本文公開的主題一般涉及成像系統(tǒng)和技術，并更一般地涉及針對定量和可視化兩者的成像。

在某些類型的成像設備中，諸如正電子發(fā)射斷層顯像(PET)掃描儀，檢測器元件的陣列被用于檢測從患者發(fā)出的輻射。在PET掃描儀中，舉例來說，閃爍晶體的陣列可能被用于檢測在患者內(nèi)部生成的湮沒光子。當從注入患者的發(fā)射性藥物發(fā)射的正電子碰撞導致湮沒事件的電子時產(chǎn)生該湮沒光子。該閃爍晶體接收該湮沒光子并響應于該湮沒光子生成可見光子，其中可見光子被發(fā)射至光電傳感器，該光電傳感器配置以將來自可見光子的光能轉換為用于重建圖像的電能。

各種算法可能被用于使用在成像過程期間采集的信息重建圖像。圖像可能被用于，舉例來說，定量，并且作為另一示例，用于顯示和/或檢測?？赡芾щy的是針對包括定量準確性、檢測以及可視圖像質量的多個目標優(yōu)化單個圖像重建算法。針對定量配置的圖像重建算法可能不針對顯示或檢測提供期望的結果，反之亦然。舉例來說，給定的圖像可能提供精確的定量；然而，該圖像可能提供受到一個或多個問題困擾的可視圖像質量，諸如不自然的外觀和/或提高的負面影響檢測的假陽性。

技術實現(xiàn)要素：

依據(jù)各種實施例，提供了一種包括使用成像掃描儀針對要成像的對象采集掃描數(shù)據(jù)的方法。該方法還包括通過一個或多個處理器使用該掃描數(shù)據(jù)重建顯示圖像。進一步地，該方法包括通過一個或多個處理器確定用于生成定量圖像的定量成像算法的一個或多個方面，其中該定量成像算法的一個或多個方面被選擇以優(yōu)化針對病變(lesion)定量的定量品質因數(shù)。該方法還包括通過一個或多個處理器使用掃描數(shù)據(jù)和定量成像算法重建定量圖像；在顯示設備上顯示該顯示圖像；確定顯示圖像中的感興趣區(qū)域；針對該感興趣區(qū)域使用定量圖像的對應的感興趣區(qū)域確定病變定量值；以及在顯示設備上顯示該病變定量值。

依據(jù)各種實施例，提供了包括一個或多個軟件模塊的有形和非暫態(tài)計算機可讀介質。該一個或多個軟件模塊被配置為指引一個或多個處理器使用成像掃描儀針對要成像的對象采集掃描數(shù)據(jù)；通過一個或多個處理器使用該掃描數(shù)據(jù)重建顯示圖像；確定用于生成定量圖像的定量成像算法的一個或多個方面，其中該定量成像算法的一個或多個方面被選擇以優(yōu)化針對病變定量的定量品質因數(shù)；通過一個或多個處理器使用發(fā)射掃描數(shù)據(jù)和定量成像算法重建定量圖像；在顯示設備上顯示該顯示圖像；確定顯示圖像中的感興趣區(qū)域；針對該感興趣區(qū)域使用定量圖像的對應的感興趣區(qū)域確定病變定量值；以及在顯示設備上顯示該病變定量值。

依據(jù)各種實施例，提供了一種包括檢測器單元、顯示設備和至少一個處理器的醫(yī)療成像檢測系統(tǒng)。該檢測器單元被配置為生成掃描數(shù)據(jù)。該顯示設備被可操作地耦合至該檢測器單元。該至少一個處理器被可操作地耦合至該檢測器單元以及該顯示設備并被配置為從該檢測器單元接收掃描數(shù)據(jù)。該至少一個處理器被配置為確定用于生成定量圖像的定量成像算法的一個或多個方面，其中該定量成像算法的一個或多個方面被選擇以優(yōu)化針對病變定量的定量品質因數(shù)；通過一個或多個處理器使用發(fā)射掃描數(shù)據(jù)重建顯示圖像；通過一個或多個處理器使用發(fā)射掃描數(shù)據(jù)和定量成像算法重建定量圖像；在顯示設備上顯示該顯示圖像；確定顯示圖像中的感興趣區(qū)域；針對該感興趣區(qū)域使用定量圖像的對應的感興趣區(qū)域確定病變定量值；以及在顯示設備上顯示該病變定量值。

提供了技術方案1：一種方法，包括：

使用成像掃描儀針對要成像的對象采集掃描數(shù)據(jù)；

通過一個或多個處理器使用該掃描數(shù)據(jù)重建顯示圖像；

通過一個或多個處理器確定用于生成定量圖像的定量成像算法的一個或多個方面，其中該定量成像算法的一個或多個方面被選擇以優(yōu)化針對病變定量的定量品質因數(shù)；

通過一個或多個處理器使用掃描數(shù)據(jù)和定量成像算法重建定量圖像；

在顯示設備上顯示該顯示圖像；

確定顯示圖像中的感興趣區(qū)域；

針對該感興趣區(qū)域使用定量圖像的對應的感興趣區(qū)域確定病變定量值；以及

在顯示設備上顯示該病變定量值。

提供了技術方案2：如技術方案1所述的方法，其中該定量成像算法是配置為與成像結合使用的懲罰似然圖像重建算法，其中該一個或多個方面包括懲罰函數(shù)類型、懲罰強度值或者懲罰參數(shù)值的至少一個，并且其中基于掃描儀幾何、數(shù)據(jù)采集協(xié)議、該對象中要量化的病變特征的位置、總確定值、要量化的病變特征的大小或者掃描持續(xù)時間的至少一個確定該一個或多個方面。

提供了技術方案3：如技術方案1所述的方法，其中使用背景活動(activity)、病變特征的大小或病變特征的對比度的至少一個確定該定量成像算法的一個或多個方面。

提供了技術方案4：如技術方案1所述的方法，其中針對病變定量的定量品質因數(shù)包括均方誤差、偏離、信噪比、對比度恢復系數(shù)或者恢復系數(shù)的至少一個。

提供了技術方案5：如技術方案1所述的方法，其中使用查找表優(yōu)化該定量品質因數(shù)。

提供了技術方案6：如技術方案1所述的方法，其中使用混合病變插入優(yōu)化該定量品質因數(shù)。

提供了技術方案7：如技術方案1所述的方法，進一步包括：

通過一個或多個處理器確定用于生成該顯示圖像的顯示成像算法的一個或多個方面，其中該顯示成像算法是配置為與成像結合使用的懲罰似然圖像重建算法，其中該顯示成像算法的一個或多個方面包括懲罰函數(shù)類型、懲罰強度值或者懲罰參數(shù)值的至少一個，其中該顯示成像算法的一個或多個方面被選擇以優(yōu)化針對病變檢測或可視圖像質量的至少一個的成像品質因數(shù)，其中基于掃描儀幾何、數(shù)據(jù)采集協(xié)議、病變特征的位置、總確定值、病變特征的大小或者掃描持續(xù)時間的至少一個確定該一個或多個方面；

其中重建該顯示圖像包括使用該顯示成像算法。

提供了技術方案8：如技術方案7所述的方法，其中該成像品質因數(shù)包括信噪比、病變可檢測性指數(shù)或者接收器操作特性曲線下方的區(qū)域的至少一個。

提供了技術方案9：如技術方案7所述的方法，其中該成像品質因數(shù)包括主觀的圖像質量得分。

提供了技術方案10：如技術方案7所述的方法，其中使用查找表優(yōu)化該成像品質因數(shù)。

提供了技術方案11：如技術方案7所述的方法，其中使用混合病變插入優(yōu)化該成像品質因數(shù)。

提供了技術方案12：一種包括一個或多個軟件模塊的有形和非暫態(tài)計算機可讀介質，該一個或多個軟件模塊被配置為指引一個或多個處理器以：

使用成像掃描儀針對要成像的對象采集掃描數(shù)據(jù)；

通過一個或多個處理器，使用該掃描數(shù)據(jù)重建顯示圖像；

確定用于生成定量圖像的定量成像算法的一個或多個方面，其中該定量成像算法的一個或多個方面被選擇以優(yōu)化針對病變定量的定量品質因數(shù)；

通過一個或多個處理器，使用掃描數(shù)據(jù)和定量成像算法重建定量圖像；

在顯示設備上顯示該顯示圖像；

確定顯示圖像中的感興趣區(qū)域；

針對該感興趣區(qū)域使用定量圖像的對應的感興趣區(qū)域確定病變定量值；以及

在顯示設備上顯示該病變定量值。

提供了技術方案13：如技術方案12所述的有形和非暫態(tài)計算機可讀介質，其中該定量成像算法是配置為與成像結合使用的懲罰似然圖像重建算法，其中該一個或多個方面包括懲罰函數(shù)類型、懲罰強度值或者懲罰參數(shù)值的至少一個，并且其中基于掃描儀幾何、數(shù)據(jù)采集協(xié)議、該對象中要量化的病變特征的位置、總確定值、要量化的病變特征的大小或掃描持續(xù)時間的至少一個確定該一個或多個方面。

