專利名稱：用于迭代重建的截?cái)嘌a(bǔ)償算法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及診斷成像系統(tǒng)和方法。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)其特別適合結(jié)合帶有衰減補(bǔ)償?shù)膯喂庾影l(fā)射斷層攝影系統(tǒng)(SPECT)使用，并且在此將作為具體參考進(jìn)行描述。應(yīng)該意識(shí)到本發(fā)明也可應(yīng)用于其它成像系統(tǒng)，諸如正電子斷層攝影系統(tǒng)(PEC)，計(jì)算機(jī)斷層攝影系統(tǒng)(CT)等。
背景技術(shù)：
核醫(yī)學(xué)成像應(yīng)用輻射源對(duì)患者進(jìn)行成像。具體的，將放射性藥物注入到患者體內(nèi)。放射性藥物化合物包含放射性同位素，其以預(yù)知速度和特征能量經(jīng)受伽馬射線衰變。將一個(gè)或多個(gè)輻射探測(cè)器鄰近患者放置以便監(jiān)控和記錄發(fā)射的輻射。有時(shí)，探測(cè)器圍繞患者旋轉(zhuǎn)或調(diào)整以便監(jiān)控從多個(gè)方向發(fā)射的輻射?；谥T如探測(cè)到的位置和能量的信息，確定放射性藥物在體內(nèi)的分布，并且重建分布圖像來(lái)研究循環(huán)系統(tǒng)、在所選器官或組織中的放射性藥物的吸收等。
具體的，在迭代重建技術(shù)中，每次產(chǎn)生重建數(shù)據(jù)的新體積評(píng)估，圖像數(shù)據(jù)的先前重建體積向前投影到探測(cè)器的平面上。將向前投影的數(shù)據(jù)與真正投影數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。如果重建圖像是正確的，這兩個(gè)投影數(shù)據(jù)將匹配并且不會(huì)存在差別。但是，當(dāng)圖像正在建立時(shí)，通常存在差別或誤差。之后上述誤差或其倒數(shù)向后投影到圖像體積中，從而校正體積圖像。
雖然這些技術(shù)工作良好，但是它們傾向于截?cái)嗾`差。即，當(dāng)對(duì)象不能由探測(cè)器在所有的探測(cè)位置完全觀察到時(shí)，只是在一些視野中出現(xiàn)用于重建一些體素的數(shù)據(jù)。這樣，在感興趣的主要區(qū)域中的數(shù)據(jù)通常被充分采樣；但是，周圍組織采樣不密集或只在一部分視野中進(jìn)行采樣。在每一迭代周期中，向后投影的誤差值橫跨整個(gè)圖像體積，包括充分采樣和欠采樣的區(qū)域。允許來(lái)自比較的誤差值的向后投影導(dǎo)致在采樣不密集的區(qū)域中的誤差和假像，諸如，對(duì)象截?cái)?，其中在探測(cè)器中不存在用于比較的數(shù)據(jù)。
本發(fā)明提供新穎和改善的克服上述以及其它問(wèn)題的圖像設(shè)備和方法。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，披露了一種圖像系統(tǒng)。至少一個(gè)射線探測(cè)器鄰近于對(duì)象接收孔布置以便探測(cè)和測(cè)量來(lái)自對(duì)象的發(fā)射和透射輻射的至少其中之一，探測(cè)器可圍繞對(duì)象移動(dòng)以便在若干投影角度處接收輻射并生成量定的投影數(shù)據(jù)。視域(FOV)裝置確定若干在每一投影角度屬于輻射探測(cè)器的視域的像素。圖像處理器將只在視域中所探測(cè)到的輻射迭代地重建成圖像表示。上述圖像表示迭代地重建在圖像存儲(chǔ)器中。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，披露了一種成像方法。在若干投影角度處探測(cè)和測(cè)量來(lái)自對(duì)象的發(fā)射和透射輻射的至少其中之一。以多個(gè)投影角度生成測(cè)量的投影數(shù)據(jù)。確定屬于一視域的若干像素，其中上述輻射由輻射探測(cè)器在每一投影角度處進(jìn)行探測(cè)。在上述視域中所探測(cè)到的輻射迭代地重建成在圖像存儲(chǔ)器中的圖像表示。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)勢(shì)是存在減少的假像。
