用于時(shí)間選通pet研究的基于選通特定的mr的衰減校正的方法和裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種用于移動(dòng)結(jié)構(gòu)的多個(gè)時(shí)間選通的PET圖像的衰減校正的方法包括：基于結(jié)構(gòu)的基線(xiàn)MR圖像建立ACF矩陣；展開(kāi)多個(gè)圖像變換，每一個(gè)圖像變換將基線(xiàn)MR圖像與移動(dòng)結(jié)構(gòu)的相應(yīng)電影MR圖像配準(zhǔn)；將每一個(gè)圖像變換應(yīng)用于ACF矩陣以生成對(duì)應(yīng)的電影ACF矩陣；將每一個(gè)電影MR圖像及其對(duì)應(yīng)的電影ACF矩陣時(shí)間關(guān)聯(lián)到多個(gè)時(shí)間選通PET數(shù)據(jù)集之一；及從每一個(gè)時(shí)間選通PET數(shù)據(jù)集產(chǎn)生衰減校正的時(shí)間選通PET圖像。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
用于時(shí)間選通PET研究的基于選通特定的MR的衰減校正的方 法和裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明的實(shí)施例一般涉及增強(qiáng)從PET-MR掃描器獲得圖像的質(zhì)量。具體實(shí)施例涉及 PET圖像的衰減校正。
【背景技術(shù)】
[0002] 正電子發(fā)射斷層掃描（"PET"）機(jī)使用閃爍器或其他檢測(cè)器的一個(gè)或多個(gè)環(huán)來(lái)從伽 馬射線(xiàn)(光子對(duì))生成電信號(hào)，伽馬射線(xiàn)從由示蹤化合物中封裝的放射性核素的衰變發(fā)出的 正電子與在目標(biāo)材料內(nèi)的電子的重組產(chǎn)生。通常，重組事件在距離放射性核素衰變事件的 約Imm內(nèi)發(fā)生，并且重組光子在通常相反方向上發(fā)射以到達(dá)不同的檢測(cè)器。將在檢測(cè)窗口 (通常小于幾納秒間隔）內(nèi)發(fā)生的成對(duì)光子到達(dá)視為指示重組事件，并在此基礎(chǔ)上將計(jì)算機(jī) 斷層掃描算法應(yīng)用于閃爍器位置和檢測(cè)數(shù)據(jù)，以便定位各種重組事件，從而產(chǎn)生目標(biāo)材料 內(nèi)示蹤劑處置的三維圖像。
[0003] 通常，目標(biāo)材料是身體組織，示蹤化合物是類(lèi)似于生物流體的液體，并且利用生物 流體將放射性核素主要設(shè)置在身體組織中。例如，常見(jiàn)形式的PET利用脫氧葡萄糖( 18F),其 類(lèi)似于葡萄糖，以18F放射性核素代替了通常組成葡萄糖的一個(gè)羥基。腦物質(zhì)、腎臟和增殖細(xì) 胞(例如轉(zhuǎn)移性癌細(xì)胞)優(yōu)先吸收葡萄糖和脫氧葡萄糖。因此，PET在腫瘤學(xué)研究中非常有 用，用于定位特定器官并用于研究代謝過(guò)程。
[0004] 在獲得所希望的PET圖像質(zhì)量中的一個(gè)難題是在由正電子-電子相互作用產(chǎn)生的 能量譜中的伽馬射線(xiàn)容易被典型的身體組織衰減并且被不同身體組織不同衰減。變化的衰 減將改變從患者檢測(cè)到重組事件的可能性，從而擾亂從PET數(shù)據(jù)得到圖像的過(guò)程。因此，非 常希望提供用于衰減校正（"AC )的部件。
[0005] 例如，PET常常與計(jì)算機(jī)斷層掃描（"CT"）結(jié)合，其使用移動(dòng)的X射線(xiàn)源和檢測(cè)器以 獲得內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖像。X射線(xiàn)是光子，并且被衰減，非常類(lèi)似于從正電子-電子重組事件產(chǎn)生 的更高能量的光子。然而，與PET光子不同，CT光子的源強(qiáng)度是已知的。因而，CT圖像數(shù)據(jù)是 在源和檢測(cè)器之間的光子衰減的直接測(cè)量。因此，CT圖像數(shù)據(jù)為并行的PET成像提供了有用 的基礎(chǔ)。
[0006] 組合的PET-CT掃描已經(jīng)證明在呼吸選通的研究中特別有用，例如在正常呼吸期間 為了診斷或評(píng)估肺癌而進(jìn)行的研究。呼吸選通的圖像可以減少運(yùn)動(dòng)模糊，它將會(huì)以另外方 式在整個(gè)呼吸周期由PET圖像獲取產(chǎn)生。然而，呼吸選通的PET研究準(zhǔn)確重構(gòu)需要特定門(mén)的 衰減校正信息。CT和PET數(shù)據(jù)的同時(shí)獲取支持特定門(mén)的AC。
[0007] 例如，考慮PET檢測(cè)器的兩個(gè)元件，其中，在檢測(cè)器之間的響應(yīng)線(xiàn)穿過(guò)患者的下胸 部。在峰值吸氣，該線(xiàn)可以通過(guò)下葉肺，其會(huì)相對(duì)少量地衰減51 IkeV的光子。隨著患者呼氣， 肝臟上移進(jìn)入胸腔，使得在呼氣結(jié)束，相同的響應(yīng)線(xiàn)現(xiàn)在可以通過(guò)軟組織，其對(duì)511keV光子 的衰減比肺多的多。如果對(duì)PET數(shù)據(jù)進(jìn)行選通，使得在峰值吸氣和呼氣結(jié)束獲取的不同圖 像，每一個(gè)都將會(huì)從對(duì)應(yīng)于在呼吸周期的該階段期間衰減組織的實(shí)際分布的衰減校正獲 益。
