專利名稱：心臟靜息和應(yīng)激成像中的心臟分割的制作方法
心臟靜息和應(yīng)激成像中的心臟分割本申請涉及雙同位素和/或雙示蹤劑成像。本申請?zhí)貏e地與心臟的雙同位素 SPECT成像協(xié)力應(yīng)用并特別參考該成像而進(jìn)行描述。然而，將意識到，本概念還可應(yīng)用于其他成像模態(tài)和解剖的其他部分的成像。典型地在獨立的SPECT圖像采集步驟中獲取心臟靜息和應(yīng)激圖像。通過典型地在心臟圖像的自動分割之后比較兩個圖像而執(zhí)行診斷?；陲?Tc)的示蹤劑具有良好的圖像統(tǒng)計，并且，可針對分割操作而進(jìn)行修正。 在一個協(xié)議中，在靜息狀態(tài)和應(yīng)激狀態(tài)之一生成Tc圖像，并且，在另一狀態(tài)生成第二 Tc圖像。然而，由于Tc相對緩慢地被洗掉，因而在靜息和應(yīng)激成像會話之間典型地等待4或更多個小時。這不僅使患者周轉(zhuǎn)量減慢，而且還造成應(yīng)激圖像和靜息圖像對準(zhǔn)問題。在另一個協(xié)議中，在靜息狀態(tài)下生成鉈(Tl)圖像，該圖像隨后是應(yīng)激狀態(tài)下的锝 (Tc)圖像。這具有這樣的缺點執(zhí)行各自為15-25分鐘數(shù)量級的兩次掃描，從而減少患者周轉(zhuǎn)量。此外，Tl圖像具有較低的統(tǒng)計，使得分割難以進(jìn)行且潛在地不準(zhǔn)確，這可能對圖像解譯具有不良影響。在另一個協(xié)議中，首先生成Tc圖像，隨后是Tl圖像。該協(xié)議具有與首先生成Tl 圖像且隨后是Tc圖像的協(xié)議相似的缺陷。另外，由于Tc被緩慢地洗掉，因而在Tl數(shù)據(jù)采集期間，在患者中仍然存在著殘留的Tc。具有較高能量的Tc在散射時釋放一部分能量。這提高了 Tc向下散射至與Tl相同的能量而使得兩者難以區(qū)分的可能性。本申請預(yù)期一種克服上面提到的問題及其他的新的且改進(jìn)的系統(tǒng)和方法。根據(jù)一個方面，提供一種診斷成像的方法。從由第一狀態(tài)下的受試者吸收的第一同位素示蹤劑和由第二狀態(tài)下的受試者吸收的第二同位素示蹤劑同時采集第一和第二同位素成像數(shù)據(jù)。重建所采集的同位素成像數(shù)據(jù)，以從第一同位素成像數(shù)據(jù)生成第一狀態(tài)圖像并從第二同位素成像數(shù)據(jù)生成第二狀態(tài)圖像?；诰哂休^好的圖像統(tǒng)計的第一和第二狀態(tài)圖像之一或組合的第一和第二同位素圖像而分割第一和第二狀態(tài)圖像這兩者。同時顯示經(jīng)分割的第一和第二狀態(tài)圖像。根據(jù)另一個方面，提供一種計算機(jī)可讀介質(zhì)，該介質(zhì)攜帶用于控制計算機(jī)執(zhí)行以下步驟的軟件。將同時采集的第一同位素成像數(shù)據(jù)和第二同位素成像數(shù)據(jù)相應(yīng)地重建成第一同位素圖像和第二同位素圖像，該第一同位素圖像描繪注射至受試者中的第一同位素示蹤劑的吸收，該第二同位素圖像描繪在注射第一同位素示蹤劑后的第一同位素示蹤劑吸收時期之后注射至受試者中的第二同位素示蹤劑的吸收，第二同位素示蹤劑吸收時期在同時采集第一和第二同位素成像數(shù)據(jù)之前。分割第一和第二同位素圖像中具有較好的圖像統(tǒng)計的一個或從第一和第二同位素成像數(shù)據(jù)這兩者重建的圖像，以生成分割參數(shù)。將分割參數(shù)應(yīng)用于第一同位素圖像和第二同位素圖像中的每個。根據(jù)另一個方面，提供一種診斷成像系統(tǒng)。