提供了技術方案14：如技術方案12所述的有形和非暫態(tài)計算機可讀介質，其中該一個或多個軟件模塊進一步配置以指引該一個或多個處理器以：

確定用于生成該顯示圖像的顯示成像算法的一個或多個方面，其中該顯示成像算法是配置為與成像結合使用的懲罰似然圖像重建算法，其中該顯示成像算法的一個或多個方面包括懲罰函數(shù)類型、懲罰強度值或者懲罰參數(shù)值的至少一個，其中該顯示成像算法的一個或多個方面被選擇以優(yōu)化針對可視圖像質量或病變檢測的至少一個的成像品質因數(shù)，其中基于掃描儀幾何、數(shù)據(jù)采集協(xié)議、病變特征的位置、總確定值、病變特征的大小或者掃描持續(xù)時間的至少一個確定該一個或多個方面；

其中重建該顯示圖像包括使用該顯示成像算法。

提供了技術方案15：一種醫(yī)療成像檢測系統(tǒng)，包括：

配置為生成掃描數(shù)據(jù)的檢測器單元；

可操作地耦合至該檢測器單元的顯示設備；以及

可操作地耦合至該檢測器單元和該顯示設備的至少一個處理器，該至少一個處理器被配置為從該檢測器單元接收掃描數(shù)據(jù)，該至少一個處理器被配置為：

確定用于生成定量圖像的定量成像算法的一個或多個方面，其中該定量成像算法的一個或多個方面被選擇以優(yōu)化針對病變定量的定量品質因數(shù)；

通過一個或多個處理器，使用該掃描數(shù)據(jù)重建顯示圖像；

通過一個或多個處理器，使用該掃描數(shù)據(jù)和定量成像算法重建定量圖像；

通過該顯示設備顯示該顯示圖像；

確定顯示圖像中的感興趣區(qū)域；

針對該感興趣區(qū)域使用定量圖像的對應的感興趣區(qū)域確定病變定量值；以及

在顯示設備上顯示該病變定量值。

提供了技術方案16：如技術方案15所述的系統(tǒng)，其中該定量成像算法是配置為與成像結合使用的懲罰似然圖像重建算法，并且其中該一個或多個方面包括懲罰函數(shù)類型、懲罰強度值或者懲罰參數(shù)值的至少一個，并且其中基于掃描儀幾何、數(shù)據(jù)采集協(xié)議、該對象中要量化的病變特征的位置、總確定值、要量化的病變特征的大小或者掃描持續(xù)時間的至少一個確定該一個或多個方面。

提供了技術方案17：如技術方案15所述的系統(tǒng)，其中針對病變定量的定量品質因數(shù)包括均方誤差、偏離、信噪比、對比度恢復系數(shù)或者恢復系數(shù)的至少一個。

提供了技術方案18：如技術方案15所述的系統(tǒng)，其中該至少一個處理器被進一步配置為：

確定用于生成該顯示圖像的顯示成像算法的一個或多個方面，其中該顯示成像算法是配置為與成像結合使用的懲罰似然圖像重建算法，其中該顯示成像算法的一個或多個方面包括懲罰函數(shù)類型、懲罰強度值或者懲罰參數(shù)值的至少一個，其中該顯示成像算法的一個或多個方面被選擇以優(yōu)化針對病變檢測的成像品質因數(shù)，其中基于掃描儀幾何、數(shù)據(jù)采集協(xié)議、病變特征的位置、總確定值、病變特征的大小或者掃描持續(xù)時間的至少一個確定該一個或多個方面；

其中重建該顯示圖像包括使用該顯示成像算法。

提供了技術方案19：如技術方案18所述的系統(tǒng)，其中該成像品質因數(shù)包括信噪比、病變可檢測性指數(shù)或者接收器操作特性曲線下方的區(qū)域的至少一個。

提供了技術方案20：如技術方案15所述的系統(tǒng)，其中該至少一個處理器進一步配置為：

確定用于生成該顯示圖像的顯示成像算法的一個或多個方面，其中該顯示成像算法是配置為與成像結合使用的懲罰似然圖像重建算法，其中該顯示成像算法的一個或多個方面包括懲罰函數(shù)類型、懲罰強度值或者懲罰參數(shù)值的至少一個，其中該顯示成像算法的一個或多個方面被選擇以優(yōu)化針對可視圖像質量的成像品質因數(shù)，其中基于掃描儀幾何、數(shù)據(jù)采集協(xié)議、病變特征的位置、總確定值、病變特征的大小或者掃描持續(xù)時間的至少一個確定該一個或多個方面；

其中重建該顯示圖像包括使用該顯示成像算法。

附圖說明

圖1是依據(jù)各種實施例的方法的流程圖。

圖2是依據(jù)各種實施例的方法的流程圖。

圖3是依據(jù)各種實施例的PET檢測系統(tǒng)的示意圖。

圖4說明了依據(jù)各種實施例的成像系統(tǒng)。

圖5是圖4的成像系統(tǒng)的示意圖。

圖6說明了依據(jù)各種實施例的形成成像系統(tǒng)的一部分的檢測器模塊的示例。

具體實施方式

當結合附圖閱讀時將更好地理解接下來的詳細描述的某些實施例。在附圖說明了各種實施例的功能塊的圖的方面而言，該功能塊并不必須指示硬件電路之間的劃分。因此，舉例來說，該功能塊(例如，處理器或存儲器)的一個或多個可能實現(xiàn)在單件硬件(例如，通用信號處理器或隨機存取存儲器、硬盤等)或者多件硬件中。相似地，程序可能為獨立的程序，可能作為子例程結合在操作系統(tǒng)中，可能為安裝的軟件包中的功能，等。應當理解，各種實施例并不限于圖中所示的布置和工具。

如本文所使用的，術語“系統(tǒng)”，“單元”和“模塊”包括操作以執(zhí)行一個或多個功能的硬件和/或軟件。舉例來說，系統(tǒng)、單元或模塊可能包括電子電路，該電子電路包括和/或耦合至一個或多個計算機處理器、控制器或基于存儲在諸如計算機存儲器的有形和非暫態(tài)計算機可讀存儲介質上的指令執(zhí)行操作的其他基于邏輯的設備。附加地或備選地，系統(tǒng)、單元或模塊可能包括基于該設備的硬接線邏輯執(zhí)行操作的硬接線設備。在附圖中示出的該系統(tǒng)、單元或模塊可能表示基于硬件或硬接線指令操作的硬件、指引硬件執(zhí)行該操作的軟件，或者它們的組合?！跋到y(tǒng)”，“單元”，或“模塊”可能包括或表示執(zhí)行本文描述的一個或多個操作的硬件和相關的指令(例如，存儲在有形和非暫態(tài)計算機可讀存儲介質上的軟件，諸如計算機硬盤驅動器、ROM、RAM等)。該硬件可能包括電子電路，所述電子電路包括和/或連接至一個或多個基于邏輯的設備，諸如微處理器、處理器、控制器等。這些設備可能為現(xiàn)成設備，所述現(xiàn)成設備被適當編程或命令以執(zhí)行來自本文所述指令的本文所述操作。附加地或備選地，這些設備的一個或多個可能與邏輯電路硬接線以執(zhí)行這些操作。進一步地，“系統(tǒng)”、“單元”或“模塊”可能配置為執(zhí)行一個或多個算法以執(zhí)行本文描述的功能或操作。該一個或多個算法可能包括本文公開的實施例的方面，無論是否在流程圖中進行明確標識或作為方法的一個步驟。

如本文所使用的，以單數(shù)形式引用并在詞“一”或“一個”之后的元件或步驟應當被理解為不排除所述元件或步驟的復數(shù)形式，除非這一排除被明確規(guī)定。此外，對“一個實施例”的引用并不意欲被解釋為排除同樣結合了所引用特征的附加實施例的存在。此外，除非有明確的相反規(guī)定，“包括”或“具有”具有特定屬性的元件或多個元件的實施例可能包括不具有該屬性的附加的此類元件。