另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是在重建圖像中存在降低的截去。
另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是在重建圖像中存在降低的混亂。
在閱讀和理解下述對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述的基礎(chǔ)上，本發(fā)明的另外進(jìn)一步的優(yōu)勢(shì)和益處對(duì)本領(lǐng)域內(nèi)的那些普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將變得明了。


本發(fā)明可從各種部件以及部件的排布中、以及各種步驟和步驟的排布中體現(xiàn)。附圖只是為了解釋說(shuō)明優(yōu)選實(shí)施例的目的，并且不解釋為對(duì)本發(fā)明的限定。
圖1是圖像系統(tǒng)的方塊圖；圖2是圖像系統(tǒng)的一部分的詳細(xì)的方塊圖；圖3圖示出在對(duì)象一側(cè)處帶有平行孔準(zhǔn)直的截?cái)?；圖4圖示出在對(duì)象一側(cè)處帶有放大或扇形波束準(zhǔn)直的截?cái)啵灰约皥D5圖示出在探測(cè)器的第一角度位置的視域外側(cè)但是在探測(cè)器第二角度位置的視域內(nèi)的截?cái)嗖糠帧?br> 具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1，核成像系統(tǒng)10通常包括支撐可旋轉(zhuǎn)臺(tái)架14的固定臺(tái)架12。一個(gè)或多個(gè)探測(cè)頭16由可旋轉(zhuǎn)臺(tái)架14支撐，以便探測(cè)從感興趣區(qū)域或檢查區(qū)域18發(fā)射出的輻射事件。每一探測(cè)頭包括探測(cè)器元件或探測(cè)器20的兩維陣列，諸如閃爍器和光敏元件，例如光電倍增管、光電二極管等。還預(yù)期將X射線引導(dǎo)到諸如CZT元件的電轉(zhuǎn)換器。每一探測(cè)頭16包括用于電路22，用于將每一輻射響應(yīng)轉(zhuǎn)換成表示到探測(cè)器表面上的位置(x，y)和能量(z)的數(shù)字信號(hào)。用標(biāo)準(zhǔn)化的x和y坐標(biāo)在二維(2D)笛卡兒坐標(biāo)系中解決和/或確定在探測(cè)器20上的事件位置。但是可預(yù)期使用其它的坐標(biāo)系。準(zhǔn)直器24控制方向和角度擴(kuò)展，探測(cè)器20的每一個(gè)元件可從其接收輻射，也就是，探測(cè)器20只能接收沿著已知射線的輻射。這樣，在探測(cè)器20上對(duì)輻射進(jìn)行探測(cè)的確定位置和攝影機(jī)16的角度位置限定了額定射線，每一輻射事件沿著額定射線發(fā)生。
通常的，把一種或多種放射性藥物或放射性同位素注入將要被成像的對(duì)象，并且將對(duì)象放置在由病床26支撐的檢查區(qū)域18中。上述同位素的幾個(gè)例子是Tc-99m，Ga-67，以及In-111。在對(duì)象中存在的放射性藥物產(chǎn)生從對(duì)象發(fā)射的輻射。輻射由探測(cè)頭16進(jìn)行探測(cè)，上述探測(cè)頭16能夠圍繞檢查區(qū)域18成角度地轉(zhuǎn)換或旋轉(zhuǎn)，以便在一個(gè)或多個(gè)所選的投影方向上收集投影發(fā)射數(shù)據(jù)。圍繞檢查區(qū)域18的每一探測(cè)頭16的投影發(fā)射數(shù)據(jù)，例如，位置(x，y)、能量(z)以及角度位置(θ)(例如，得自于角度位置解算器28)儲(chǔ)存在發(fā)射數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器30中。