重建處理器將同時采集的第一同位素成像數(shù)據(jù)重建成第一同位素圖像并將第二同位素成像數(shù)據(jù)重建成第二同位素圖像，該第一同位素圖像描繪注射至受試者中的第一同位素示蹤劑的吸收，該第二同位素圖像描繪在注射第一同位素示蹤劑后的第一同位素示蹤劑吸收時期之后注射至受試者中的第二同位素示蹤劑的吸收，第二同位素示蹤劑吸收時期在同時采集第一和第二同位素成像數(shù)據(jù)之前。 分割處理器分割第一和第二同位素圖像中具有較好的圖像統(tǒng)計的一個或從第一和第二同位素成像數(shù)據(jù)這兩者重建的圖像，以生成分割參數(shù)。圖像調(diào)整處理器將分割參數(shù)應(yīng)用于第一同位素圖像和第二圖像中的每個，以生成經(jīng)分割的第一同位素圖像和經(jīng)分割的第二同位素圖像。顯示器同時顯示經(jīng)分割的第一同位素和經(jīng)分割的第二同位素圖像。一個優(yōu)點在于來自不同的同位素/示蹤劑的數(shù)據(jù)的固有的對準(zhǔn)。另一個優(yōu)點在于改進(jìn)的患者周轉(zhuǎn)量。在閱讀并理解下列詳細(xì)描述的基礎(chǔ)上，更進(jìn)一步的優(yōu)點和益處對本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員變得顯而易見。本創(chuàng)新可以采取各種部件和部件布置的形式，并且，可以采取各種步驟和步驟安排的形式。附圖僅出于圖示優(yōu)選實施例的目的，并不被解釋為限制本發(fā)明。

圖1是根據(jù)本概念的診斷成像系統(tǒng)的示意性圖示；以及圖2圖示使用方法。參考圖1，諸如SPECT成像系統(tǒng)的診斷成像裝置10具有配置為容納將被成像的受試者14的一部分的成像區(qū)域12。成像數(shù)據(jù)采集設(shè)備16安裝在掃描架上，以采集同位素成像數(shù)據(jù)。在所圖示的實施例中，診斷成像系統(tǒng)是SPECT系統(tǒng)，其中，成像數(shù)據(jù)采集設(shè)備包括安裝至掃描架18以便圍繞受試者14旋轉(zhuǎn)的一個或多個SPECT或核攝像機(jī)16。還預(yù)期其他成像系統(tǒng)，例如PET、組合的PET或SPECT CT、組合的PET或SPECT MR等。參考圖2，在用于通過對心肌中的缺血區(qū)域進(jìn)行可視化而檢測冠狀動脈疾病 (CAD)的心肌灌注成像(MPI)實施例中，對靜息的受試者注射20Tc同位素示蹤劑。如下面所討論的，還預(yù)期其他同位素。在靜息或第一同位素吸收持續(xù)時間，例如30-60分鐘，患者仍然靜息22。然后，對受試者給予應(yīng)激M，并且，注射^TTl同位素示蹤劑。如下面所討論的，第二示蹤劑可以包括其他同位素。在等待觀典型地為15-30分鐘的應(yīng)激或第二同位素吸收持續(xù)時間之后，掃描器10開始同時從兩種同位素采集成像數(shù)據(jù)30。同時采集的第一和第二同位素成像數(shù)據(jù)以及任選的門控信息存儲在成像數(shù)據(jù)緩沖器40中。校正處理器42執(zhí)行校正步驟43，以任選地校正衰減、散射、空間分辨率、交叉污染等中的一個或多個。任選地，心臟或生理門控處理器算法程序或其他手段44通過受試者的心臟或生理相位而對數(shù)據(jù)進(jìn)行門控或分類45。能量鑒別器46執(zhí)行能量加窗操作48，以分離與多個能量窗對應(yīng)的成像數(shù)據(jù)。也可以使用其他能量窗來測量受試者的衰減特性、測量背景散射等。能量窗數(shù)據(jù)存儲在獨立的能量窗存儲器中。一個或多個重建處理器56從一個或多個能量窗存儲器重建58成像數(shù)據(jù)。所得的重建圖像相應(yīng)地存儲在第一圖像/同位素存儲器60i、第二圖像/同位素存儲器602以及組合的同位素圖像存儲器60。中。