基于模擬和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)使pet數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的混合方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]下文總體上涉及醫(yī)學(xué)成像。本發(fā)明具體與校準(zhǔn)正電子發(fā)射斷層攝影(PET)掃描相結(jié)合應(yīng)用，并且將具體參考所述應(yīng)用進(jìn)行描述。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明還應(yīng)用于其他使用場(chǎng)景，不是必須限于上述應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]在PET成像中，對(duì)象被注射有放射性藥物，放射性藥物通?；诖x活性通過吸收靶向特定組織。當(dāng)放射性藥物衰變時(shí)，正電子被發(fā)射，其在與電子接觸時(shí)煙滅，以形成沿響應(yīng)線(LOR)相對(duì)180°發(fā)射的一對(duì)光子。PET掃描器需要標(biāo)準(zhǔn)化來(lái)校正由于掃描器幾何結(jié)構(gòu)和晶體效率中的差異引起的針對(duì)不同響應(yīng)線的探測(cè)器靈敏度的誤差。標(biāo)準(zhǔn)化的不準(zhǔn)確能夠?qū)е聜斡?、均勻性差和由掃描器生成的圖像的噪聲的增加。標(biāo)準(zhǔn)化校正通常是針對(duì)每個(gè)單個(gè)掃描器來(lái)計(jì)算的，并且利用在每個(gè)PET掃描器上測(cè)量的體模(phantom)或多個(gè)體模來(lái)執(zhí)行。例如，一種標(biāo)準(zhǔn)化校正方法利用均勻圓柱體和平面源體模，這兩者都填充有在PET追蹤中常用的放射性同位素，例如，F(xiàn)18、Ge68等。這種方法需要相對(duì)較長(zhǎng)的采集時(shí)間，例如利用均勻圓柱體2-4小時(shí)，然后，例如針對(duì)平面源體模4-6小時(shí)。根據(jù)這些不同的采集，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化的探測(cè)器幾何結(jié)構(gòu)分量和晶體效率分量。
[0003]分量效率標(biāo)準(zhǔn)化總體上優(yōu)選為使統(tǒng)計(jì)噪聲和體模幾何結(jié)構(gòu)問題相適應(yīng)。分量效率標(biāo)準(zhǔn)化以將探測(cè)器標(biāo)準(zhǔn)化分解為離散因子(或分量)來(lái)分類，每個(gè)因子單獨(dú)被校準(zhǔn)。例如，分量效率標(biāo)準(zhǔn)化能夠通過兩類因子來(lái)建模:探測(cè)器幾何結(jié)構(gòu)因子和晶體效率因子。探測(cè)器幾何結(jié)構(gòu)因子包括圓形探測(cè)器幾何結(jié)構(gòu)和立體角、伽馬射線入射角、死區(qū)時(shí)間和相互作用的晶體深度。晶體效率標(biāo)準(zhǔn)化由探測(cè)器晶體及其相關(guān)光敏元件的非均勻響應(yīng)來(lái)成為必需的。
[0004]針對(duì)掃描器的標(biāo)準(zhǔn)化校正可以是對(duì)體模位置上的小誤差敏感的，這可以將誤差引入校準(zhǔn)中。如上所述，采集時(shí)間對(duì)于這些多次掃描相對(duì)比較長(zhǎng)，不僅是對(duì)于掃描本身，而且是在建立體模以達(dá)到非常精確的定位中。在一些情況下，標(biāo)準(zhǔn)化校正發(fā)現(xiàn)可以是不一致的，這引起體模被重新定位和校準(zhǔn)被重復(fù)，實(shí)質(zhì)上增加確定針對(duì)特定掃描器的適當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)化所花費(fèi)的時(shí)間。即，對(duì)于在臨床環(huán)境中具有繁重工作負(fù)擔(dān)的掃描器，用于重新生成標(biāo)準(zhǔn)化校正的停機(jī)時(shí)間能夠是沉重的負(fù)擔(dān)。
[0005]掃描器的認(rèn)證對(duì)于具有PET掃描操作的許多站點(diǎn)是至關(guān)重要的，并且這種認(rèn)證過程涉及掃描器的整個(gè)校準(zhǔn)，包括標(biāo)準(zhǔn)化。標(biāo)準(zhǔn)化校正在定量精確度中是非常重要的。當(dāng)這種掃描器不符合預(yù)定的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，認(rèn)證過程可以導(dǎo)致掃描器的重新校準(zhǔn)。可以接觸支持服務(wù)來(lái)便于掃描器的維護(hù)或重新校準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)化，以解決這些問題?？傮w上，支持服務(wù)被呼叫所針對(duì)的主要問題涉及探測(cè)器幾何結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]下文公開了解決以上所提及的問題及其他問題的PET標(biāo)準(zhǔn)化校正的新的和改進(jìn)的方法。
[0007]根據(jù)一個(gè)方面，一種用于成像系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化校正的醫(yī)學(xué)系統(tǒng)，其包括探測(cè)器幾何結(jié)構(gòu)校正單元，所述探測(cè)器幾何結(jié)構(gòu)校正單元在數(shù)學(xué)上計(jì)算針對(duì)感興趣的掃描器的類型的探測(cè)器幾何結(jié)構(gòu)校正分量。所述醫(yī)學(xué)系統(tǒng)還包括晶體效率單元，所述晶體效率單元被配置為經(jīng)驗(yàn)性地確定針對(duì)至少一個(gè)單個(gè)掃描器的晶體效率分量。此外，所述醫(yī)學(xué)系統(tǒng)包括標(biāo)準(zhǔn)化單元，所述標(biāo)準(zhǔn)化單元根據(jù)所述探測(cè)器幾何結(jié)構(gòu)校正分量和所述晶體效率分量生成與所述至少一個(gè)單個(gè)掃描器的標(biāo)準(zhǔn)化校正因子相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)集。