[0008] 逐漸地且出于包括壽命輻射劑量減少目標(biāo)的各種原因，PET/CT掃描正被組合PET 掃描與磁共振成像（"MR"）所代替。這個(gè)新組合（"PET-MR"）提出了新的技術(shù)問(wèn)題。例如，盡管 CT基于從源通過(guò)目標(biāo)發(fā)射的X射線(xiàn)的檢測(cè)來(lái)構(gòu)成圖像，但MR基于旋轉(zhuǎn)的"弛豫"電磁場(chǎng)的檢 測(cè)來(lái)構(gòu)成圖像，該電磁場(chǎng)是響應(yīng)于施加磁場(chǎng)波動(dòng)而由具有奇數(shù)原子數(shù)量（即中子和質(zhì)子的 總數(shù)不能由二整除）的原子核在目標(biāo)內(nèi)產(chǎn)生的。因而，MR測(cè)量與由CT和PET檢測(cè)的光子根本 上不同的現(xiàn)象。
[0009] MR的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是:磁場(chǎng)不會(huì)在人體組織中衰減，使得，可以?xún)H根據(jù)所施加的磁場(chǎng)和 響應(yīng)場(chǎng)之間的頻率偏移來(lái)確定(使用傅立葉分析)原子核的位置。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是:通過(guò)仔細(xì) 選擇脈沖序列，不同的組織或材料可以被高亮顯示。因此，MR經(jīng)常被用于區(qū)分患者內(nèi)的組織 類(lèi)型，并且也用于識(shí)別細(xì)微的細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)。通常，不同的脈沖序列被用于組織區(qū)分。例如，Tl脈 沖序列可以用于獲得具有顯現(xiàn)為較暗的水和較亮的脂肪的圖像。另一方面，T2脈沖序列可 用于獲得具有較暗的脂肪和較亮的水的圖像。
[0010]因此，結(jié)合PET和MR的單一裝置（"PET-MR掃描器"）可以提供細(xì)微細(xì)節(jié)，組織區(qū)分和 代謝數(shù)據(jù)。然而，因?yàn)镸R信號(hào)與PET或CT信號(hào)衰減不同方式衰減，并且因?yàn)镸R信號(hào)返回高度 依賴(lài)于使用的脈沖序列的類(lèi)型(其中每一個(gè)脈沖序列突出不同的材料），而介入在重組事件 和一對(duì)檢測(cè)器之間的每一層的材料衰減PET信號(hào)，單掃描MR圖像數(shù)據(jù)不一定為并行PET成像 的AC提供可靠的基礎(chǔ)。
[0011] MR成像具有以稱(chēng)為回顧性選通電影-MRI的方式獲得呼吸周期上的大量圖像的能 力。然而，可以以電影方式獲取的MR圖像的類(lèi)型被認(rèn)為不適合于產(chǎn)生PET衰減校正值。常規(guī) 視為對(duì)于產(chǎn)生PET衰減校正值有效的MR協(xié)議，例如2-點(diǎn)狄克遜水-脂肪掃描，通常需要超過(guò) 10秒來(lái)獲得，因此，不可用于在呼吸周期期間捕獲多個(gè)圖像。實(shí)際上，為了使得運(yùn)動(dòng)模糊和 其他的呼吸偽影最小，這些MR圖像數(shù)據(jù)通常是在長(zhǎng)屏氣期間獲得的。然而，屏氣的MR圖像不 示出中間肺位置，其是對(duì)于PET掃描的準(zhǔn)確AC所需要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種用于移動(dòng)結(jié)構(gòu)的多個(gè)時(shí)間選通的PET圖像的衰減校正 的方法。該方法包括:基于結(jié)構(gòu)的基線(xiàn)MR圖像建立ACF矩陣;展開(kāi)多個(gè)圖像變換，每一個(gè)圖像 變換將基線(xiàn)MR圖像與移動(dòng)結(jié)構(gòu)的相應(yīng)電影MR圖像配準(zhǔn);將每一個(gè)圖像變換應(yīng)用于ACF矩陣 以生成對(duì)應(yīng)的電影ACF矩陣;將每一個(gè)電影MR圖像及其對(duì)應(yīng)的電影ACF矩陣時(shí)間關(guān)聯(lián)到多個(gè) 時(shí)間選通PET數(shù)據(jù)集之一；及從每一個(gè)時(shí)間選通PET數(shù)據(jù)集產(chǎn)生衰減校正的時(shí)間選通PET圖 像。
[0013] 本發(fā)明的方面提供了一種用于生成多個(gè)衰減校正的時(shí)間選通PET圖像的裝置。裝 置包括PET-MR掃描器;與PET-MR掃描器通信連接的控制器，及與控制器通信連接的圖像處 理器。控制器配置成獲取結(jié)構(gòu)的基線(xiàn)MR圖像，獲取結(jié)構(gòu)的電影MR圖像序列，及獲取結(jié)構(gòu)的多 個(gè)時(shí)間選通PET數(shù)據(jù)集。圖像處理器配置成基于基線(xiàn)MR圖像生成基線(xiàn)ACF矩陣，將基線(xiàn)MR圖 像與電影MR圖像的至少一些配準(zhǔn)，基于基線(xiàn)MR圖像與電影MR圖像的配準(zhǔn)生成電影ACF矩陣， 及基于電影ACF矩陣衰減校正時(shí)間選通PET集。