各種實施例提供了用于生成供診斷所用的可視顯示圖像的系統(tǒng)和方法，以及用于生成定量值(例如，該可視顯示圖像的感興趣區(qū)域的病變定量值)的系統(tǒng)和方法。舉例來說，一種醫(yī)療成像系統(tǒng)可能針對主體(例如，患者或對象)采集數(shù)據(jù)，根據(jù)該數(shù)據(jù)重建圖像，并顯示該圖像至用戶(例如，專業(yè)人員或臨床醫(yī)生)。該用戶可能然后在顯示的圖像中指定感興趣區(qū)域并量化該感興趣區(qū)域中的圖像以獲得有助于診斷、分期或者監(jiān)視對治療的響應的一個或多個的定量信息。舉例來說，正電子發(fā)射斷層顯像(PET)提供活動或發(fā)射圖像，它對應于患者體內(nèi)發(fā)射性示蹤劑的分布。該活動圖像可能被臨床醫(yī)生用于檢測病變。進一步地，臨床醫(yī)生還可能量化感興趣區(qū)域以獲得定量信息，諸如標準化的攝取值。在各種實施例中，通過數(shù)據(jù)分別和獨立地重建至少兩個圖像(例如，顯示圖像和定量圖像)，使得其中一個圖像由針對定量的優(yōu)化的算法重建而另一個圖像由針對顯示和/或檢測的優(yōu)化的另一算法重建。系統(tǒng)可能然后顯示針對顯示和/或檢測的優(yōu)化的圖像。當用戶指定針對顯示優(yōu)化的圖像中用于定量的感興趣區(qū)域時，該系統(tǒng)然后可能使用針對定量優(yōu)化的圖像計算對應于該感興趣區(qū)域的定量值，并為用戶顯示該定量值。

至少某些實施例的技術效果提供了改進的診斷能力。舉例來說，至少某些實施例的技術效果包括改進的定量以及針對可視或顯示圖像的改進的圖像質量。

圖1提供了依據(jù)各種實施例的方法100(例如，用于可視和定量成像)的流程圖。舉例來說，該方法可能配置為與PET成像系統(tǒng)一起使用。在各種實施例中，該方法可能附加地或備選地與其他發(fā)射斷層顯像成像系統(tǒng)一起使用，諸如SPECT系統(tǒng)?？赡茏⒁獾?，雖然本文與發(fā)射斷層顯像成像系統(tǒng)相關地討論某些示例，但在各種其他實施例中可能采用其他類型的成像系統(tǒng)，包括透射斷層顯像諸如x射線和/或計算斷層顯像(CT)。方法100，舉例來說，可能采用，包括或涉及本文討論的各種實施例的結構或方面。在各種實施例中，某些步驟可能被省略或增加，某些步驟可能組合，某些步驟可能被同時執(zhí)行，某些步驟可能被并發(fā)執(zhí)行，某些步驟可能被拆分成多個步驟，某些步驟可能以不同的次序執(zhí)行，或者某些步驟或一系列步驟可能以迭代的方式重新執(zhí)行。在各種實施例中，方法100的部分、方面和/或變形可能被用作一個或多個算法(例如，利用或基于一個或多個算法存儲在有形和非暫態(tài)計算機可讀介質上的軟件模塊或其他指令)以指引硬件(例如，處理單元330或其一部分)執(zhí)行本文描述的一個或多個操作。一般來說，作為方法100的一部分，生成定量圖像(例如，在定量中使用的采集的發(fā)射數(shù)據(jù)的表示)和顯示圖像(例如，對操作者進行視覺顯示的采集的發(fā)射數(shù)據(jù)的表示)兩者。

在102，采集發(fā)射掃描數(shù)據(jù)。舉例來說，可能使用發(fā)射斷層顯像掃描儀采集該發(fā)射掃描數(shù)據(jù)，諸如PET掃描系統(tǒng)或SPECT掃描系統(tǒng)等等。舉例來說，發(fā)射斷層顯像掃描儀或掃描系統(tǒng)的示例在本文中與圖3-6相關進行了討論。

在104，使用在102采集的發(fā)射掃描數(shù)據(jù)重建顯示圖像。在某些實施例中，該顯示圖像可能使用傳統(tǒng)的圖像重建技術進行重建?？赡茏⒁獾剑擄@示圖像是診斷圖像，或者是具有足夠解析度以允許專業(yè)人員使用該顯示圖像進行診斷(例如，病變識別)的圖像。為了清晰和避免存疑的目的，較低解析度的圖像諸如定位掃描或預掃描不是如本文所使用的顯示圖像。在某些實施例中，例如與本文的圖2相關地討論的，可能采用懲罰(penalty)似然算法，所述懲罰似然算法使用針對優(yōu)化病變檢測和/或圖像質量的預定懲罰函數(shù)類型、懲罰強度和/或懲罰參數(shù)值。可能注意到，在某些實施例中，兩者都使用來自102的發(fā)射掃描數(shù)據(jù)進行重建的顯示圖像和定量圖像，可能被單獨和獨立地重建。

在106，確定用于生成定量圖像的定量成像算法(針對定量圖像的特別配置，定制(tailor)或調整的算法)的一個或多個方面。舉例來說，定量成像算法的形式或類型可能從一組定量成像算法中選擇或者以其它方式確定。附加地或備選地，一個或多個參數(shù)的值可能被選擇或確定。在各種實施例中，該定量成像算法是配置為與發(fā)射斷層成像掃描(例如，PET掃描)結合使用的懲罰似然圖像重建算法。要確定的該一個或多個方面可能包括用于該懲罰似然圖像重建算法的懲罰函數(shù)類型、懲罰強度或懲罰參數(shù)值的至少一個。該一個或多個方面(例如，懲罰函數(shù)類型、懲罰強度或懲罰參數(shù)值的至少一個)可能被選擇以優(yōu)化針對病變定量的定量品質因數(shù)。該品質因數(shù)，舉例來說，可能包括均方誤差、偏差、信噪比、對比度恢復系數(shù)或恢復系數(shù)的一個或多個?？赡茏⒁獾?，術語“優(yōu)化”(及其形式)并不必須意欲要求最大化或最小化本文描述的所有實施例中的特性、參數(shù)或其他對象(在某些實施例中，特性、參數(shù)或其他對象可能被最大化)。在某些實施例中，特性、參數(shù)或其他對象可能在一個或多個給定的約束下被最大化。

可能基于掃描儀幾何、數(shù)據(jù)采集協(xié)議、對象中要量化的病變特征的位置(例如，與發(fā)射斷層顯像掃描儀的一個或多個方面或部分相關的位置)、總確定值、要量化的病變特征的大小或者掃描持續(xù)時間的至少一個確定該一個或多個方面(例如，懲罰函數(shù)類型、懲罰強度或懲罰參數(shù)值的至少一個)。在各種實施例中，當確定該定量成像算法的一個或多個方面時，對象(或患者)的大小、掃描持續(xù)時間和掃描協(xié)議可能所有都被考慮。附加地或備選地，可能基于背景活動或者病變特征的對比度的一個或多個確定該一個或多個方面。

可能基于使用測試數(shù)據(jù)、模擬數(shù)據(jù)、臨床數(shù)據(jù)、混合臨床數(shù)據(jù)和/或仿真(phantom)數(shù)據(jù)的在先研究確定該定量成像算法的該一個或多個方面(例如，懲罰函數(shù)類型、懲罰強度或懲罰參數(shù)值的至少一個)的特定值。舉例來說，對于掃描儀幾何、數(shù)據(jù)采集協(xié)議、對象(或患者)的大小、掃描持續(xù)時間、對象中要量化的病變特征的位置以及病變特征的大小的至少一個的特定組合，可能利用各種懲罰函數(shù)類型、懲罰強度和/或懲罰參數(shù)值用于重建定量圖像，并且得到的定量圖像可能被用于計算定量品質因數(shù)。優(yōu)化該定量品質因數(shù)的懲罰函數(shù)的特定類型和/或懲罰參數(shù)和/或懲罰強度的特定值(一個或多個)可能針對掃描儀幾何、數(shù)據(jù)采集協(xié)議、病變特征的位置和/或大小、掃描持續(xù)時間以及總確定值的至少一個的特定組合識別，其中該總確定值可能如在J.A.Fessler和W.L.Rogers撰寫的發(fā)表于1996年的IEEE圖像處理匯刊第5卷第1346-1358頁的“Spatial resolution properties of penalized-likelihood image reconstruction methods：space-invariant tomographs”中那樣計算，并隨后當在實踐中利用掃描儀幾何、數(shù)據(jù)采集協(xié)議、病變特征的位置和/或大小、掃描持續(xù)時間以及總確定值的至少一個的相同或相似組合時被選擇用于定量成像算法。相似地，可能針對掃描儀幾何、數(shù)據(jù)采集協(xié)議、病變特征的位置和/或大小、掃描持續(xù)時間以及總確定值的至少一個的其他組合識別懲罰函數(shù)的特定類型和/或懲罰參數(shù)和/或懲罰強度的特定值(一個或多個)。換句話說，可能使用基于在先研究的查找表或基于該查找表執(zhí)行插值確定懲罰函數(shù)的特定類型和/或懲罰參數(shù)和/或懲罰強度的特定值(一個或多個)。在備選實施例中，可能基于計算和/或近似費希爾(Fisher)信息矩陣并使用協(xié)方差矩陣和/或局部脈沖響應的近似的解析表達式確定該一個或多個方面的特定值。該本地脈沖和/或該協(xié)方差矩陣可能如在J.A.Fessler和W.L.Rogers撰寫的發(fā)表于1996年的IEEE圖像處理匯刊第5卷第1346-1358頁的“Spatial resolution properties of penalized-likelihood image reconstruction methods：space-invariant tomography”以及J.A.Fessler撰寫的發(fā)表于1996年的IEEE圖像處理匯刊第5卷第493-506頁的“Mean and variance of implicitly defined biased estimators(such as penalized maximum likelihood)：applications to tomography”中那樣計算。