重建處理器能夠執(zhí)行衰減、散射以及準(zhǔn)直器響應(yīng)校正。在一個實施例中，同步地重建來自多個或所有能量窗的數(shù)據(jù)，從而固有地執(zhí)行衰減、散射以及準(zhǔn)直器響應(yīng)校正。在另一個實施例中，在執(zhí)行衰減、散射以及準(zhǔn)直器響應(yīng)校正的單獨的步驟中迭代地從能量的同位素特定子集重建每個同位素圖像。在又一個實施例中，在能量窗的同位素特定子集上針對每個同位素的圖像而在單獨的步驟中執(zhí)行重建。一個或多個處理器70包括用于在重建的圖像中找到74受試者的心臟的心臟尋找處理器、算法、程序或其他手段72。處理器70在具有最好的統(tǒng)計的圖像上操作。當(dāng)?shù)谝缓偷诙凰厥荰c和Tl時，Tc典型地具有最佳統(tǒng)計。在生成組合的圖像的備選實施例中，處理器70能夠在組合的圖像上操作。由于同時采集所有同位素的數(shù)據(jù)，因而所有圖像固有對準(zhǔn)、共同縮放等。重定向處理器、程序、算法或其他手段76根據(jù)具有最佳噪聲統(tǒng)計的圖像計算重定向參數(shù)78，該參數(shù)將心臟的主軸重定向成與預(yù)選的方向或軸對準(zhǔn)。例如，左心室定向為垂直軸。處理器70還包括分割82具有最佳噪聲統(tǒng)計的重定向心臟圖像的處理器、程序、 算法或其他手段80。一個或多個圖像調(diào)整處理器、算法、程序或其他手段84將分割參數(shù)、重定向參數(shù)等應(yīng)用86于Tc和Tl圖像中的每個，以生成經(jīng)對準(zhǔn)并共同分割的Tc和Tl圖像， 該Tc和Tl圖像相應(yīng)地存儲在第一圖像存儲器SS1和第二圖像存儲器8 中。更具體地說，能夠自動地、手動地或利用兩者的組合來分割具有最佳噪聲統(tǒng)計的圖像。在分割期間，對與諸如心臟、左心室、主動脈、肝臟等的所選擇的結(jié)構(gòu)對應(yīng)的圖像的區(qū)域進(jìn)行分割，例如對其描畫輪廓，以定義與每個心臟的生理結(jié)構(gòu)或區(qū)域?qū)?yīng)的圖像的區(qū)域。 一旦分割了具有最佳噪聲統(tǒng)計的圖像，其分割參數(shù)，例如所定義的區(qū)域，就疊加在(一個或多個)其他圖像上或要不然就應(yīng)用于(一個或多個)其他圖像以將其分割。以該方式，執(zhí)行一次分割過程，并且，將分割參數(shù)應(yīng)用于所有對應(yīng)的圖像。監(jiān)視器90同時顯示經(jīng)對準(zhǔn)并共同分割的Tc和Tl或其他第一和第二同位素圖像。 任選地，重疊處理器92將經(jīng)分割的Tc和Tl圖像重疊94，從而監(jiān)視器90例如以不同的顏色編碼同時顯示96疊加的兩個圖像。如果在門控模式下采集數(shù)據(jù)，那么，在具有最佳圖像統(tǒng)計的同位素成像數(shù)據(jù)或組合的數(shù)據(jù)上執(zhí)行門控重建。在門控模式下，根據(jù)心臟相位或生理運動位置而分離所采集的數(shù)據(jù)。例如，心臟周期能夠分成10個相位。能夠重建來自每個相位的數(shù)據(jù)，并且，對其進(jìn)行衰減、散射、準(zhǔn)直器響應(yīng)校正，以生成對應(yīng)的心臟相位中的心臟的圖像。由于在每個相位中僅有一部分?jǐn)?shù)據(jù)，因而放大了上面所討論的關(guān)于具有較差的噪聲統(tǒng)計的同位素或能級的分割問題。再次分割具有最佳噪聲統(tǒng)計的所選擇的相位圖像或來自組合的數(shù)據(jù)的所選擇的相位圖像，并且，將分割參數(shù)應(yīng)用于來自(一個或多個)其他同位素的(一個或多個)所選擇的相位圖像。處理器70還包括估計門控相位中的移動或位置變化的運動估計器處理器、程序、 算法或其他手段100。