[0014]本發(fā)明的其他方面提供了一種用于PET成像的衰減校正的方法。該方法包括:在第 一MR獲取中，獲得適合于導(dǎo)出PET衰減校正因子的基線(xiàn)MR圖像;及在第二MR獲取中，與呼吸 選通PET研究并行地獲得呼吸周期期間的MR圖像的電影序列。該方法還包括將基線(xiàn)MR圖像 與每一個(gè)電影MR圖像非剛性配準(zhǔn)，以便產(chǎn)生一組配準(zhǔn)的MR圖像，其對(duì)應(yīng)于來(lái)自呼吸選通PET 研究的PET數(shù)據(jù)集，且可以用于導(dǎo)出衰減校正因子。配準(zhǔn)的MR圖像隨后用于為它們相應(yīng)的時(shí) 間選通PET數(shù)據(jù)集形成衰減校正因子。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 通過(guò)參考附圖閱讀下面非限制性實(shí)施例的描述，更好地理解本發(fā)明，在以下附圖 中：
[0016] 圖1示出用于基于并行CT圖像的PET圖像的衰減校正的常規(guī)方法。
[0017] 圖2示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的用于基于并行和基線(xiàn)MR圖像的PET圖像的衰減 校正的發(fā)明方法。
[0018] 圖3示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于將基線(xiàn)MR圖像與電影MR圖像配準(zhǔn)的示范性過(guò) 程。
[0019]圖4示出用于基線(xiàn)MR圖像與電影MR圖像的互信息的等式。
[0020] 圖5示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的用于基于并行和基線(xiàn)MR圖像的PET圖像的衰減 校正的另一個(gè)方法。
[0021] 圖6示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于實(shí)現(xiàn)基于并行和基線(xiàn)MR圖像的PET圖像的衰減 校正的的發(fā)明方法的裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下將詳細(xì)參考本發(fā)明的示范性實(shí)施例，在附圖中圖示其示例。在可能的情況下， 在全部附圖中使用的相同參考字符指代相同或相似的部分，不再重復(fù)描述。相對(duì)于組合的 PET-MR掃描器來(lái)描述本發(fā)明的示范性實(shí)施例，盡管實(shí)施例可以適于與其他成像系統(tǒng)一起使 用。
[0023]本發(fā)明的方面涉及通過(guò)提供基于MR圖像數(shù)據(jù)的PET圖像的衰減校正(AC)來(lái)改進(jìn) PET和MR圖像的同時(shí)收集。
[0024] 在PET/CT研究中，呼吸選通衰減的傳統(tǒng)方法100(如圖1所示)包括在與獲取120時(shí) 間選通PET數(shù)據(jù)集122的序列相同的解剖區(qū)上和在相同的時(shí)間段期間，獲得110電影CT圖像 112的序列?？梢栽诿棵胍粋€(gè)圖像的數(shù)量級(jí)的速率獲取電影CT圖像112的序列，允許在典型 的呼吸周期期間6到10個(gè)圖像的獲取，使得CT圖像的集合隨后可以與PET原始數(shù)據(jù)文件的選 通集合120相關(guān)聯(lián)。CT圖像110的序列用于導(dǎo)出130衰減校正因子矩陣（"ACF矩陣"）132的序 列，并且隨后每一個(gè)ACF矩陣與時(shí)間選通PET數(shù)據(jù)集122的一個(gè)時(shí)間關(guān)聯(lián)140，以便重構(gòu)150衰 減校正（"AC")的PET圖像152的集合。
[0025]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的方法200,用于呼吸選通PET數(shù)據(jù)集222的序列 的基于MR的衰減校正210,以產(chǎn)生衰減校正的PET圖像212。除了獲取220PET數(shù)據(jù)集222以外， 方法200還包括獲取230區(qū)分組織的或"基線(xiàn)" MR圖像232,其適合于稍后生成240光子衰減校 正因子的三維矩陣242( "基線(xiàn)ACF矩陣"）。在實(shí)施例中，使用患者屏氣協(xié)議和適用于組織區(qū) 分研究的掃描協(xié)議-例如2點(diǎn)狄克遜掃描，其清晰地高亮顯示水和脂肪并需要超過(guò)十秒完 成，作為基本上靜止的圖像獲得230基線(xiàn)MR圖像232。雖然，在某些實(shí)施例中，可以使用在正 常呼吸期間的組織區(qū)分研究作為平均圖像獲得，或者在呼吸期間或在屏氣期間作為復(fù)合圖 像從幾個(gè)不同單一組織掃描編譯基線(xiàn)MR圖像232,但可以預(yù)計(jì)到平均圖像或復(fù)合圖像對(duì)于 隨后生成靜止ACF矩陣242不是最佳的。
[0026]基于基線(xiàn)MR圖像232中識(shí)別的組織，針對(duì)典型正電子重組能量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)光子衰減 計(jì)算以便生成240基線(xiàn)ACF矩陣242。