在另一實施例中，對于給定的采集的掃描數(shù)據(jù)集，可能基于具有和不具有病變存在的定量圖像的分析確定定量成像算法的一個或多個方面(例如，懲罰函數(shù)類型、懲罰強度或懲罰參數(shù)值的至少一個)的特定值。重建具有或不具有病變的定量圖像的示例性方法將通過將已知大小的病變和活動濃度數(shù)字地插入采集的掃描數(shù)據(jù)集中生成導出的合成掃描數(shù)據(jù)集，并且然后分別根據(jù)導出的合成的掃描數(shù)據(jù)集和原始采集的掃描數(shù)據(jù)集重建定量圖像。各種懲罰函數(shù)類型、懲罰強度和/或懲罰參數(shù)值可能被利用以優(yōu)化測量定量準確性的定量品質因數(shù)，諸如對比度恢復系數(shù)、恢復系數(shù)以及重建的活動中的偏差，它可能通過與數(shù)字地插入的病變的已知的活動濃度比較進行計算。此方法可能被稱為混合病變插入。

現(xiàn)在將討論懲罰似然圖形重建的某些方面?？赡茏⒁獾?，在發(fā)射斷層顯像(例如，PET或SPECT)中，有序子集預期最大化(OSEM)算法可能被用于圖像重建。用于OSEM的算法參數(shù)包括迭代數(shù)和后重建濾波器參數(shù)。用戶或算法設計者可能調整迭代數(shù)量和/或后重建濾波器參數(shù)以便控制圖像質量或圖像解析度和圖像噪音之間的折衷?？赡茏⒁獾?，用于物理和統(tǒng)計噪聲的更精確的模型可能與OSEM一起而不是與諸如濾波反投影的分析圖像重建方法一起使用。OSEM技術，然而，可能不提供期望等級的可預測性和/或質量。

圖像重建算法的備選的分類是懲罰似然圖像重建，它可能還被稱為正則化重建和最大后驗概率(MAP)重建。在懲罰似然重建中，通過懲罰函數(shù)，還稱為正則化函數(shù)，以及它的參數(shù)(一個或多個)控制圖像質量和解析度-噪聲的折衷。由于懲罰似然圖像重建算法被運行直到實際收斂，與OSEM相反該迭代數(shù)并不是用于懲罰似然重建的算法參數(shù)。在懲罰似然圖像重建中使用的懲罰函數(shù)的類型和參數(shù)(一個或多個)確定重建的圖像中的圖像質量和解析度-噪聲的折衷。懲罰似然重建的其中一個優(yōu)點在于重建的圖像的屬性諸如解析度和噪聲通常是可預測的并且該懲罰參數(shù)可被確定或優(yōu)化以便獲得期望的圖像屬性或最大化與包括檢測和定量的臨床任務相關的品質因數(shù)。

在各種實施例中，可能通過最大化懲罰似然目標函數(shù)執(zhí)行懲罰似然圖像重建：

Φ(λ)＝L(λ)-R(λ)

其中λ表示未知的發(fā)射活動圖像，L(λ)是似然函數(shù)，并且R(λ)是正則化(或懲罰)函數(shù)。該似然函數(shù)，基于泊松統(tǒng)計模型，通過如下等式給出：

其中y_i是針對PET、渡越時間PET或SPECT測量的發(fā)射掃描數(shù)據(jù)，P是向前投射或系統(tǒng)模型，并且r_i是包括散射和隨機重合的背景組分，它們在圖像重建之前被估算。

在某些實施例中，正則化函數(shù)可能具有下述形式：

其中β是全局正則化(或懲罰)參數(shù)，它確定正則化的全局強度，w_jk是應用至體素(voxel)j和k的權重，Ψ是勢函數(shù)或懲罰函數(shù)，并且θ表示懲罰函數(shù)Ψ的可選參數(shù)。典型地，權重w_jk當體素j和k并不相鄰時為零；并且該權重可隨著體素j和k之間的距離改變(例如，該權重與該距離成反比)。該權重可能具有因式分解的形式：其中隨著體素j和k之間的距離而改變并且僅當體素j和k相鄰時非零，并且β_jk是空間地調節(jié)該正則化強度的因數(shù)。因此，θ表示懲罰參數(shù)(一個或多個)，并且β和/或β_jk表示懲罰強度值。

可能在各種實施例中采用不同類型的懲罰函數(shù)Ψ。舉例來說，在某些實施例中使用的二次或高斯懲罰函數(shù)可能具有下述形式：

其中沒有懲罰參數(shù)θ。廣義的高斯懲罰具有以下形式：

Ψ(λ_j，λ_k，θ)＝|λ_j-λ_k|^p

對于某些1≤p≤2其中該懲罰參數(shù)通過θ＝p給出。當p從2接近1時，該廣義的高斯懲罰函數(shù)接近|λ_j-λ_k|，具有更多的邊緣保護屬性。胡貝爾(Huber)懲罰可能采用以下形式：

可能注意到，上面給出的胡貝爾懲罰同樣具有邊緣保留屬性，其中該懲罰參數(shù)θ＝δ確定從二次至線性函數(shù)的變換的位置。另一種類型的懲罰函數(shù)是相對偏差懲罰，它可能采用以下形式：

其中該懲罰參數(shù)γ控制邊緣保留的度。隨著γ增加，相對偏差懲罰函數(shù)接近|λ_j-λ_k|，它具有一種邊緣保留屬性。該相對偏差懲罰并不僅僅是|λ_j-λ_k|的函數(shù)而且還通過項(λ_j+λ_k)取決于體素強度?？赡茉诟鞣N實施例中采用其他類型的懲罰函數(shù)。

該懲罰似然目標函數(shù)可能由迭代數(shù)值優(yōu)化算法最大化或者以其它方式優(yōu)化，得到重建的圖像。收斂于最佳點或具有合理收斂屬性的數(shù)值優(yōu)化器可用于最大化或者以其它方式優(yōu)化該懲罰似然目標函數(shù)，包括塊順序正則化期望最大化(BSREM)，預處理共軛梯度(PCG)，梯度法，增量梯度法和牛頓法。

繼續(xù)參見圖1，在108，使用在102采集的發(fā)射掃描數(shù)據(jù)重建定量圖像。使用具有在106確定的一個或多個方面的定量成像算法重建該定量圖像。在說明的實施例中，單獨并獨立地從顯示圖像重建該定量圖像。在各種實施例中，該顯示圖像可能針對病變識別特別定制，而該定量圖像針對選擇的一個或多個感興趣區(qū)域的定量特別定制。通過分別使用針對定量和顯示的重建圖像，定量和顯示圖像兩者可能針對它們各自期望的目的而被更精細地定制。

在110，顯示在104重建的顯示圖像(例如，在與本文的圖4相關地討論的顯示設備上)。該顯示圖像可能被顯示至專業(yè)人員或其他操作者，其中該顯示圖像用于標識該期望定量結果的顯示圖像的一個或多個感興趣區(qū)域。

在112，確定感興趣區(qū)域。舉例來說，可能基于從觀看在110顯示的圖像的操作者接收的輸入確定該感興趣區(qū)域。在某些實施例中，舉例來說，該顯示圖像可能顯示在觸摸屏上，并且使用手指或手寫筆的操作者可能圈出或者以其它方式指示對應于病變的一個或多個感興趣區(qū)域。在其他實施例中，可能利用指針、鍵盤區(qū)或其他輸入設備為顯示圖像指定一個或多個感興趣區(qū)域。