運動校正處理器、程序、算法或其他手段102生成運動校正參數(shù)，該運動校正參數(shù)在圖像調(diào)整過程86中使用，以同時在第一和第二同位素圖像上執(zhí)行運動校正操作104，或者，能夠反饋至重建處理器56，以利用針對固有的運動校正的運動參數(shù)來重新執(zhí)行重建。運動估計參數(shù)例如能夠用于創(chuàng)建空間變換，以將圖像從一個心臟或生理相位變換成另一個。例如，能夠?qū)⒑粑T控圖像空間地變換成呼氣末相位。根據(jù)具有最佳噪聲統(tǒng)計的圖像或每個相位中的組合的圖像而確定運動校正參數(shù)。然后，將例如空間變換的運動校正參數(shù)應(yīng)用于相同相位中的(一個或多個)其他同位素圖像。一旦變換給定相位的相位圖像，就將給定同位素的所有相位圖像變換成相同相位并進(jìn)行組合。還能夠?qū)⑦\動參數(shù)反饋至重建處理器，以在重建期間固有地校正運動。盡管在圖2中示出為在定向心臟之后進(jìn)行運動校正，但將意識到，能夠在過程中的其他點、尤其是較早的點，執(zhí)行運動校正。以該方式，來自具有良好的噪聲統(tǒng)計的單獨的或組合的圖像窗的門控同位素數(shù)據(jù)用于對來自對于門控和運動校正而言統(tǒng)計太弱的同位素的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行門控和運動校正。還能夠在重建期間執(zhí)行門控和運動校正。
運動估計或空間校正變換還能夠用于將分割參數(shù)或定義的區(qū)域從一個相位變換成另一個。以該方式，能夠分割根據(jù)具有最佳噪聲統(tǒng)計的(一個或多個)能量窗重建的相位圖像，并且，能夠?qū)⒎指顓?shù)變換并應(yīng)用于來自相同的同位素的其他相位圖像和其他同位素的其他相位圖像。盡管單個處理器70被圖示為執(zhí)行若干個功能或過程，但將意識到，每個功能或過程都能夠由專用的處理器、ASIC等執(zhí)行。此外，能夠以各種方式以及在多個處理器間的組合中共享功能或過程。在另一個實施例中，T1-201用于靜息灌注，靜息灌注隨后是應(yīng)激研究的Tc-99m。 在另一個實施例中， ^-99πι靜息灌注研究隨后是T1-201應(yīng)激研究。在另一個實施例中， Tc-99m用于灌注，并且，I-123-BMIPP用于代謝測量，均在靜息的情況下進(jìn)行，以得到關(guān)于慢性缺血或心肌梗死和組織存活的信息。在另一個實施例中，基于Tc-99m的應(yīng)激灌注測試之后的較短時間(例如，小于4小時)內(nèi)進(jìn)行將用于重新分配的Tc-99m重新注射和用于缺血存儲測量的I-123-BMIPP組合的靜息研究。在另一個實施例中，用于確定灌注缺陷的 Tc-99m-E⑶G應(yīng)激測量之后的較短時間內(nèi)進(jìn)行對缺血存儲的I-123-BMIPP靜息測量。在另一個實施例中，進(jìn)行Tc-99m灌注和I-123-MIBG合成支配測量的結(jié)合。這些技術(shù)不限于心臟SPECT。它們能夠應(yīng)用于將執(zhí)行分割或運動校正的任何多種同位素SPECT成像協(xié)議/應(yīng)用以及PET、功能MRI和其他“成像”模態(tài)。已參考優(yōu)選實施例描述本發(fā)明。在閱讀并理解先前的詳細(xì)描述的基礎(chǔ)上，其他人可以進(jìn)行修改和變更。