[0027] 除了生成240基線(xiàn)ACF矩陣242以外，方法200還包括獲取250電影MR圖像的252的序 列，以及將每一個(gè)電影MR圖像252配準(zhǔn)260回靜止MR圖像232。在配準(zhǔn)260的過(guò)程中，產(chǎn)生多個(gè) 圖像變換262,每一個(gè)圖像變換都將相應(yīng)的一個(gè)電影MR圖像252與靜止MR圖像232配準(zhǔn)。在一 個(gè)實(shí)施例中，圖像變換是非剛性的。例如，Vemuri，et al ·，Med. Image Anal · 7:1-20(2003) 中描述了用于非剛性圖像配準(zhǔn)"水平集"算法。也可以使用其他基于互信息的算法(例如，如 W〇〇ds(1992)或Viola和Wells(1994)所教導(dǎo)的）。在大多數(shù)實(shí)施例中，使用不同的（更快）用 于獲得基線(xiàn)MR圖像232的掃描協(xié)議-例如，零-TE或超短-TE掃描協(xié)議獲得電影MR圖像252。而 且，在某些實(shí)施例中，不同掃描協(xié)議可以用于不同的電影MR圖像252。因此，配準(zhǔn)260還可以 包括像素強(qiáng)度縮放或移動(dòng)以在不同掃描協(xié)議之間匹配組織類(lèi)型。
[0028]例如，如圖3所示，可以進(jìn)行基于互信息的局部擾動(dòng)（非剛性）剛性體配準(zhǔn)260,其 中，一個(gè)電影圖像252表示為可微的三次樣條函數(shù)fT(x)，將像素強(qiáng)度映射到線(xiàn)性像素陣列， 其可以在組成圖像的采樣值的集合內(nèi)的任何像素間位置內(nèi)插。類(lèi)似地，基線(xiàn)圖像232表示為 另一個(gè)可微的三次樣條函數(shù)f R(x)。平滑聯(lián)合直方圖
[0029] y = arg min S(fR,fT°g( · |μ))
[0030] (其將電影圖像252有關(guān)回基線(xiàn)圖像232)定義為兩個(gè)樣條函數(shù)的向量積。通過(guò)將變 換參數(shù)的集合μ={ γ，θ，Φ，tx，ty，tzA}應(yīng)用于基線(xiàn)圖像232來(lái)變換平滑聯(lián)合直方圖，選擇 變換參數(shù)的集合以根據(jù)分級(jí)多分辨率優(yōu)化方案優(yōu)化互信息S(y)。在變換參數(shù)μ的集合中， {γ，θ，φ}是體橫搖-俯仰-偏航歐拉角，[t x，ty，tz]是體平移矢量，以及~是變形系數(shù)的集 合，每一個(gè)變形系數(shù)對(duì)應(yīng)于多個(gè)控制點(diǎn)之一，控制點(diǎn)由在基線(xiàn)圖像232上覆蓋的稀疏網(wǎng)格定 義。通常，稀疏網(wǎng)格是規(guī)則的網(wǎng)格。然而，在其他實(shí)施例中，可以根據(jù)像素強(qiáng)度或其他圖像度 量加權(quán)稀疏網(wǎng)格。對(duì)于非剛性變換參數(shù)的任何給定集合，基于分別對(duì)應(yīng)于平滑聯(lián)合直方圖、 用于電影圖像252的邊緣平滑直方圖和用于基線(xiàn)圖像232的邊緣平滑直方圖的概率分布P， PT和pR，計(jì)算互信息S(y)(如圖4所示），以及計(jì)算互信息梯度。概率分布被假定為與 變換參數(shù)無(wú)關(guān)。圖4中所示的參數(shù)τ和κ是分別用于電影圖像252和基線(xiàn)圖像232的像素強(qiáng)度 直方圖二進(jìn)制索引（bin indexes)。改變直方圖單元大小可以調(diào)整圖像配準(zhǔn)的質(zhì)量。配準(zhǔn)被 描述為局部擾動(dòng)剛性體，因?yàn)樗鼘⒕植孔冃蜗禂?shù)句與剛性體變換{ γ，θ，Φ，[tx，ty，tz]}相 結(jié)合。為了滿(mǎn)意的S(y)值，評(píng)估配合質(zhì)量，配準(zhǔn)過(guò)程260在修正的μ上迭代，或者返回μ(將基 線(xiàn)圖像232配準(zhǔn)到特定電影圖像252的圖像變換262)。
[0031] 隨后，方法200包括將每一個(gè)圖像變換262應(yīng)用于靜止ACF矩陣242以便生成270多 個(gè)電影ACF矩陣272。每一個(gè)電影ACF矩陣272時(shí)間關(guān)聯(lián)280到在呼吸選通PET序列220內(nèi)的多 個(gè)PET數(shù)據(jù)集222之一，并應(yīng)用210到對(duì)應(yīng)的PET數(shù)據(jù)集222以便產(chǎn)生重構(gòu)和衰減校正的PET圖 像212。在某些實(shí)施例中，每一個(gè)PET數(shù)據(jù)集222時(shí)間關(guān)聯(lián)到多于一個(gè)電影ACF矩陣，并且在將 多個(gè)電影ACF矩陣272應(yīng)用210于PET數(shù)據(jù)集222中使用簡(jiǎn)單平均、時(shí)間加權(quán)平均、速度加權(quán)平 均或時(shí)間-速度加權(quán)平均中的一個(gè)。
[0032]盡管將靜止MR圖像獲取230示為在電影MR序列獲取250之前，但以其他順序同樣可 以完成這些步驟。在某些實(shí)施例中，可以復(fù)制電影MR序列（例如，在屏氣靜止圖像之前和之 后)或可以復(fù)制屏氣靜止圖像(例如，在電影序列之前和之后）。類(lèi)似地，配準(zhǔn)260可以與獲取 250并行完成，或在獲取了所有圖像之后。
