guān)的第1事件信息； 收集與所收集到的PET事件信息對應的、與所述檢測器有關(guān)的第2事件信息； 生成包含所述PET事件信息、所述第1事件信息和所述第2事件信息的與多個事件有 關(guān)的事件列表；通過處理所生成的事件列表，對圖像進行列表模式重建。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述生成步驟包括以下步驟生成所述事件列表內(nèi)的所述多個事件的各自的時間戳， 根據(jù)所述時間戳并按照所述事件的時間順序生成所述事件列表。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于收集所述PET事件信息的步驟包括以下步驟以包含飛行時間信息的列表模式收集所 述PET事件信息。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于收集所述PET事件信息的步驟包括以下步驟在所述PET事件信息的收集期間使所述 病床直線性地移動。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于收集所述PET事件信息的步驟包括以下步驟在所述PET事件信息的收集期間使所述 檢測器圍繞PET掃描儀的等心點旋轉(zhuǎn)。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于收集所述PET事件信息的步驟包括以下步驟在所述PET事件信息的收集期間使所述 檢測器圍繞PET掃描儀的任意點旋轉(zhuǎn)。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于收集所述PET事件信息的步驟包括以下步驟在所述PET事件信息的收集期間使所述 檢測器在PET掃描儀的體軸橫斷面上沿著曲線移動。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于收集所述PET事件信息的步驟包括以下步驟在所述PET事件信息的收集期間使所述檢測器靜止；在所述PET事件信息的收集期間使所述病床在三維空間內(nèi)曲線狀地移動。
17.—種PET掃描儀系統(tǒng)，其特征在于，包括第1收集部，收集PET事件信息；第2收集部，收集與病床的位置有關(guān)的第1事件信息，并且使所述第1事件信息與所收 集到的PET事件信息相對應；第3收集部，收集檢測器的位置的第2事件信息，并且使所述第2事件信息與所收集到 的PET事件信息相對應；生成部，生成包含所述PET事件信息、所述第1事件信息和所述第2事件信息的多個事 件的事件列表；和重建部，通過處理所生成的事件列表來重建圖像。
全文摘要
本發(fā)明提供一種PET掃描儀系統(tǒng)以及其中的圖像重建方法。本實施方式所涉及的PET掃描儀系統(tǒng)具有檢測器、病床、第1收集部、第2收集部、生成部和重建部。檢測器收集PET事件信息，并且構(gòu)成為在收集所述PET事件信息的期間能夠移動。病床構(gòu)成為在收集所述PET事件信息的期間能夠移動。第1收集部收集與所述病床有關(guān)的第1事件信息。第2收集部收集與所述檢測器有關(guān)的第2事件信息。生成部生成包含所述PET事件信息、所述第1事件信息和所述第2事件信息的與多個事件有關(guān)的事件列表。重建部通過處理所生成的事件列表來重建圖像。
文檔編號A61B6/00GK102028485SQ201010290428
公開日2011年4月27日 申請日期2010年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月1日
發(fā)明者D·加尼翁 申請人:東芝醫(yī)療系統(tǒng)株式會社, 株式會社東芝