其意在將本發(fā)明解釋為包括所有這樣的修改和變更，只要它們進(jìn)入所附權(quán)利要求書或其等同物的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種成像的方法，包括從由第一狀態(tài)下的受試者吸收的第一同位素示蹤劑和由第二狀態(tài)下的所述受試者吸收的第二同位素示蹤劑同時采集(30)第一和第二能量成像數(shù)據(jù)；重建(58)所采集的能量成像數(shù)據(jù)，以從所述第一同位素成像數(shù)據(jù)生成第一狀態(tài)圖像并從所述第二同位素成像數(shù)據(jù)生成第二狀態(tài)圖像；分割(8 所述第一和第二狀態(tài)圖像中具有較好的圖像統(tǒng)計的一個或從所述第一和第二同位素成像數(shù)據(jù)這兩者重建的組合的圖像，以生成分割參數(shù)；將所述分割參數(shù)應(yīng)用(86)于所述第一狀態(tài)圖像和所述第二狀態(tài)圖像中的每個；并且同時顯示經(jīng)分割的第一和第二狀態(tài)圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括在所述同時采集步驟(30)之前 將所述第一同位素示蹤劑注射00)至將被成像的受試者中；等待0 第一同位素示蹤劑吸收時期； 將所述第二同位素示蹤劑注射06)至所述受試者中；以及， 等待08)第二同位素示蹤劑吸收時期。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中在所述受試者處于靜息狀態(tài)時，執(zhí)行所述第一同位素示蹤劑吸收時期的等待0 ；以及在所述受試者處于應(yīng)激狀態(tài)時，執(zhí)行所述第二同位素示蹤劑吸收時期的等待08)。
4.如權(quán)利要求1-3中的任一項所述的方法，還包括 在所述顯示中重疊(94)經(jīng)分割的第一和第二同位素圖像。
5.如權(quán)利要求1-4中的任一項所述的方法，其中，所述第一和第二同位素示蹤劑之一包括锝(Tc)，并且，所述第一和第二同位素示蹤劑中的另一個包括鉈(Tl)。
6.如權(quán)利要求1-5中的任一項所述的方法，還包括在所述第一和第二能量成像數(shù)據(jù)的所述同時采集(30)期間應(yīng)用生理或心臟門控；以及根據(jù)所述門控而對所述第一能量成像數(shù)據(jù)和所述第二能量成像數(shù)據(jù)中的每個進(jìn)行運動校正(102)。
7.如權(quán)利要求1-6中的任一項所述的方法，還包括在所述狀態(tài)圖像中具有較好的圖像統(tǒng)計的那個或所述組合的圖像中找到(74)所述受試者的心臟；基于具有較好的圖像統(tǒng)計的所述圖像，重定向(78)所述第一和第二狀態(tài)圖像，從而將心臟的主軸沿預(yù)選的方向定向。
8.一種成像系統(tǒng)，包括掃描架(18)，其定義成像區(qū)域(12)；一個或多個成像數(shù)據(jù)采集設(shè)備(16)，其圍繞所述成像區(qū)域設(shè)置，以采集所述第一和第二同位素成像數(shù)據(jù)；一個或多個處理器(56、70、72、80、84、92、100)，其編程為執(zhí)行如權(quán)利要求1_7中的任一項所述的方法；顯示器(90)，其同時顯示所述第一和第二狀態(tài)圖像。
9.一種計算機(jī)可讀介質(zhì)，其攜帶用于控制計算機(jī)來執(zhí)行如權(quán)利要求1-7中的任一項所述的方法的軟件。
10.一種計算機(jī)可讀介質(zhì)，其攜帶用于控制計算機(jī)來執(zhí)行以下步驟的軟件將同時采集的第一能量成像數(shù)據(jù)重建(58)成第一圖像并且將第二能量成像數(shù)據(jù)重建 (58)成第二圖像，該第一圖像描繪注射至受試者中的第一同位素示蹤劑的吸收，該第二圖像描繪在注射所述第一同位素示蹤劑后的第一同位素示蹤劑吸收時期之后注射至所述受試者中的第二同位素示蹤劑的吸收，第二同位素示蹤劑吸收時期在同時采集所述第一和第二能量成像數(shù)據(jù)之前；分割(8 所述第一和第二圖像中具有較好的圖像統(tǒng)計的一個或從所述第一和第二能量成像數(shù)據(jù)這兩者重建的圖像，以生成分割參數(shù)；以及將所述分割參數(shù)應(yīng)用(86)于所述第一圖像和所述第二同位素圖像中的每個。