[0033] 盡管將多個(gè)配準(zhǔn)的ACF矩陣272描述為通過(guò)將圖像變換262應(yīng)用于基線(xiàn)ACF矩陣242 而獲得，但配準(zhǔn)ACF矩陣272也可以從基線(xiàn)MR圖像232計(jì)算，如同按照多個(gè)圖像變換262所變 換的。因而，根據(jù)本發(fā)明其他實(shí)施例的如圖5中所示的備選的方法500包括第一MR獲取230， 以獲得靜止(屏氣)MR圖像232，其適合于導(dǎo)出240基線(xiàn)PET衰減校正因子242;及第二MR獲取 250,以與呼吸選通PET研究220并行地獲得呼吸周期期間獲取的電影MR圖像252的序列。將 靜止MR圖像232與每一個(gè)電影MR圖像252非剛性配準(zhǔn)，以便產(chǎn)生560-組變換的MR圖像562， 其對(duì)應(yīng)于來(lái)自呼吸選通PET研究的PET數(shù)據(jù)集222,且可以用于導(dǎo)出570衰減校正因子572。配 準(zhǔn)的MR圖像隨后用于形成570衰減校正因子572,它們是時(shí)間關(guān)聯(lián)280的，用于從它們相應(yīng)的 時(shí)間選通PET數(shù)據(jù)集222產(chǎn)生210衰減校正的PET圖像212。
[0034]圖6示意性地示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的裝置600,用于完成如上所述的方法200。裝 置600包括組合的PET-MR掃描器610,其與控制器620通信連接，控制器又與圖像處理器630 通信連接?？刂破骱蛨D像處理器二者都可以實(shí)現(xiàn)為單一計(jì)算機(jī)中單獨(dú)的軟件或者單獨(dú)在與 PET-MR掃描器610共同定位的計(jì)算機(jī)中；或者控制器620和圖像處理器630的任意一個(gè)或二 者可以與TOT-MR掃描器和/或彼此非現(xiàn)場(chǎng)（遠(yuǎn)離）定位。控制器620配置成完成至少獲取 220PET數(shù)據(jù)集222,獲取230基線(xiàn)MR圖像232,及獲取250電影MR圖像252的序列。圖像處理器 630配置成完成至少生成240基線(xiàn)ACF矩陣242,將基線(xiàn)MR圖像232與電影MR圖像252的序列的 每一個(gè)配準(zhǔn)260,生成270多個(gè)電影ACF矩陣272,及基于多個(gè)電影ACF矩陣272衰減校正210時(shí) 間選通PET數(shù)據(jù)集222?？刂破?20或圖像處理器630可以配置成完成將電影MR圖像252與時(shí) 間選通PET數(shù)據(jù)集222時(shí)間關(guān)聯(lián)280。備選地，控制器620和圖像處理器630可以集成到單一軟 件/單一處理器中；或者可以在云(SaaS)范例中實(shí)現(xiàn)。
[0035]因而，本發(fā)明的實(shí)施例提供了基于不是在單一選通期間內(nèi)獲取的衰減校正數(shù)據(jù)的 用于時(shí)間選通PET數(shù)據(jù)的選通特定的衰減校正因子。
[0036]例如，本發(fā)明的一些實(shí)施例提供了一種用于移動(dòng)結(jié)構(gòu)的多個(gè)時(shí)間選通PET圖像的衰 減校正的方法。方法包括基于結(jié)構(gòu)的基線(xiàn)MR圖像建立ACF矩陣;展開(kāi)多個(gè)圖像變換，每一個(gè)圖 像變換將基線(xiàn)MR圖像與移動(dòng)結(jié)構(gòu)的相應(yīng)電影MR圖像配準(zhǔn);將每一個(gè)圖像變換應(yīng)用于ACF矩 陣以生成對(duì)應(yīng)的電影ACF矩陣;將每一個(gè)電影MR圖像及其對(duì)應(yīng)的電影ACF矩陣時(shí)間關(guān)聯(lián)到多 個(gè)時(shí)間選通PET數(shù)據(jù)集之一;及從每一個(gè)時(shí)間選通PET數(shù)據(jù)集產(chǎn)生衰減校正的時(shí)間選通PET 圖像。在某些實(shí)施例中，基線(xiàn)MR圖像是復(fù)合圖像。在一些其他實(shí)施例中，基線(xiàn)MR圖像是平均 圖像。在一些實(shí)施例中，在結(jié)構(gòu)基本上是靜止的同時(shí)獲得基線(xiàn)MR圖像。在一些實(shí)施例中，使 用組織區(qū)分掃描協(xié)議獲得基線(xiàn)MR圖像。在一些實(shí)施例中，每一個(gè)電影MR圖像使用與每一個(gè) 其他電影MR圖像相同的掃描協(xié)議。在某些實(shí)施例中，展開(kāi)多個(gè)圖像變換包括像素強(qiáng)度縮放 或像素強(qiáng)度移動(dòng)。在某些實(shí)施例中，展開(kāi)多個(gè)圖像變換包括迭代計(jì)算從基線(xiàn)MR圖像與從電 影MR圖像的中間變換構(gòu)成的聯(lián)合像素強(qiáng)度直方圖的互信息。在某些實(shí)施例中，展開(kāi)多個(gè)圖 像變換包括為每一個(gè)電影MR圖像建立圖像變換μ，其包括剛性變換參數(shù){ γ, θ，φ, [tx，ty, tz]} 和變形系數(shù){Sj}，用于將基線(xiàn)MR圖像配準(zhǔn)到那個(gè)電影MR圖像。