由于發(fā)射數(shù)據(jù)通常包含由患者解剖的吸收特性的改變導(dǎo)致的不準(zhǔn)確，因此經(jīng)常使用透射輻射源來(lái)提供額外的衰減信息，從而校正上述發(fā)射數(shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)探測(cè)頭16橫跨檢查區(qū)域18設(shè)置一個(gè)或多個(gè)輻射源50。任選的，輻射源50設(shè)置在探測(cè)頭16之間或設(shè)置到探測(cè)頭16，使得來(lái)自輻射源50的透射輻射被引向位于檢查區(qū)域18的相對(duì)側(cè)上的相應(yīng)探測(cè)頭16并且由該探測(cè)頭16接收，從而補(bǔ)充發(fā)射數(shù)據(jù)。優(yōu)選的，準(zhǔn)直器24對(duì)透射輻射進(jìn)行準(zhǔn)直，例如，準(zhǔn)直器24限制閃爍器20接收透射輻射的沒有沿垂直于探測(cè)器20的射線(對(duì)于平行射束的配置)或在源和探測(cè)器之間的其它引導(dǎo)路徑行進(jìn)的那部分。可替換的，可以應(yīng)用其它準(zhǔn)直幾何結(jié)構(gòu)和/或準(zhǔn)直可以在源處發(fā)生。
優(yōu)選的，輻射源50是線性源，每一個(gè)延伸一個(gè)它們所對(duì)應(yīng)的相應(yīng)探測(cè)頭16的軸向長(zhǎng)度。優(yōu)選的，線性源采取薄鋼管的形式，其中充滿放射性核并在其端部密封?？商鎿Q的，輻射源50也可以是條形源、點(diǎn)源、平坦矩形源、圓盤源、片源、充滿放射性核的管或容器、或諸如X射線管的有源輻射發(fā)生器。
繼續(xù)參照附圖1以及進(jìn)一步參照附圖3-4，進(jìn)行透射掃描，使得來(lái)自透射輻射源50的透射輻射也被探測(cè)頭16接收，并生成透射投影數(shù)據(jù)。具體的，并行地但是在不同的能量下收集發(fā)射投影數(shù)據(jù)。由于對(duì)象52的尺寸通常比探測(cè)器20的視域大，上述透射和發(fā)射數(shù)據(jù)通常被截?cái)?，產(chǎn)生截?cái)嗟耐队癙1，P2。不包括在探測(cè)器20的視域中的對(duì)象52的截?cái)嗖糠?4被截掉。如在下面更詳細(xì)描述的那樣，根據(jù)在其它角度處獲取的投影補(bǔ)償截?cái)嗖糠?4，其中該截?cái)嗖糠?4在其它角度處沒有被截?cái)唷?br> 分類器60基于它們的相關(guān)能量來(lái)分類發(fā)射投影數(shù)據(jù)和透射投影數(shù)據(jù)。發(fā)射數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在發(fā)射數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器30中，以及透射數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在透射存儲(chǔ)器62中。FOV確定裝置64通過(guò)如在下述更詳細(xì)描述的本領(lǐng)域內(nèi)公知的方法之一來(lái)確定哪些數(shù)據(jù)在對(duì)應(yīng)探測(cè)器20的視域中收集。
繼續(xù)參照附圖1以及進(jìn)一步參照附圖2，數(shù)據(jù)處理器70根據(jù)FOV透射數(shù)據(jù)迭代地重建3D透射輻射圖像或衰減圖74，同時(shí)圖像處理器72根據(jù)FOV發(fā)射數(shù)據(jù)迭代地重建3D發(fā)射圖像。
優(yōu)選的，數(shù)據(jù)處理器70進(jìn)行迭代的貝葉斯迭代透射梯度算法(BITGA)，而圖像處理器72進(jìn)行最大似然期望最大值算法(MLEM)。在準(zhǔn)備重建過(guò)程的第一迭代中，通過(guò)用假設(shè)的或第一估算衰減圖和發(fā)射圖來(lái)裝載存儲(chǔ)器74，76而對(duì)衰減圖存儲(chǔ)器74和圖像存儲(chǔ)器76進(jìn)行初始化。用于衰減圖的第一估算的可選特征是包含對(duì)象的預(yù)定輪廓中的相同衰減值以及輪廓外部的零點(diǎn)。同樣地，第一發(fā)射圖估算的可選特征是輪廓中的的相同值以及外部的零點(diǎn)?？商鎿Q的，使用附加的先驗(yàn)信息以用于更精確的第一估算。