11.一種成像系統(tǒng)，包括重建處理器，其將同時采集的第一能量成像數(shù)據(jù)重建成第一圖像并且將第二能量成像數(shù)據(jù)重建成第二圖像，該第一圖像描繪注射至受試者中的第一同位素示蹤劑的吸收，該第二圖像描繪在注射所述第一同位素示蹤劑后的第一同位素示蹤劑吸收時期之后注射至所述受試者中的第二同位素示蹤劑的吸收，第二同位素示蹤劑吸收時期在同時采集所述第一和第二能量成像數(shù)據(jù)之前。分割處理器(70、80)，其分割所述第一和第二圖像中具有較好的圖像統(tǒng)計的一個或從所述第一和第二能量成像數(shù)據(jù)這兩者重建的圖像，以生成分割參數(shù)；圖像調(diào)整處理器(84)，其將所述分割參數(shù)應(yīng)用于所述第一同位素圖像和所述第二圖像中的每個，以生成經(jīng)分割的第一同位素圖像和經(jīng)分割的同位素圖像；以及顯示器(90)，其同時顯示所述經(jīng)分割的第一和第二圖像。
12.如權(quán)利要求11所述的診斷成像系統(tǒng)，還包括圖像處理器(92)，其將所述經(jīng)分割的第一和第二圖像重疊(94)。
13.如權(quán)利要求11和12中的任一項所述的診斷成像系統(tǒng)，其中，所述第一和第二同位素之一是锝(Tc)，并且，所述第一和第二同位素中的另一個是鉈(Tl)。
14.如權(quán)利要求11-13中的任一項所述的診斷成像系統(tǒng)，還包括運動校正處理器(70、100、10幻或所述重建處理器(56)，其利用運動估計來根據(jù)在所述第一和第二能量成像數(shù)據(jù)的所述同時采集期間應(yīng)用的心臟或生理門控而校正在所述第一能量成像數(shù)據(jù)和所述第二能量成像數(shù)據(jù)中的每個中的運動。
15.如權(quán)利要求11-14中的任一項所述的診斷成像系統(tǒng)，還包括處理器(70、72)，其在所述同位素圖像中具有較好的圖像統(tǒng)計的那個中或所述組合的同位素圖像中找到心臟；重定向處理器(70、76)，其同時重定向所述第一和第二同位素圖像，從而將心臟的主軸沿預(yù)選的方向定向。
全文摘要
對靜息的患者(14)注射第一同位素示蹤劑。在第一吸收時期之后，對患者給予應(yīng)激并注射第二同位素示蹤劑。在第二同位素示蹤劑吸收時期之后，由數(shù)據(jù)采集設(shè)備(16)同時探測第一和第二同位素成像數(shù)據(jù)。將第一和第二同位素成像數(shù)據(jù)重建成第一或靜息狀態(tài)圖像、第二或應(yīng)激狀態(tài)圖像以及任選地組合的第一和第二同位素圖像。分割具有較好的圖像統(tǒng)計的圖像，以生成分割參數(shù)，該分割參數(shù)應(yīng)用于第一或靜息狀態(tài)圖像和第二或應(yīng)激狀態(tài)圖像這兩者。以該方式，圖像統(tǒng)計對于準(zhǔn)確分割而言可能太弱的圖像通過生成兩個固有對準(zhǔn)的圖像并將相同的分割參數(shù)應(yīng)用于這兩者而被準(zhǔn)確地分割。
文檔編號A61B5/0275GK102361587SQ201080013157
公開日2012年2月22日 申請日期2010年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月24日
發(fā)明者H·K·維喬雷克, R·D·比普斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司