在某些實(shí)施例中，產(chǎn)生衰減校 正的時(shí)間選通PET圖像包括將與那個(gè)PET數(shù)據(jù)集時(shí)間關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)電影ACF矩陣應(yīng)用于多 個(gè)時(shí)間選通PET數(shù)據(jù)集之一。在某些實(shí)施例中產(chǎn)生衰減校正的時(shí)間選通PET圖像包括將與那 個(gè)PET數(shù)據(jù)集時(shí)間關(guān)聯(lián)的多個(gè)電影ACF矩陣的簡(jiǎn)單平均、時(shí)間加權(quán)平均、速度加權(quán)平均或時(shí) 間-速度加權(quán)平均中的一個(gè)應(yīng)用于多個(gè)時(shí)間選通PET數(shù)據(jù)集之一。
[0037]本發(fā)明的其他方面提供了一種用于生成多個(gè)衰減校正的時(shí)間選通PET圖像的裝 置。該裝置包括PET-MR掃描器;與PET-MR掃描器通信連接的控制器，及與控制器通信連接的 圖像處理器。控制器配置成獲取結(jié)構(gòu)的基線(xiàn)MR圖像，獲取結(jié)構(gòu)的電影MR圖像序列，及獲取結(jié) 構(gòu)的多個(gè)時(shí)間選通PET數(shù)據(jù)集。圖像處理器配置成基于基線(xiàn)MR圖像生成基線(xiàn)ACF矩陣，將基 線(xiàn)MR圖像與電影MR圖像的至少一些配準(zhǔn)，基于基線(xiàn)MR圖像與電影MR圖像的配準(zhǔn)生成電影 ACF矩陣，及基于電影ACF矩陣衰減校正時(shí)間選通PET數(shù)據(jù)集。在某些方案中，控制器配置成 將每一個(gè)電影ACF矩陣時(shí)間關(guān)聯(lián)到一個(gè)時(shí)間選通PET數(shù)據(jù)集。在某些方面中，圖像處理器配 置成將每一個(gè)電影ACF矩陣時(shí)間關(guān)聯(lián)到一個(gè)時(shí)間選通PET數(shù)據(jù)集。在某些方案中，圖像處理 器配置成使用局部擾動(dòng)剛性配準(zhǔn)將基線(xiàn)MR圖像配準(zhǔn)到每一個(gè)電影MR圖像。在某些方面中， 圖像處理器配置成使用互信息算法將基線(xiàn)MR圖像配準(zhǔn)到每一個(gè)電影MR圖像。在某些方面 中，控制器配置成在結(jié)構(gòu)基本上是靜止的同時(shí)獲得基線(xiàn)MR圖像。在某些方面中，控制器配置 成在結(jié)構(gòu)移動(dòng)的同時(shí)并行獲得電影MR圖像和PET數(shù)據(jù)集。在某些方面中，圖像處理器配置成 使用與那個(gè)PET數(shù)據(jù)集時(shí)間關(guān)聯(lián)的多個(gè)電影ACF矩陣的簡(jiǎn)單平均、時(shí)間加權(quán)平均、速度加權(quán) 平均或時(shí)間-速度加權(quán)平均中的一個(gè)衰減校正多個(gè)時(shí)間選通PET數(shù)據(jù)集至少之一。
[0038]本發(fā)明的其他方面提供了一種用于PET成像的衰減校正的方法。該方法包括:在第 一MR獲取中，獲得適合于導(dǎo)出PET衰減校正因子的基線(xiàn)MR圖像;及在第二MR獲取中，與呼吸 選通PET研究并行地獲得呼吸周期期間的MR圖像的電影序列。該方法還包括將基線(xiàn)MR圖像 與每一個(gè)電影MR圖像非剛性配準(zhǔn)，以便產(chǎn)生一組配準(zhǔn)的MR圖像，其對(duì)應(yīng)于來(lái)自呼吸選通PET 研究的PET數(shù)據(jù)集，且可以用于導(dǎo)出衰減校正因子。配準(zhǔn)的MR圖像隨后用于為它們相應(yīng)的時(shí) 間選通PET數(shù)據(jù)集形成衰減校正因子。
[0039] 要理解，上面描述意圖是說(shuō)明性的而不是限制性的。例如，上述實(shí)施例（和/或其方 面)可彼此結(jié)合使用。另外，可進(jìn)行多種修改以使特定情形或材料適合本發(fā)明主題的教導(dǎo)， 而沒(méi)有背離其范圍。雖然本文所述材料的尺寸和類(lèi)型意圖定義本發(fā)明主題的參數(shù)，但是它 們決不是限制性的，而是示范性的實(shí)施例。在審查上面描述時(shí)，許多其他實(shí)施例對(duì)于本領(lǐng)域 的技術(shù)人員將是顯而易見(jiàn)的。因此，應(yīng)參考所附權(quán)利要求書(shū)連同這類(lèi)權(quán)利要求書(shū)所被賦予 的等同物的全部范圍來(lái)確定本發(fā)明主題的范圍。在所附權(quán)利要求書(shū)中，術(shù)語(yǔ)"包含"和"其 中"用作相應(yīng)術(shù)語(yǔ)"包括"和"其中"的易懂英語(yǔ)等同物。此外，在下面權(quán)利要求書(shū)中，術(shù)語(yǔ)"第 一"、"第二"和"第三"等只用作標(biāo)記，而不是意圖對(duì)其對(duì)象強(qiáng)加數(shù)字要求。此外，下面的權(quán)利 要求書(shū)的限制沒(méi)有以方法加功能形式來(lái)書(shū)寫(xiě)并且不意圖基于35U.S.C.§112(f)第六段，除 非并且直到這類(lèi)權(quán)利要求限制確切地使用后面是缺乏進(jìn)一步結(jié)構(gòu)的功能陳述的短語(yǔ)"用 于…的部件"。