在114，確定病變定量值。舉例來說，可能基于該顯示圖像的所選擇的感興趣區(qū)域為該定量圖像確定感興趣區(qū)域(或者感興趣定量的區(qū)域)。在某些實施例中，因為顯示圖像和定量圖像，即使單獨重建，仍然根據(jù)相同的發(fā)射掃描數(shù)據(jù)重建，所以該顯示圖像和定量圖像可能被有效地配準。附加地或備選地，其他技術(例如，解剖標志的使用)可能被用于為所選擇的或者以其它方式所確定的顯示圖像感興趣區(qū)域確定對應的定量感興趣區(qū)域的位置。通過確定感興趣定量區(qū)域，可能基于對應的感興趣定量圖像區(qū)域內(nèi)的值為感興趣顯示區(qū)域確定定量值。舉例來說，感興趣定量圖像區(qū)域的標準攝取值(SUV)可能被確定為或用作針對由選擇的感興趣顯示區(qū)域定義的病變的病變定量值。如本文所使用的，標準攝取值可能被理解為已經(jīng)由患者大小(例如，重量)和劑量(例如，成像的發(fā)射性藥物的規(guī)定劑量)標準化的發(fā)射掃描的攝取值。該確定的定量值，舉例來說，可能為針對感興趣定量圖像區(qū)域的最大的SUV。作為另一示例，該確定的定量值可能為平均SUV，峰值SUV，或針對定量圖像感興趣區(qū)域的SUV的其他統(tǒng)計測量?？赡茏⒁獾?，SUV和/或其他定量值對于監(jiān)視治療的過程可能是有用的。舉例來說，如果針對給定病變的定量值在治療療程中不發(fā)生改變，該治療可能被理解為不產(chǎn)生期望的結果。然而，如果針對給定病變的定量值對應于改進的健康，該治療可能被理解為提供了積極的結果。

在116，顯示該定量值。舉例來說，該定量值可能被顯示在110使用的以顯示該顯示圖像的相同顯示設備上。該定量值可能與顯示圖像并發(fā)顯示。進一步地，該定量值可能與已經(jīng)確定了該定量值的感興趣區(qū)域相關。舉例來說，該定量值可能顯示在感興趣區(qū)域附近。作為另一示例，該定量值可能通過顯示在屏幕上的指引線連結至感興趣區(qū)域。作為另一示例，該定量值可能通過普通標簽和/或配色方案與該感興趣區(qū)域相關(例如，第一感興趣區(qū)域的定量值和第一感興趣區(qū)域兩者都使用“1”或“a”標記；第二感興趣區(qū)域的定量值和第二感興趣區(qū)域兩者都使用“2”或“b”標記，等等)。備選地或附加地，該定量值(和/或顯示圖像)可能被顯示在遠程顯示設備上，被存儲以隨后觀看，和/或被打印出。

在118，確定是否存在要被定量分析的任何剩余的感興趣區(qū)域。如果有任何更多的要被分析的剩余感興趣區(qū)域或病變，方法100返回112以確定用于定量分析的隨后的感興趣區(qū)域。如果不再有剩余的感興趣區(qū)域，方法100可能在120結束。

圖2提供了依據(jù)各種實施例的方法200(例如，用于可視和定量成像)的流程圖。該方法，舉例來說，可能配置為與PET成像系統(tǒng)一起使用。在各種實施例中，該方法可附加地或備選地與其他發(fā)射斷層顯像成像系統(tǒng)一起使用，諸如SPECT系統(tǒng)。方法200，舉例來說，可能采用，包括，或涉及本文討論的各種實施例的結構或方面。在各種實施例中，某些步驟可能被省略或添加，某些步驟可能被組合，某些步驟可能被同時執(zhí)行，某些步驟可能被并發(fā)執(zhí)行，某些步驟可能被劃分至多個步驟，某些步驟可能以不同次序執(zhí)行，或者某些步驟或一系列步驟可能以迭代的形式重新執(zhí)行。在各種實施例中，方法200的部分、方面和/或變形可能被用作一個或多個算法(例如，利用或基于該一個或多個算法的存儲在有形和非暫態(tài)計算機可讀介質上的軟件模塊或其他指令)以指引硬件(例如，處理單元330或其部分)執(zhí)行本文描述的一個或多個操作。一般地，作為方法200的一部分，生成定量圖像(例如，在定量中使用的采集的發(fā)射數(shù)據(jù)的表示)和顯示圖像(例如，為操作者視覺顯示的采集的發(fā)射數(shù)據(jù)的表示)。可能注意到，在各種實施例中，方法200的某些描繪的步驟可能一般相似于本文討論的方法100的對應的步驟(例如，202可能一般相似于102，208可能一般相似于106等)。

在202，采集發(fā)射掃描數(shù)據(jù)。舉例來說，可能使用發(fā)射斷層顯像掃描儀諸如PET掃描系統(tǒng)或SPECT掃描系統(tǒng)等采集該發(fā)射掃描數(shù)據(jù)。舉例來說，與附圖3-6相關地在本文討論了發(fā)射斷層顯像掃描儀或掃描系統(tǒng)的示例。

在204，確定用于生成顯示圖像的顯示成像算法(針對顯示圖像，或者為了診斷諸如病變識別或檢測的目的將視覺呈現(xiàn)給專業(yè)人員的圖像的特別配置、定制或調整的算法)的一個或多個方面。舉例來說，顯示成像算法的形式或類型可能從顯示成像算法的組中選擇或者以其它方式確定。附加地或備選地，一個或多個參數(shù)的值可能被選擇或確定。在各種實施例中，顯示成像算法是配置為與發(fā)射斷層顯像掃描(例如，PET掃描)結合使用的懲罰似然圖像重建算法。要被確定的一個或多個方面可能包括用于該懲罰似然圖像重建算法的懲罰函數(shù)類型、懲罰強度或懲罰參數(shù)值的至少一個。該一個或多個方面(例如，懲罰函數(shù)類型、懲罰強度或懲罰參數(shù)值的至少一個)可能被選擇以優(yōu)化針對病變識別(或檢測)和/或顯示圖像質量的顯示品質因數(shù)。備選地或附加地，該一個或多個方面(例如，懲罰函數(shù)類型、懲罰強度或懲罰參數(shù)值的至少一個)可能被選擇以優(yōu)化針對可視圖像質量的顯示品質因數(shù)。針對病變識別(或檢測)的品質因數(shù)，舉例來說，可能包括信噪比、病變檢測性指數(shù)或者接收器操作特性曲線之下的區(qū)域的一個或多個。針對可視圖像質量的品質因數(shù)，舉例來說，可能包括主觀的圖像質量得分。舉例來說，可能通過測量由一組觀察者觀看的各種測試圖像的感知到的圖像質量(包括病變顯著性、圖像噪聲和圖像偽影)開發(fā)此類圖像質量得分?？赡茏⒁獾剑谀承嵤├?，該顯示成像算法可能為具有與相關于106和208討論的定量成像算法大體相似形式的懲罰似然圖像重建算法，但可能利用不同的懲罰函數(shù)類型、懲罰強度、懲罰參數(shù)值(一個或多個)或其他方面或參數(shù)。

可能基于掃描儀幾何、數(shù)據(jù)采集協(xié)議、病變特征的位置(例如，與發(fā)射斷層顯像掃描儀的一個或多個方面或部分相關的位置)、總確定值、病變特征的大小或掃描持續(xù)時間的至少一個確定顯示成像算法的一個或多個方面(例如，懲罰函數(shù)類型、懲罰強度或懲罰參數(shù)值的至少一個)。在各種實施例中，當確定顯示成像算法的一個或多個方面時，對象(患者)大小、掃描持續(xù)時間和掃描協(xié)議可能所有都被考慮。附加地或備選地，可能基于背景活動或者病變特征的對比度的一個或多個確定該一個或多個方面。

當使用定量成像算法的一個或多個方面的特定值時，可能基于使用測試數(shù)據(jù)、模擬數(shù)據(jù)、臨床數(shù)據(jù)、混合臨床數(shù)據(jù)和/或仿真數(shù)據(jù)的在前研究確定顯示成像算法的一個或多個方面(例如，懲罰函數(shù)類型、懲罰強度或懲罰參數(shù)值的至少一個)的特定值。舉例來說，對于掃描儀幾何、數(shù)據(jù)采集協(xié)議、對象(或患者)大小、掃描持續(xù)時間、病變特征的位置以及病變特征的大小的特定組合，可能利用各種懲罰函數(shù)類型、懲罰強度和/或懲罰參數(shù)值用于重建顯示圖像，并且得到的顯示圖像可能被用于計算成像品質因數(shù)(針對病變檢測或可視圖像質量)。優(yōu)化成像品質因數(shù)的懲罰函數(shù)的特定類型和/或懲罰參數(shù)和/或懲罰強度的特定值(一個或多個)可能針對掃描儀幾何、數(shù)據(jù)采集協(xié)議、病變特征的位置和/或大小、掃描持續(xù)時間和總確定值的至少一個的特定組合進行識別，并隨后當在實踐中利用掃描儀幾何、數(shù)據(jù)采集協(xié)議、病變特征的位置和/或大小、掃描持續(xù)時間和總確定值的至少一個的相同或相似組合時被選擇用于顯示成像算法。相似地，懲罰函數(shù)的特定類型和/或懲罰參數(shù)和/或懲罰強度的特定值(一個或多個)可能針對掃描儀幾何、數(shù)據(jù)采集協(xié)議、病變特征的位置和/或大小、掃描持續(xù)時間和總確定值的至少一個的其他組合進行識別。換句話說，可能基于在前研究使用查找表或基于該查找表執(zhí)行插值確定懲罰函數(shù)的特定類型和/或懲罰參數(shù)和/或懲罰強度的特定值(一個或多個)。在備選的實施例中，可能基于計算和/或近似費希爾信息矩陣并使用局部脈沖響應的近似解析表達式和/或協(xié)方差矩陣確定該一個或多個方面的特定值。之前已經(jīng)提出了此類技術以基于封閉形式的理論表達式優(yōu)化針對病變可檢測性的懲罰強度。(參見，例如，J.Qi和R.H.Huesman撰寫的發(fā)表于2001年的IEEE醫(yī)療成像匯刊第20卷第815-822頁的“Theoretical study of lesion detectability of MAP reconstruction using computer observers”；同時參見A.Yendiki和J.A.Fessler撰寫的發(fā)表于2006年的IEEE醫(yī)療成像匯刊第25卷第28-41頁的“Analysis of observer performance in known-location tasks for tomographic image reconstruction”)。大多數(shù)這些表達式對于二次懲罰函數(shù)是準確的但是對于非二次懲罰函數(shù)是不準確的并因此不可延伸于優(yōu)化懲罰函數(shù)類型。