[0008]根據(jù)另一方面，一種用于成像系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化校正的方法，包括生成針對(duì)感興趣的掃描器的類型的探測(cè)器幾何結(jié)構(gòu)校正分量。所述方法還包括經(jīng)驗(yàn)性地確定針對(duì)所述感興趣的掃描器的類型的至少一個(gè)單個(gè)掃描器的晶體效率分量。此外，所述方法包括根據(jù)所述探測(cè)器幾何結(jié)構(gòu)校正分量和所述晶體效率分量來(lái)輸出針對(duì)所述至少一個(gè)單個(gè)掃描器的至少一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化校正因子。
[0009]根據(jù)另一方面，一種系統(tǒng)包括第一模型和第二模型，所述第一模型是基于感興趣的掃描器的類型的幾何結(jié)構(gòu)特征在數(shù)學(xué)上計(jì)算的，并且第二模型是基于校準(zhǔn)體模的幾何結(jié)構(gòu)在數(shù)學(xué)上計(jì)算的。所述系統(tǒng)還包括處理器，所述處理器被配置為基于由單個(gè)掃描器從體模收集的晶體效率數(shù)據(jù)以及所述第一模型和所述第二模型來(lái)生成針對(duì)單個(gè)掃描器的標(biāo)準(zhǔn)化校正因子。
[0010]—個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在校準(zhǔn)成像系統(tǒng)所花費(fèi)的時(shí)間上的降低。
[0011]另一優(yōu)點(diǎn)在于經(jīng)由模擬可用的精確體模定位。
[0012]另一優(yōu)點(diǎn)在于掃描器幾何結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型，其能夠在所述掃描器的維護(hù)及設(shè)置期間被重復(fù)使用。
[0013]另一優(yōu)點(diǎn)包括跨越所有相同的掃描器幾何結(jié)構(gòu)(S卩，跨越探測(cè)器幾何結(jié)構(gòu)的相同模型)的所確定的校正的應(yīng)用。
[0014]根據(jù)這種應(yīng)用，另一優(yōu)點(diǎn)是用于利用相同幾何結(jié)構(gòu)的后續(xù)掃描器的認(rèn)證和校準(zhǔn)時(shí)間的降低。
[0015]另一優(yōu)點(diǎn)在于從標(biāo)準(zhǔn)化校正得到的掃描器的定量精確度上的改善。
[0016]另一優(yōu)點(diǎn)在于采集標(biāo)準(zhǔn)化校正因子所需的掃描次數(shù)的降低。
[0017 ]另一優(yōu)點(diǎn)包括在PET圖像的精確度上的改善。
[0018]一旦閱讀并理解以下【具體實(shí)施方式】，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員還將理解其他優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0019]本發(fā)明可以采用各種部件和部件的布置，以及各種步驟和步驟的安排的形式。附圖僅用于圖示說明優(yōu)選實(shí)施例，并且不應(yīng)被解讀為限制本發(fā)明。
[0020]圖1示意性示出了使用標(biāo)準(zhǔn)化校正的PET掃描器的實(shí)施例。
[0021 ]圖2示出了探測(cè)器元件和PET探測(cè)器的閃爍晶體。
[0022]圖3A示出了GATE模擬的平面源體模。
[0023]圖3B示出了在代表性PET系統(tǒng)上的平面源體模的所收集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
[0024]圖4A示出了平面源體模的GATE模擬。
[0025]圖4B示去了降噪之后的GATE模擬平面源體模。
[0026]圖5是根據(jù)本文中所提出的系統(tǒng)和方法示出用于掃描器的標(biāo)準(zhǔn)化校正的一個(gè)實(shí)施例的功能框圖。
[0027]圖6用流程圖示出了用于確定成像系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化校正的方法的實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0028]參考圖1，PET成像系統(tǒng)10包括掃描器12來(lái)生成原始PET數(shù)據(jù)。掃描器12包括探測(cè)器14，諸如固態(tài)探測(cè)器，其被布置在掃描器12的孔的周圍。所述孔限定用于接收要成像對(duì)象的諸如大腦的感興趣區(qū)域(ROI)的檢查區(qū)域16。探測(cè)器14通常布置在固定環(huán)內(nèi)。然而，也設(shè)想在部分環(huán)狀或平面構(gòu)造中的可旋轉(zhuǎn)頭。掃描器12能夠被安裝在軌道上，以便于患者接近。軌道平行于承載要成像對(duì)象的對(duì)象支撐物18的縱軸延伸。電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)器等提供在檢查區(qū)域16中的對(duì)象支撐物18的縱向移動(dòng)和垂直調(diào)節(jié)。
[0029]探測(cè)器14探測(cè)來(lái)自檢查區(qū)域16的伽瑪光子。參考圖2，探測(cè)器14中的每個(gè)通常包括以柵格22布置的一個(gè)或多個(gè)閃爍體晶體20和一個(gè)或多個(gè)光敏元件24，例如，雪崩光電二極管(AH))、硅光電倍增管(SiPMs)、光電倍增管等。在閃爍體晶體20與光敏元件24之間通常有一對(duì)一的對(duì)應(yīng)關(guān)系(如圖所示)，但它們之間也存在一對(duì)多的對(duì)應(yīng)關(guān)系或它們之間的多對(duì)一的對(duì)