第一向前投影器80根據(jù)透射衰減圖74形成投影透射數(shù)據(jù)。第一比較裝置82將所測(cè)量的透射數(shù)據(jù)與向前投影的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較來(lái)確定校正系數(shù)。FOV確定裝置64通過(guò)本領(lǐng)域內(nèi)公知的方法之一確定對(duì)象的任意部分是否比視域大，例如，F(xiàn)OV確定裝置64確定一些像素是否被強(qiáng)迫為零值。優(yōu)選的，產(chǎn)生一系列參考掃描，從其確定視域。可替換的，F(xiàn)OV確定裝置64在標(biāo)準(zhǔn)化的透射投影數(shù)據(jù)中從邊緣到中心搜索每一線，以便確定相鄰像素之間的值的尖銳變化。如果當(dāng)前像素和先前像素之間的差別大于預(yù)定的閾值，那么FOV確定裝置64推斷在那存在截?cái)?。濾波器裝置84通過(guò)對(duì)視域外部的數(shù)據(jù)過(guò)濾從校正系數(shù)矩陣中把超出截?cái)嗟拇_定點(diǎn)的所有像素排除在外。例如，不會(huì)使用來(lái)自FOV外部的數(shù)值錯(cuò)誤地校正重建數(shù)據(jù)的下一迭代。對(duì)應(yīng)于視域的校正系數(shù)存儲(chǔ)在第一校正存儲(chǔ)器86中。
繼續(xù)參照?qǐng)D1和2以及進(jìn)一步參照附圖5，當(dāng)在第一角度位置α1進(jìn)行投影時(shí)，第一截?cái)嗖糠?0不能被投影P4探測(cè)到，但是該第一部分90被在第二角度位置α2進(jìn)行的投影P3探測(cè)到。同樣的，當(dāng)在第二角度位置α2進(jìn)行投影時(shí)，第二截?cái)嗖糠?2不能被投影P3探測(cè)到，但是第二截?cái)嗖糠?2被在第一角度位置α1進(jìn)行的投影P4探測(cè)到。部分94同時(shí)在所示的投影P3和P4中截?cái)?。截?cái)鄶?shù)據(jù)補(bǔ)償裝置100提供在不同的角度位置獲取的未截?cái)嗟耐队皵?shù)據(jù)，從而補(bǔ)償FOV視域外部的截?cái)嗖糠?0，92。第一向后投影器102將校正系數(shù)向后投影到衰減圖存儲(chǔ)器74中。將(非零值的)向后投影限制到收集實(shí)際數(shù)據(jù)P1、P2的區(qū)域。衰減圖74的元素代表存儲(chǔ)在衰減系數(shù)存儲(chǔ)器104中的相應(yīng)體素的衰減系數(shù)。
繼續(xù)參照附圖1和2，圖像處理器72用每一迭代在圖像存儲(chǔ)器76中迭代地重建3D圖像表示，其中每一迭代包括向前投影操作和向后投影操作。第二向前投影器110根據(jù)存儲(chǔ)在圖像存儲(chǔ)器76中的重建發(fā)射圖像生成投影發(fā)射數(shù)據(jù)。更具體的，對(duì)于沿其接收發(fā)射數(shù)據(jù)的每一射線來(lái)說(shuō)，第二向前投影器110通過(guò)存儲(chǔ)在衰減系數(shù)存儲(chǔ)器104中的透射衰減系數(shù)來(lái)計(jì)算相應(yīng)射線的投影。衰減校正裝置112調(diào)整所接收的發(fā)射數(shù)據(jù)來(lái)補(bǔ)償沿同一射線的衰減系數(shù)投影。第二比較裝置114將沿著射線的經(jīng)過(guò)衰減校正的測(cè)量的發(fā)射數(shù)據(jù)與沿著同一射線的向前投影數(shù)據(jù)進(jìn)行比較來(lái)確定校正系數(shù)。濾波器裝置84’通過(guò)對(duì)視域外部的數(shù)據(jù)過(guò)濾從重建中把超出截?cái)嗟乃_定點(diǎn)的所有像素排除。對(duì)應(yīng)于視域的校正系數(shù)存儲(chǔ)在第二校正存儲(chǔ)器116中。第二向后投影器118將校正系數(shù)向后投影到重建圖像中，也就是用校正系數(shù)對(duì)重建圖像進(jìn)行更新。截?cái)鄶?shù)據(jù)補(bǔ)償裝置100提供在不同的角度位置獲取的未截?cái)嗟耐队皵?shù)據(jù)，從而補(bǔ)償FOV視域外部的截?cái)嗖糠?0，92。放棄用于視域外部的區(qū)域的任何確定的校正。