在另一實施例中，對于給定的采集的掃描數(shù)據(jù)集，可能基于來自計算機觀測器模型的病變可檢測性指數(shù)確定顯示成像算法的一個或多個方面(例如，懲罰函數(shù)類型、懲罰強度或懲罰參數(shù)值的至少一個)的特定值。該計算機觀測器模型的輸入是兩個圖像卷，一個具有病變并且另一個不具有病變。重建具有或不具有病變的該兩個圖像卷的示例性方法為通過數(shù)字地插入已知大小和活動濃度的病變至采集的掃描數(shù)據(jù)集中生成導出的合成掃描數(shù)據(jù)集，并且然后分別根據(jù)導出的合成掃描數(shù)據(jù)集和原始的采集的掃描數(shù)據(jù)集重建圖像。各種懲罰函數(shù)類型、懲罰強度或懲罰參數(shù)值可能被利用以優(yōu)化該病變檢測指數(shù)。此方法可能被稱為混合病變插入。

在206，使用在202采集的發(fā)射掃描數(shù)據(jù)，并使用在204確定其一個或多個方面的顯示成像算法重建顯示圖像?？赡茏⒁獾剑缤才c圖1的110相關地描述的那樣，該顯示圖像是診斷圖像，或者具有足夠解析度以允許專業(yè)人員使用該顯示圖像執(zhí)行診斷(例如，病變識別或檢測)的圖像。

在208，確定用于生成定量圖像的定量成像算法(為定量圖像特別配置、定制或調整的算法)的一個或多個方面。在各種實施例中，在208的確定可能與本文討論的方法100的在106的確定一般相似。舉例來說，定量成像算法的形式或類型可能從量化成像算法的組中選擇或者以其它方式確定。附加地備選地，一個或多個參數(shù)的值可能被選擇或確定。要被確定的一個或多個方面可能包括用于懲罰似然圖像重建算法的懲罰函數(shù)類型、懲罰強度或懲罰參數(shù)值的至少一個。該一個或多個方面(例如，懲罰函數(shù)類型、懲罰強度或懲罰參數(shù)值的至少一個)可能被選擇以優(yōu)化針對病變定量的定量品質因數(shù)。該品質因數(shù)，舉例來說，可能包括均方誤差、偏差、信噪比、對比度恢復系數(shù)或恢復系數(shù)的一個或多個。

在210，使用在202采集的發(fā)射掃描數(shù)據(jù)重建定量圖像。在描繪的實施例中，使用具有在208確定的一個或多個方面的定量成像算法重建該定量圖像。在說明的實施例中，單獨并獨立于顯示圖像重建該定量圖像。

在212，顯示在206重建的顯示圖像(例如，在與本文的圖4相關地討論的顯示設備上)?？赡芟驅I(yè)人員或其他操作者顯示該顯示圖像，其中該顯示圖像用于標識期望量化結果的該顯示圖像的一個或多個感興趣區(qū)域。

在214，確定感興趣區(qū)域。舉例來說，可能基于從觀看在212顯示的圖像的操作者接收的輸入確定該感興趣區(qū)域。在某些實施例中，舉例來說，該顯示圖像可能被顯示在觸摸屏上，并且使用手指或手寫筆的操作者可能圈出或者以其它方式指示對應于病變的一個或多個感興趣區(qū)域。在其他實施例中，指針、鍵區(qū)或其他輸入設備可能被利用以指定該顯示圖像的一個或多個感興趣區(qū)域。

在216，確定病變定量值。舉例來說，可能基于該顯示圖像的所選擇的感興趣區(qū)域為該定量圖像確定感興趣區(qū)域(或者感興趣定量區(qū)域)。通過確定的感興趣定量區(qū)域，可能基于對應的感興趣定量圖像區(qū)域內(nèi)的值為感興趣顯示區(qū)域確定定量值。舉例來說，感興趣定量圖像區(qū)域的標準攝取值(SUV)可能被確定為或用作針對由選擇的感興趣顯示區(qū)域定義的病變的病變定量值。

在218，顯示定量值。舉例來說，該定量值可能被顯示在在212使用以顯示該顯示圖像的相同的顯示設備上。該定量值可能與該顯示圖像并發(fā)顯示。進一步地，該定量值可能與已經(jīng)確定了該定量值的感興趣區(qū)域相關。備選地或附加地，該定量值(和/或顯示圖像)可能被顯示在遠程顯示設備上，被存儲用于以后觀看，和/或被打印出。

在220，確定是否存在要被定量分析的任何剩余的感興趣區(qū)域。如果有要被分析的任何更多剩余感興趣區(qū)域或病變，方法200返回214以確定用于定量分析的隨后的感興趣區(qū)域。如果不再有剩余的感興趣區(qū)域，方法200可能在222結束。

圖3提供了依據(jù)各種實施例形成的輻射檢測系統(tǒng)300(例如，PET監(jiān)測系統(tǒng)300)的示意圖，該系統(tǒng)可能與本文討論的方法或過程或其方面(例如，與本文討論的方法100和/或方法200的一個或多個方面結合)結合利用。該描繪的PET檢測系統(tǒng)300包括檢測器單元305和處理單元330，以及顯示器340。可能注意到，檢測器單元305和處理單元330的一個或多個方面可能被集成形成或者以其它方式部署在共用的外殼中。一般來說，該PET檢測系統(tǒng)300被配置為接收光子或伽馬射線，并提供指示伽馬射線的能量、該伽馬射線的撞擊位置以及伽馬射線的撞擊的定時的輸出至處理單元330。該重建處理單元然后可能使用來自PET檢測系統(tǒng)300和在要成像的物體附近部署的其他一般相似的PET檢測系統(tǒng)的信息以重建要成像的對象的至少一部分的圖像?？赡苓M一步注意到，該PET檢測系統(tǒng)是輻射或發(fā)射檢測系統(tǒng)的一個示例，并且可能在各種實施例中利用其他類型的檢測系統(tǒng)。

描繪的檢測器單元305包括晶體陣列310、光導312以及光電傳感器320。一般來說，湮沒光子306撞擊晶體陣列310，并且晶體陣列310響應于湮沒光子306生成可見光子307。該可見光子307撞擊光電傳感器320，它提供與可見光子307的接收對應的信號308(例如，至處理單元330)。對應于湮沒光子或伽馬射線撞擊在各種晶體上的信號308可能被用于確定撞擊的能量和位置，它們可能被用于重建圖像?？赡茏⒁獾?，每個光子撞擊還可能被稱為輻射事件。舉例來說，給定的湮沒光子撞擊可能為單一事件。在彼此的預定的時間范圍內(nèi)的共用的響應線上的兩個相反的單一事件可能被確定為對應于重合的事件，其中重合事件用于重建圖像。

描繪的晶體陣列310被配置為在PET掃描期間被伽馬射線或光子撞擊并響應于被伽馬射線或光子撞擊產(chǎn)生光。該晶體陣列310是響應于伽馬射線或光子的撞擊產(chǎn)生光的閃爍塊的示例。該光可能由相關的光電傳感器(例如，硅光電倍增器(SiPM))檢測并用于重建圖像。該晶體陣列310可能，舉例來說，從一組晶體形成，在晶體組之間具有一個或多個內(nèi)部的擋光板。為了便于說明和描述的清晰起見，可能注意到，在圖3中僅示出了一個晶體陣列310和一個PET檢測系統(tǒng)300?？赡茏⒁獾?，在實踐中，可能在被成像的物體周圍布置多個一般相似的PET檢測系統(tǒng)300(例如，處于環(huán)形)，其中來自給定湮沒事件的光子碰擊相對的晶體陣列或監(jiān)測系統(tǒng)300。對于本文描繪和/或討論的各種實施例，借助于示例的方式提供了檢測系統(tǒng)、晶體和光電傳感器(和/或光電傳感器區(qū)域)的特定數(shù)量和/或布置。在各種實施例中可能采用其他數(shù)量和/或布置。