[0040] 本書(shū)面描述使用示例來(lái)公開(kāi)本發(fā)明主題的若干實(shí)施例，并且還使本領(lǐng)域的任何技 術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明主題的實(shí)施例，包含制作和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何包含 的方法。本發(fā)明主題的可取得專(zhuān)利的范圍由權(quán)利要求書(shū)限定，并且可包含本領(lǐng)域的技術(shù)人 員想到的其他示例。如果這類(lèi)其他示例具有沒(méi)有不同于權(quán)利要求書(shū)的文字語(yǔ)言的結(jié)構(gòu)元 件，或者如果它們包含具有與權(quán)利要求書(shū)的文字語(yǔ)言的無(wú)實(shí)質(zhì)差異的等效結(jié)構(gòu)元件，則它 們意圖處于權(quán)利要求書(shū)的范圍之內(nèi)。
[0041] 如本文所使用的，以單數(shù)闡述并且以單詞"一"或"一個(gè)"進(jìn)行的元件或步驟應(yīng)當(dāng)被 理解為并不排除多個(gè)所述元件或步驟，除非明確規(guī)定這種排除。此外，對(duì)本發(fā)明主題的"一 個(gè)實(shí)施例"的提及并不意圖被解釋為排除也結(jié)合了所闡述特征的附加實(shí)施例的存在。此外， 除非相反的明確規(guī)定，否則，"包括"、"包含"或"具有"具有特定性質(zhì)的元件或者多個(gè)元件的 實(shí)施例可包含沒(méi)有那種性質(zhì)的附加的這類(lèi)元件。
[0042] 由于在不脫離本發(fā)明涉及的精神和范圍的情況下上述實(shí)施例中可以做出某些變 化，意圖上面描述或附圖中所示的全部主題都應(yīng)僅解釋為圖示本發(fā)明的概念的示例，而不 應(yīng)理解為限制本發(fā)明。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于移動(dòng)結(jié)構(gòu)的多個(gè)時(shí)間選通的PET圖像的衰減校正的方法，包括： 基于所述結(jié)構(gòu)的基線(xiàn)MR圖像建立ACF矩陣； 展開(kāi)多個(gè)圖像變換，所述圖像變換的每一個(gè)將所述基線(xiàn)MR圖像與所述移動(dòng)結(jié)構(gòu)的相應(yīng) 電影MR圖像配準(zhǔn)； 將所述圖像變換的每一個(gè)應(yīng)用于所述ACF矩陣以生成對(duì)應(yīng)的電影ACF矩陣； 將所述電影MR圖像的每一個(gè)及其對(duì)應(yīng)的電影ACF矩陣時(shí)間關(guān)聯(lián)到所述多個(gè)時(shí)間選通 PET數(shù)據(jù)集之一；以及 從所述時(shí)間選通PET數(shù)據(jù)集的每一個(gè)產(chǎn)生衰減校正的時(shí)間選通PET圖像。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述基線(xiàn)MR圖像是復(fù)合圖像。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述基線(xiàn)MR圖像是平均圖像。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括在所述結(jié)構(gòu)基本上是靜止的同時(shí)獲得所述 基線(xiàn)MR圖像的步驟。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括使用組織區(qū)分掃描協(xié)議獲得所述基線(xiàn)MR圖 像的步驟。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述電影MR圖像的每一個(gè)使用與所述電影MR圖像 的每一個(gè)其他相同的掃描協(xié)議。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，展開(kāi)所述多個(gè)圖像變換包括像素強(qiáng)度縮放或像素 強(qiáng)度移動(dòng)。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，展開(kāi)所述多個(gè)圖像變換包括，對(duì)于所述電影MR圖 像的每一個(gè)，迭代計(jì)算從所述基線(xiàn)MR圖像與從所述電影MR圖像的中間變換構(gòu)成的聯(lián)合像素 強(qiáng)度直方圖的互信息。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，展開(kāi)所述多個(gè)圖像變換包括為每一個(gè)電影MR圖像 建立圖像變換μ，其包括剛性變換參數(shù){ γ，θ，Φ，[tx，ty，tz]}和變形系數(shù){δ丄用于將所述 基線(xiàn)MR圖像配準(zhǔn)到那個(gè)電影MR圖像。