在一個(gè)實(shí)施例中，截?cái)鄶?shù)據(jù)補(bǔ)償裝置100將先驗(yàn)知識(shí)應(yīng)用到上述算法中，使得在重建圖像中的截?cái)鄠?cè)的邊界變平滑。如果投影是高度截?cái)嗟?，在重建圖像中的一些像素可能只在幾個(gè)投影角度“看到”探測(cè)器FOV。在該情況下，在重建圖像中在截?cái)鄠?cè)產(chǎn)生一些模糊。將先驗(yàn)知識(shí)應(yīng)用到上述算法中有助于通過(guò)將在重建對(duì)象中的確定在視域外部的那些像素強(qiáng)迫為零值，減少在截?cái)鄠?cè)的模糊。
當(dāng)然，還預(yù)期數(shù)據(jù)處理器70和圖像處理器72進(jìn)行其它迭代算法，其同時(shí)包括透射和發(fā)射迭代算法，以及各種其它梯度和非梯度迭代算法。使用最近更新的發(fā)射圖像來(lái)進(jìn)行每一個(gè)連續(xù)的迭代。當(dāng)重建的發(fā)射數(shù)據(jù)和所測(cè)量的發(fā)射數(shù)據(jù)會(huì)聚(converge)，即，校正量落在預(yù)選水平之下，迭代重建過(guò)程結(jié)束。
在一個(gè)實(shí)施例中，收集全部先驗(yàn)圖像(即，“已知設(shè)定”)。先驗(yàn)圖像可以不來(lái)自正在接受檢查的當(dāng)前患者，而是為諸如得自于CT掃描、PET透射掃描、其它SPECT透射掃描等的其它對(duì)象的圖像的類似結(jié)構(gòu)的橫斷面。作為另一種選項(xiàng)，初始先驗(yàn)圖像可以是同一對(duì)象的，但是在不同的形態(tài)下采集的。
視頻處理器130對(duì)來(lái)自3D圖像存儲(chǔ)器76的切片、投影、3D呈現(xiàn)以及其它圖像信息進(jìn)行恢復(fù)，并且適當(dāng)格式化圖像表示，用于顯示在一個(gè)或多個(gè)人類可觀看的顯示器上，諸如視頻監(jiān)測(cè)器132、打印機(jī)、存儲(chǔ)介質(zhì)等。如果視頻處理器在重建過(guò)程中重復(fù)地恢復(fù)所選擇的圖像信息，當(dāng)重建圖像會(huì)聚在最終圖像上，顯示隨著每一次迭代會(huì)變得更清楚。
繼續(xù)參照附圖1和2，迭代透射梯度算法可表示為μjn+1=μjnΣifiexp(-Σk∈Ki,jμknli,k)li,jΣiYili,j---(1)]]>其中μnj是在第j個(gè)像素和第n個(gè)迭代的衰減系數(shù)；fi是在第i個(gè)探測(cè)器處的參考掃描值；lij是從第i個(gè)探測(cè)器延伸到第j個(gè)像素的射線片斷的長(zhǎng)度；Ki，j是從第j個(gè)探測(cè)器到第i個(gè)探測(cè)器的一組像素；Yi是在第i個(gè)探測(cè)器處的透射計(jì)數(shù)。
預(yù)先包括空間變化的伽馬的貝葉斯迭代透射梯度算法(BITGA)可表示為μjn+1=aj[μjnΣifiexp(-Σk∈Ki,jμknli,k)li,jΣiYili,j]+[1-aj]rj]]>其中rj是“優(yōu)選”像素值的值，以及aj是其權(quán)重。
優(yōu)選的，貝葉斯迭代透射梯度算法包括修改的先前塊，其使用先驗(yàn)知識(shí)來(lái)促使每一個(gè)像素值與水(例如組織)或空氣(例如肺中的空氣)的衰減系數(shù)會(huì)聚fj＝μ(ST)aj=a0exp(-(μj-μ(ST)δ)2)]]>其中δ確定先前的程度。