在圖3描繪的實施例中，處理單元330被操作地耦合至檢測器單元305。描繪的處理單元330被配置(例如，可能包括一個或多個ASIC和/或FPGA，和/或包括或與其上存儲著配置為指引處理器的指令的一種有形和非暫態(tài)存儲器相關)為，舉例來說，確定如本文與圖1和2相關地討論的定量成像算法(和/或顯示成像算法)的一個或多個方面，采集要被成像的物體的發(fā)射掃描數(shù)據(jù)，使用采集的發(fā)射掃描數(shù)據(jù)重建顯示圖像，使用采集的發(fā)射掃描數(shù)據(jù)重建定量圖像，顯示(例如，使用顯示設備340)該顯示圖像，確定該顯示圖像中的感興趣區(qū)域，使用定量圖像的對應的感興趣區(qū)域針對該感興趣區(qū)域確定病變定量值，以及顯示該病變定量值。

在各種實施例中，該處理單元330包括配置為執(zhí)行本文討論的一個或多個任務、功能或步驟的處理電路?？赡茏⒁獾?，如本文使用的“處理單元”并不意欲必須被限制為單個處理器或計算機。舉例來說，處理單元330可能包括多個處理器、ASIC、FPGA和/或計算機，它們可能被集成在共用的外殼或單元中，或者它們可能被分布在各種單元或外殼之間?？赡茏⒁獾?，由處理單元330執(zhí)行的操作(例如，對應于本文討論的處理流程或方法的操作，或其各方面)可能是足夠復雜的這樣該操作可能不由人在合理的時間段內(nèi)執(zhí)行。舉例來說，成像算法的方面的確定，用于重建圖像的成像算法的處理，和/或感興趣區(qū)域的定量值的確定可能依靠或利用可能不由人在合理時間段內(nèi)完成的計算。

如圖3中所示，處理單元330包括存儲器332。該存儲器332可能包括一個或多個計算機可讀存儲媒體(例如，有形和非暫態(tài)存儲媒體)。存儲器332，舉例來說，可能存儲對應于一個或多個信號的能量值的信息，獲得的計數(shù)的計數(shù)信息，圖像的定量值，中間處理步驟的結果等。舉例來說，存儲器332可能具有存儲其上的可能被利用以確定如本文所討論的懲罰強度和/或懲罰值參數(shù)的一個或多個公式或查找表，舉例來說作為品質因數(shù)的預計算的一部分。進一步地，本文描述的該處理流程和/或流程圖(或其各方面)可能表示存儲在存儲器332中用于指引PET檢測系統(tǒng)300的操作的一個或多個指令集。

顯示設備340，如本文所討論的，被操作地與處理單元330連接，并被配置為顯示由處理單元330生成的圖像和/或定量結果。該顯示設備340可能包括，舉例來說，配置為接收來自專業(yè)人員的輸入的觸摸屏或其他輸入設備。舉例來說，專業(yè)人員可能通過在觸摸屏上畫出感興趣區(qū)域或提供另一輸入選擇要執(zhí)行定量的感興趣區(qū)域。備選地或附加地，處理單元340可能要么自動地要么從指定定量成像算法和/或可視成像算法的一個或多個方面所基于的掃描協(xié)議、掃描持續(xù)時間或其他信息的用戶接收輸入信息。

圖4-6說明了本文描述的各種實施例可能采用的PET成像系統(tǒng)。在其他實施例中，如本文討論的晶體陣列可能與其它成像系統(tǒng)(例如，針對一個或多個附加的或備選的形式配置的成像系統(tǒng))一起利用。圖4說明了包括支撐圍繞中心開口或孔12的檢測器環(huán)組合件11的吊架10的PET掃描系統(tǒng)1。在說明的實施例中該檢測器環(huán)組合件11一般為圓形并由沿著中心軸2間隔分布的多個檢測器環(huán)組成以形成圓筒狀的檢測器環(huán)組合件。在各種實施例中，檢測器環(huán)組合件11可能包括沿著中心軸2間隔分布的5個檢測器環(huán)?；颊吲_13被置于吊架10之前并與檢測器環(huán)組合件11的中心軸2對齊?；颊吲_控制器(未示出)響應于從操作者工作站15通過通信鏈路16接收的命令移動該臺14至孔12中。吊架控制器17被安裝在吊架10中并響應于從操作者工作站15通過第二通信鏈路18接收的命令以操作該吊架。

如圖5中所示，操作者工作站15包括中央處理單元(CPU)50、顯示器51以及鍵盤52。操作者可能使用鍵盤以控制用于掃描的PET掃描儀的校準、PET掃描儀的配置以及患者臺的定位。而且，該操作者可能控制所得到的圖像在顯示器51上的顯示和/或使用由工作站CPU 50執(zhí)行的程序執(zhí)行圖像增強功能。

檢測器環(huán)組合件11包括多個檢測器模塊。舉例來說，該檢測器環(huán)組合件11可能包括36個檢測器模塊，其中每個檢測器模塊包括八個檢測器塊。圖6中示出了檢測器塊20的示例。檢測器模塊中的檢測器塊20可能被布置，舉例來說，以2x4的配置使得該檢測器環(huán)組合件11的圓周是周圍72塊，并且該檢測器環(huán)組合件11的寬度是4檢測器塊寬。每個檢測器塊20可能包括多個獨立的檢測器晶體。在說明的實施例中，該檢測器晶體陣列21位于四個光電傳感器22的前方。該光電傳感器22被示意性地描繪為光電倍增管；然而，可能注意到，在各種實施例中可能采用SiPM。在各種實施例中可能采用檢測器晶體、光電傳感器和檢測器模塊的其它配置、大小和數(shù)量。

在PET掃描期間，堙滅光子可能撞擊檢測器晶體21的其中一個。檢測器晶體21，它可能舉例來說由硅酸釔镥(LYSO)或鍺酸鉍(BGO)形成，舉例來說，將堙滅光子轉換為由光電傳感器接收并檢測的多個光子。由檢測器晶體生成的光子一般分散至某個范圍并行進至相鄰的檢測器晶體中使得四個光電傳感器22的每一個都接收某一數(shù)量的光子作為堙滅光子撞擊單個檢測器晶體21的結果。

響應于閃爍事件，每個光電傳感器22都在線A-D的其中一個上產(chǎn)生信號23A-23D，如圖6中所示，它當閃爍事件發(fā)生時迅速升高然后以指數(shù)形式變小。信號的相對幅值通過檢測器晶體陣列中發(fā)生該閃爍事件的位置確定。引起該閃爍事件的湮沒光子的能量確定四個信號的總幅值。信號開始升高的時間由該閃爍事件何時發(fā)生以及光子從閃爍事件的位置行進至光電傳感器所需的時間確定。圖6中描繪的示例提供了基于真空光電檢測器的示例；然而，可能注意到，本文公開的某些原理一般還可能應用至SiPM檢測器。

如圖5中所示，在吊架10內(nèi)安裝一組采集電路25以從檢測器塊20接收該四個信號。該采集電路25使用相對信號強度確定檢測器晶體陣列內(nèi)的計時、能量和事件坐標。該結果被數(shù)字化并通過線纜26發(fā)送至容置在單獨機柜28中的事件定位器電路27。每個采集電路25還產(chǎn)生指示該閃爍事件發(fā)生的確切時刻的事件檢測脈沖。

事件定位器電路27形成周期地采樣由采集電路25產(chǎn)生的信號的數(shù)據(jù)采集處理器30的一部分。該數(shù)據(jù)采集處理器30具有控制局域網(wǎng)18上的通信的采集CPU 29和總線31。該事件定位器電路27將與每個有效事件相關的信息組裝成指示該事件何時發(fā)生以及檢測到該事件的檢測器晶體21的標識的一組數(shù)字數(shù)。該事件定位器電路27，舉例來說，可能使用檢測器位置圖以將一對坐標映射至檢測到該事件的檢測器21。

事件數(shù)據(jù)包被傳送至同樣是數(shù)據(jù)采集處理器30的一部分的重合檢測器32。該重合檢測器32從事件定位器電路27接受該事件數(shù)據(jù)包并確定是否它們中的任意兩個是重合的。通過多個因子確定重合。舉例來說，可能需要每個事件數(shù)據(jù)分組中的時間標記處于彼此的指定時間段內(nèi)，例如，6納秒。作為另一示例，可能需要由兩個事件數(shù)據(jù)分組指示的位置處于穿過掃描儀孔12中的視場(FOV)的直線上。不能配對的事件被丟棄，但是重合的事件對被定位并記錄為通過串行鏈路33傳送至分類器34的重合數(shù)據(jù)分組。該重合數(shù)據(jù)分組的格式可能為，舉例來說，包括精確標識檢測到該事件的兩個檢測器晶體21的位置的一對數(shù)字數(shù)等的32位的數(shù)據(jù)流。