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，產(chǎn)生衰減校正的時(shí)間選通PET圖像包括將與那個(gè) PET數(shù)據(jù)集時(shí)間關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)電影ACF矩陣應(yīng)用于所述多個(gè)時(shí)間選通PET數(shù)據(jù)集的一個(gè)。11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，產(chǎn)生衰減校正的時(shí)間選通PET圖像包括將與那 個(gè)PET數(shù)據(jù)集時(shí)間關(guān)聯(lián)的多個(gè)電影ACF矩陣的簡(jiǎn)單平均、時(shí)間加權(quán)平均、速度-加權(quán)平均或時(shí) 間-速度加權(quán)平均中的一個(gè)應(yīng)用于所述多個(gè)時(shí)間選通PET數(shù)據(jù)集的一個(gè)。12. -種用于生成多個(gè)衰減校正的時(shí)間選通PET圖像的裝置，所述裝置包括： PET-MR掃描器； 控制器，所述控制器與所述PET-MR掃描器通信連接，其中所述控制器配置成獲取結(jié)構(gòu) 的基線(xiàn)MR圖像，獲取所述結(jié)構(gòu)的電影MR圖像序列，以及獲取所述結(jié)構(gòu)的多個(gè)時(shí)間選通PET數(shù) 據(jù)集；以及 圖像處理器，所述圖像處理器與所述控制器通信連接，其中，所述圖像處理器配置成基 于所述基線(xiàn)MR圖像生成基線(xiàn)ACF矩陣，將所述基線(xiàn)MR圖像與所述電影MR圖像的至少一些配 準(zhǔn)，基于所述基線(xiàn)MR圖像與所述電影MR圖像的配準(zhǔn)生成電影ACF矩陣，以及基于所述電影 ACF矩陣衰減校正所述時(shí)間選通PET數(shù)據(jù)集。13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中，所述控制器配置成將所述電影ACF矩陣的每一 個(gè)時(shí)間關(guān)聯(lián)到所述時(shí)間選通PET數(shù)據(jù)集的一個(gè)。14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中，所述圖像處理器配置成將所述電影ACF矩陣的 每一個(gè)時(shí)間關(guān)聯(lián)到所述時(shí)間選通PET數(shù)據(jù)集的一個(gè)。15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中，所述圖像處理器配置成使用局部擾動(dòng)剛性配準(zhǔn) 將所述基線(xiàn)MR圖像配準(zhǔn)到所述電影MR圖像的每一個(gè)。16. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中，所述圖像處理器配置成使用互信息算法將所述 基線(xiàn)MR圖像配準(zhǔn)到所述電影MR圖像的每一個(gè)。17. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中，所述控制器配置成在所述結(jié)構(gòu)基本上是靜止的 同時(shí)獲得所述基線(xiàn)MR圖像。18. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中，所述控制器配置成在所述結(jié)構(gòu)移動(dòng)的同時(shí)并行 獲得所述電影MR圖像和所述PET數(shù)據(jù)集。19. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中，所述圖像處理器配置成使用與那個(gè)PET數(shù)據(jù)集 時(shí)間關(guān)聯(lián)的多個(gè)電影ACF矩陣的簡(jiǎn)單平均、時(shí)間加權(quán)平均、速度-加權(quán)平均或時(shí)間-速度加權(quán) 平均中的一個(gè)衰減校正所述時(shí)間選通PET數(shù)據(jù)集的至少一個(gè)。20. -種用于呼吸選通PET研究中的PET成像的衰減校正的方法，包括： 在第一MR獲取中，獲得適合于導(dǎo)出PET衰減校正因子的基線(xiàn)MR圖像； 在第二MR獲取中，與所述呼吸選通PET研究并行地獲得呼吸周期期間的MR圖像的電影 序列；以及 將所述基線(xiàn)MR圖像與所述電影MR圖像的每一個(gè)非剛性配準(zhǔn)，以便產(chǎn)生一組配準(zhǔn)的MR圖 像，其對(duì)應(yīng)于來(lái)自所述呼吸選通PET研究的PET數(shù)據(jù)集，并且可以用于導(dǎo)出衰減校正因子， 其中，配準(zhǔn)的MR圖像隨后用于為它們相應(yīng)的時(shí)間選通PET數(shù)據(jù)集形成衰減校正因子。
【文檔編號(hào)】G06T5/50GK106062818SQ201480070827
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2014年8月6日
【發(fā)明人】C·W·斯蒂爾恩斯, S·D·沃倫韋伯, D·M·戈德哈伯
【申請(qǐng)人】通用電氣公司