優(yōu)選的，探測(cè)器矩陣覆蓋大于實(shí)際探測(cè)器視域的較大面積。位于在探測(cè)器矩陣中FOV外部的截?cái)嗖糠?4中的像素被強(qiáng)迫為零值，并且被FOV確定裝置64截掉，如上所述。超出截?cái)嗟拇_定點(diǎn)的所有像素都不包括在重建中，例如，投影數(shù)據(jù)被截?cái)嘁员銖闹亟ㄖ袑㈠e(cuò)誤的零值排除掉。
只重建來(lái)自視域的像素的修改的貝葉斯迭代透射梯度算法可表示為μjn+1=μjnΣi∈FOVfiexp(-Σk∈Ki,jμknli,k)li,jΣi∈FOVYili,j+[1-aj]*rj---(2)]]>當(dāng)然，如果對(duì)象足夠小以使得沒有事件落在探測(cè)器FOV之外，那么投影數(shù)據(jù)沒有被截?cái)唷?br> 本發(fā)明參照優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明。顯然，在閱讀和理解前述詳細(xì)說(shuō)明的基礎(chǔ)上對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)可進(jìn)行修改和變換。本發(fā)明意旨解釋為包括所有的修改和變換，只要它們落入所附權(quán)利要求或其等同物的范圍之下。
權(quán)利要求
1.一種圖像系統(tǒng)(10)，包括至少一個(gè)輻射探測(cè)器(20)，其鄰近于對(duì)象接收孔(18)布置以便探測(cè)和測(cè)量來(lái)自對(duì)象的發(fā)射和透射輻射的至少其中之一，所述探測(cè)器(20)圍繞所述對(duì)象移動(dòng)以便在多個(gè)投影角度處接收輻射并生成測(cè)量的投影數(shù)據(jù)；FOV裝置(64)，用于確定在每一投影角度都屬于輻射探測(cè)器(20)的視域的多個(gè)像素；圖像處理器(70，72)，其將只在所述視域中被探測(cè)到的輻射迭代地重建成圖像表示；以及圖像儲(chǔ)存器(74，76)，所述圖像表示在其中迭代地重建。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述圖像處理器(70，72)包括向前投影器(80，110)，其投影來(lái)襲相應(yīng)的圖像儲(chǔ)存器(74，76)圖像表示；裝置(82，114)，用于將向前投影的圖像表示與所測(cè)量的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，并且基于比較結(jié)果確定一組校正系數(shù)；以及向后投影器(102，118)，用于將僅對(duì)應(yīng)于在所確定的視域內(nèi)的像素的校正系數(shù)向后投影到圖像表示中。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述圖像處理器(70，72)進(jìn)一步包括濾波器裝置(84，84’)，其用于在向后投影校正系數(shù)之前去除在視域之外的數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中向后投影器(102，118)不向后投影處于視域之外的像素。
5.權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括裝置(100)，其通過(guò)下述至少其中之一來(lái)補(bǔ)償截?cái)鄶?shù)據(jù)提供來(lái)自于從在不同的角度位置獲取的投影的未截?cái)鄶?shù)據(jù)，在所述不同的角度位置處該截?cái)鄶?shù)據(jù)不被截?cái)啵约笆褂孟闰?yàn)知識(shí)。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中圖像處理器(70)執(zhí)行下述至少其中之一迭代透射重建梯度算法；迭代透射重建非梯度算法；迭代發(fā)射重建梯度算法；以及迭代發(fā)射重建非梯度算法。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中圖像處理器(70)進(jìn)行迭代透射梯度算法，其中在視域之外的像素被排除在重建之外μjn+1=μjnΣi∈FOVfiexp(-Σk∈Ki,jμknli,k)li,jΣi∈FOVYili,j]]>其中μnj是在第j個(gè)像素和第n個(gè)迭代的衰減系數(shù)；fi是在第i個(gè)探測(cè)器處的參考掃描；lij是從第i個(gè)探測(cè)器延伸到第j個(gè)像素的射線片斷的長(zhǎng)度；Ki，j是從第j個(gè)探測(cè)器到第i個(gè)探測(cè)器的一組像素；Yi是在第i個(gè)探測(cè)器處的透射計(jì)數(shù)。