分類器34，它可能包括CPU并且它形成圖像重建處理器40的一部分，從重合檢測器32接收該重合數(shù)據(jù)分組。分類器34的功能是接收該重合數(shù)據(jù)分組并為該重合數(shù)據(jù)的存儲分配正弦圖存儲器。指向相同方向(θ)并穿過掃描儀的視場的所有投影線的集合是完整投射，或者“視野”，它產(chǎn)生一組正弦圖。特定投射線和該視場中心之間的距離(R)定位該投射線在該視野中。如圖5中所示，舉例來說，事件50’沿著位于處于投射角θ和距離R的視野中的投射線51’發(fā)生。分類器34通過分類指示位于該投射線上的檢測器晶體21處的事件的該重合數(shù)據(jù)分組計數(shù)在掃描期間發(fā)生在此投射線(R，θ)上的所有事件。在發(fā)射掃描期間，該重合計數(shù)被組織在存儲器43中，舉例來說作為二維陣列集合，每個軸位圖像的一個，并且每個都具有作為其維度的其中一個的投射角θ和其他維度距離R。由測量的事件的R映射的此θ可能被稱為正弦圖陣列48。分類器34可能還將重合事件組織成其它數(shù)據(jù)格式。在投射平面格式中，舉例來說，其他變量可能被用于定義由在非相鄰檢測器環(huán)中的檢測器晶體對21檢測的重合事件。

重合事件隨機發(fā)生并且該分類器34根據(jù)每個重合數(shù)據(jù)分組中的兩個晶體地址確定θ和R的值并遞增對應的正弦圖陣列元素的計數(shù)。在發(fā)射掃描完成時，該正弦圖陣列48存儲沿著每條射線發(fā)生的湮沒事件的總數(shù)。陣列處理器45根據(jù)正弦圖陣列48中的數(shù)據(jù)重建圖像。首先，然而，可能對采集的數(shù)據(jù)進行多個校正以糾正測量錯誤(諸如那些由對患者湮沒光子衰減，檢測器增益不均勻性，隨機重合，以及積分器死區(qū)時間所引起的)。然后由陣列處理器45對校正的正弦圖陣列的每一行進行傅里葉變換并乘以一維濾波器陣列。然后濾波的數(shù)據(jù)被逆傅里葉變換，并且每個陣列元素被反投射以形成圖像陣列46。圖像CPU 42可能要么存儲該圖像陣列數(shù)據(jù)或者輸出該數(shù)據(jù)至操作者工作站15。備選地，可能通過由陣列處理器45和/或圖像CPU 42運行的迭代圖像重建算法生成圖形陣列46。

應當注意，各種實施例可能以硬件、軟件或其組合實現(xiàn)。該多個實施例和/或組件，舉例來說，模塊，或組件及其中的控制器，還可能被實現(xiàn)為一個或多個計算機或處理器的一部分。該計算機或處理器可能包括計算設備，輸入設備，顯示單元和接口，舉例來說，用于訪問因特網(wǎng)。該計算機或處理器可能包括微處理器。該微處理器可能連接至通信總線。該計算機或處理器還可能包括存儲器。該存儲器可能包括隨機存取存儲器(RAM)和只讀存儲器(ROM)。該計算機或處理器進一步可能包括存儲設備，它可能為硬盤驅動器或可移除存儲驅動器(諸如固態(tài)驅動器，光驅等)。該存儲設備還可能為用于將計算機程序或其他指令載入計算機或處理器的其他類似部件。

如本文所使用的，術語“計算機”，“控制器”，和“模塊”可能每個都包括任何基于處理器或基于微處理器的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括使用微控制器、精簡指令集(RISC)、專用集成電路(ASIC)、邏輯電路、GPU、FPGA和能夠執(zhí)行本文所描述的功能的任意其他電路的系統(tǒng)。上文的示例僅僅是示例性的，并因此不意欲以任何方式限制術語“模塊”或“計算機”的定義和/或含義。

該計算機、模塊或處理器執(zhí)行存儲在一個或多個存儲元件中的指令集，以便處理輸入數(shù)據(jù)。該存儲元件同樣可能如期望或需要的那樣存儲數(shù)據(jù)或其他信息。該存儲元件可能為信息源的形式或者為處理機器中的物理存儲器元件的形式。

該指令集可能包括命令計算機、模塊或處理器作為處理機器以執(zhí)行特定操作(諸如本文描述和/或說明的各種實施例的方法和過程的各種命令)。該指令集可能為軟件程序的形式。該軟件可能為各種形式(諸如系統(tǒng)軟件或應用軟件)并且可能被實施為有形和非暫態(tài)計算機可讀介質。進一步地，該軟件可能為單獨的程序或模塊的集合、較大型程序內(nèi)的程序模塊或程序模塊的一部分的形式。該軟件還可能包括面向對象編程形式的模塊化編程。處理機器對輸入數(shù)據(jù)的處理可能響應于操作者命令，或者響應于之前處理的結果，或者響應于由另一處理機器提出的請求。

如本文所使用的，術語“軟件”和“固件”是可互換的，并且包括存儲在存儲器中用于由計算機執(zhí)行的任何計算機程序，包括RAM存儲器、ROM存儲器、EPROM存儲器、EEPROM存儲器和非易失性RAM(NVRAM)存儲器。上述存儲器類型僅為示例性的，并因此不限制可用于存儲計算機程序的存儲器的類型。各種實施例的獨立組件可能由云類型的計算環(huán)境虛擬化和托管，諸如以允許計算功率的動態(tài)分配，而無需用戶考慮計算機系統(tǒng)的位置、配置和/或特定硬件。

如本文所使用的，被“配置為”執(zhí)行任務或操作的結構、限制或元素是以對應于該任務或操作的方式特別在結構上形成的、構建的或者調整的。為了清晰起見并避免疑惑，如本文所使用的，僅僅能夠被修改為執(zhí)行該任務或操作的對象不被“配置為”執(zhí)行該任務或操作。替代的，如本文所使用的，“配置為”的使用表示結構上的調整或特征，并表示被描述為被“配置為”執(zhí)行該任務或操作的任何結構、限制或元素的結構上的需求。舉例來說，被“配置為”執(zhí)行任務或操作的處理單元、處理器或計算機可能被理解為被特別結構化以執(zhí)行該任務或操作(例如，具有其上存儲的或與其結合使用的定制或意欲執(zhí)行該任務或操作的一個或多個程序或指令，和/或具有定制或意欲執(zhí)行該任務或操作的處理電路的布置)。為了清晰起見并避免疑惑，通用計算機(如果被適當編程它可能變?yōu)椤芭渲脼椤眻?zhí)行該任務或操作)并不“配置為”執(zhí)行任務或操作除非或直到被特別編程或在結構上被修改為執(zhí)行該任務或操作。

要理解，上文的描述意欲是說明性，而并非限制性的。舉例來說，上述實施例(和/或其方面)可能彼此組合使用。此外，可能作出很多修改以使特定情況或材料適應本發(fā)明各種實施例的教導而不脫離它們的范圍。雖然本文描述的材料的尺寸和類型意欲定義本發(fā)明各種實施例的參數(shù)，但實施例決不是限制性的而是示例性的實施例。在回顧上文描述時，很多其他實施例對本領域技術人員是顯而易見的。因此，應當參考隨附的權利要求，連同這些權利要求授權的等價物的全部范圍確定本發(fā)明各種實施例的范圍。在隨附的權利要求中，術語“包括(including)”和“其中(in which)”被用作相應的術語“包含(comprising)”和“其中(wherein)”的通俗英語等價物。此外，在下面的權利要求中，術語“第一”，“第二”，和“第三”等僅被用作標簽，并且不意欲將數(shù)字要求強加在它們的對象上。進一步地，下面的權利要求的限制并不寫作裝置加功能的格式并且并不意欲基于美國法典第35編第112節(jié)第六段進行解釋，除非并直到此類權利要求限制明確使用之后跟著進一步結構的功能缺乏陳述的“用于......的部件”的短語。

本書面描述使用示例以公開本發(fā)明的各種實施例，并且還使得本領域技術人員能夠實踐本發(fā)明的各種實施例，包括制造和使用任意設備或系統(tǒng)并執(zhí)行任意結合的方法。本發(fā)明各種實施例的可專利范圍由權利要求定義，并可能包括本領域技術人員想到的其他示例。這些其他示例意欲處于權利要求的范圍內(nèi)如果示例具有與權利要求的字面語言并無不同的結構化的元件，或者如果示例包括與權利要求的字面語言具有并非實質上不同的等價的結構化的元件。