8，如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于補(bǔ)償截?cái)鄶?shù)據(jù)的裝置(100)，該補(bǔ)償裝置(100)使用先驗(yàn)知識(shí)來(lái)再次確認(rèn)視域之外的像素并將再次確認(rèn)的在視域之外的像素在重建圖像中強(qiáng)迫為零值。
9，權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括PET掃描器和SPECT掃描器的至少其中之一，用于探測(cè)來(lái)自對(duì)象的發(fā)射投影。
10.一種用于成像的方法，包括在多個(gè)投影角度處探測(cè)和測(cè)量來(lái)自對(duì)象的發(fā)射和透射輻射的至少其中之一；在多個(gè)投影角度處生成測(cè)量的投影數(shù)據(jù)；確定屬于視域內(nèi)的多個(gè)像素，在該視域中由輻射探測(cè)器在每一投影角度處探測(cè)所述輻射；以及將在所述視域中探測(cè)到的輻射迭代地重建成在圖像存儲(chǔ)器中的圖像表示。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中重建的步驟包括向前投影所述圖像表示；將向前投影的圖像表示與測(cè)量的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行比較；基于所述比較結(jié)果確定一組校正系數(shù)；以及將僅對(duì)應(yīng)于在所確定的視域內(nèi)的像素的校正系數(shù)向后投影到圖像表示中。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中重建的步驟進(jìn)一步包括在向后投影之前去除在視域之外的數(shù)據(jù)。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其中確定FOV的步驟包括生成參考掃描。
14.如權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括通過(guò)下述至少其中之一來(lái)補(bǔ)償截?cái)鄶?shù)據(jù)提供來(lái)自其它投影的未截?cái)鄶?shù)據(jù)，以及使用先驗(yàn)知識(shí)。
15.如權(quán)利要求10所述的方法，其中重建的步驟包括執(zhí)行下述至少其中之一迭代透射重建梯度算法；迭代透射重建非梯度算法；迭代發(fā)射重建梯度算法；以及迭代發(fā)射重建非梯度算法。
16.如權(quán)利要求15所述方法，其中重建的步驟進(jìn)一步包括進(jìn)行迭代透射梯度算法，其中在視域之外的像素被排除在重建之外μjn+1=μjnΣi∈FOVfiexp(-Σk∈Ki,jμknli,k)li,jΣi∈FOVYili,j]]>其中μnj是在第j個(gè)像素和第n個(gè)迭代的衰減系數(shù)；fi是在第i個(gè)探測(cè)器處的參考掃描；lij是從第i個(gè)探測(cè)器延伸到第j個(gè)像素的射線片斷的長(zhǎng)度；ki，j是從第j個(gè)探測(cè)器到第i個(gè)探測(cè)器的一組像素；和Yi是在第i個(gè)探測(cè)器處的透射計(jì)數(shù)。
17.如權(quán)利要求16所述方法，進(jìn)一步包括通過(guò)使用先驗(yàn)知識(shí)再次確認(rèn)在視域之外的像素；將再次確認(rèn)的在視域之外的像素在重建圖像中強(qiáng)迫為零。
18.執(zhí)行權(quán)利要求11所述方法的PET掃描器和SPECT掃描器的至少其中之一。
19.一種診斷成像系統(tǒng)(10)，包括發(fā)射存儲(chǔ)器(30)，其存儲(chǔ)來(lái)自對(duì)象的測(cè)量的發(fā)射投影，該發(fā)射投影由輻射探測(cè)器(20)來(lái)探測(cè)；透射存儲(chǔ)器(62)，其存儲(chǔ)來(lái)自對(duì)象的測(cè)量的透射數(shù)據(jù)，該透射數(shù)據(jù)由輻射探測(cè)器(20)來(lái)探測(cè)；處理器(64)，其確定輻射探測(cè)器(20)的視域；衰減圖存儲(chǔ)器(74)，其存儲(chǔ)透射衰減圖；圖像存儲(chǔ)器(76)，其存儲(chǔ)發(fā)射圖；處理器(70)，其被編程以執(zhí)行下述步驟(a)通過(guò)向前投影來(lái)自衰減圖存儲(chǔ)器(74)的衰減圖來(lái)產(chǎn)生衰減圖；(b)將所投影的衰減圖與透射數(shù)據(jù)進(jìn)行比較；(c)基于所述比較結(jié)果確定一組校正系數(shù)；(d)將僅對(duì)應(yīng)于在所確定的視域內(nèi)的數(shù)據(jù)的校正系數(shù)向后投影到衰減圖存儲(chǔ)器中的衰減圖中；以及(e)迭代地重復(fù)進(jìn)行步驟(a)到(d)，直到所投影的衰減圖與透射數(shù)據(jù)會(huì)聚。
20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括處理器(72)，其被編程執(zhí)行下述步驟(f)通過(guò)向前投影來(lái)自圖像存儲(chǔ)器的發(fā)射圖來(lái)產(chǎn)生發(fā)射圖；(g)用從衰減圖中計(jì)算出的衰減校正系數(shù)對(duì)所述投影的發(fā)射數(shù)據(jù)進(jìn)行校正；(h)用從衰減圖中計(jì)算出的衰減校正系數(shù)對(duì)測(cè)量的發(fā)射數(shù)據(jù)進(jìn)行校正；(i)將投影的發(fā)射數(shù)據(jù)與測(cè)量的發(fā)射數(shù)據(jù)進(jìn)行比較；(j)基于所述比較結(jié)果確定一組校正系數(shù)；(k)將僅對(duì)應(yīng)于在所確定的視域內(nèi)的數(shù)據(jù)的校正系數(shù)向后投影到圖像存儲(chǔ)器中的發(fā)射圖中；以及(l)迭代地重復(fù)進(jìn)行步驟(f)到(k)，直到經(jīng)衰減校正的投影的發(fā)射數(shù)據(jù)與所測(cè)量的發(fā)射數(shù)據(jù)會(huì)聚；以及人可觀看的顯示器(132)，其呈現(xiàn)來(lái)自發(fā)射圖的重建的圖像表示。
全文摘要
一種成像系統(tǒng)(10)，包括至少一個(gè)輻射探測(cè)器(20)，其鄰近于對(duì)象接收孔(18)布置以便探測(cè)和測(cè)量來(lái)自對(duì)象的發(fā)射和透射輻射的至少其中之一，探測(cè)器(20)在多個(gè)投影角度處。處理器(64)確定在每一投影角度處哪一輻射數(shù)據(jù)屬于輻射探測(cè)器(20)的視域。圖像處理器(70，72)將只在確定的視域中探測(cè)到的輻射迭代地重建成圖像表示。通過(guò)提供來(lái)自在不同的角度位置獲取的投影的未截?cái)鄶?shù)據(jù)來(lái)補(bǔ)償截?cái)鄶?shù)據(jù)，其中在所述不同的角度位置處截?cái)鄶?shù)據(jù)不被截?cái)唷?br> 文檔編號(hào)G01T1/00GK101080651SQ200580043360
公開日2007年11月28日 申請(qǐng)日期2005年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月17日
發(fā)明者J·葉, M·K·杜爾賓 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司