针对正电子发射断层摄影(PET)列表模式迭代重建的重建中滤波制造技术

一种系统(10)和方法(100)，迭代地重建对象的目标体积的图像。在多个迭代中的每个迭代中，目标体积的估计图像(54)被前向投影(58)并且与接收的事件数据(44)进行比较(62)以确定差异(64)。差异(64)被反向投影(66)，并且反向投影(68)更新(70)估计图像(54)。在至少一个迭代中，估计图像(54)在被反向投影之前在图像域中被滤波(52)。

In the reconstruction of positron emission tomography (PET) list mode reconstruction

A system (10) and method (100) to iteratively reconstruct an image of a target volume of an object. In each iteration of each iteration, the estimated image (54) of the target volume is projected forward (58) and compared with the received event data (62) to determine the difference (64). The difference (64) is inverted (66), and the reverse projection (68) update (70) estimates the image (54). In at least one iteration, the estimated image (54) is filtered in the image domain before being projected back (52).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请总体上涉及诊断成像。本申请尤其与正电子发射断层摄影(PET)重建结合应用，并且将尤其参考其进行描述。然而，应当理解，本申请还应用于其他使用情形，诸如单光子发射计算机断层摄影(SPECT)重建和X射线计算机断层摄影(CT)重建，而不必限于上述应用。
技术介绍
当PET采集的计数水平为低时，常常由于高噪声或差的信噪比(SNR)而降低根据采集的数据重建的图像质量，尤其在包括多分割或床位置的一些全身研究中。由于限制的注射剂量、限制的采集时间和衰减效应，PET采集的计数水平能够是低的。在过去，滤波反投影(FBP)算法被广泛用于PET重建，因为FBP算法是计算效率高并便于实施的。最近，随着现代计算机的迅速发展，基于迭代的算法在PET重建中已经变得更加普遍。相对于FBP重建算法，基于迭代的重建算法提供统计、物理因子和系统探测的更准确建模。在诸如有序子集期望最大化(OSEM)的基于迭代的重建算法中，估计的图像通常保持朝向最终成像收敛，其随着每次更新变得更锐利。然而，因此随着每次更新，噪声混合使图像质量和SNR下降。为了解决在基于迭代的重建算法期间增加的图像噪声，重建后滤波，诸如高斯滤波被广泛用于平滑重建的最终图像，并且降低噪声水平。没有这样的滤波，重建的最终图像可以是如此嘈杂，使得诊断的有用性折中。参考图1，方框图图示了将重建后平滑应用到重建图像的基于迭代的重建算法。平行四边形表示数据，并且矩形表示在数据上执行的动作。根据算法，目标体积的估计图像A被前向投影B为在测量的数据的域(例如，列表模式域或正弦域)中的前向投影C。然后将前向投影C与测量的数据E进行比较D。如果估计图像A是完美的，则前向投影C将匹配测量的数据E，并且将没有差别。然而，由于估计图像被迭代地建立，因此通常具有递减差别或差异F。然后差异F或其倒转被反向投影G到在估计图像A的域中的更新矩阵H，并且被应用于更新I估计图像A。然后经更新的估计图像A被用于下一迭代。前述过程持续进行直到测量的数据E和前向投影C在可接受数量的误差内匹配或已经执行了预定数量的迭代。然后重建的图像J(即，在最后迭代结束处的经更新的图像估计)经历重建后平滑K以降低在重建的最后图像L中的噪声。应用重建后滤波以平滑重建图像的挑战是平滑通常伴随模糊。而且，对于相对小的感兴趣区域(ROI)或客体，这样的平滑趋向于导致在ROI中的标准摄取值(SUV)或平均值中的改变，这常常导致关于其量化准确性的问题。因此，能够通过应用重建后滤波以平滑重建图像来控制噪声，但是通常以图像分辨率、对比度和量化准确性的损失为代价。基于迭代的重建算法通常使用正弦图数据。对于采用正弦图数据的这样的算法，对重建后滤波的备选是在重建期间在正弦图(或投影)域中应用滤波。利用这样的滤波的一个这样的算法是所谓的“匹配滤波”方法。以这种方式在重建期间应用滤波解决了以上问题中的一些。然而，基于迭代的重建算法已经开始移动远离正选图数据到列表模式数据。列表模式数据提供一些独特优点，诸如渡越时间(TOF)数据。本申请提供了克服这些问题和其他问题的新的和改进的系统和方法。
技术实现思路
根据一个方面，提供了一种用于迭代地重建对象的目标体积的图像的系统。所述系统包括重建处理器，所述重建处理器针对多个迭代中的每个，通过将估计图像与测量的数据进行比较来细化目标体积的估计图像。重建处理器还针对选择细化迭代在图像域中对估计图像进行滤波以控制噪声。根据另一方面，提供了一种用于迭代地重建对象的目标体积的图像的方法。接收描述目标体积的事件数据。通过将目标体积的估计图像与所接收的事件数据进行重复比较来迭代地细化所述估计图像。在至少一个选择细化迭代期间在图像域中对估计图像进行滤波以控制噪声。根据另一方面，提供了一种用于迭代地重建对象的目标体积的图像的系统。所述系统包括重建处理器。所述重建处理器接收描述目标体积的事件数据。所述重建处理器还通过将目标体积的估计图像与所接收的事件数据进行重复比较来迭代地细化所述估计图像，并且在选择细化迭代期间在图像域中对估计图像进行滤波以控制噪声。一个优点在于甚至在稀疏数据的情况下的增加的图像质量。另一优点在于增加的图像分辨率。另一优点在于增加的信噪比(SNR)。另一优点在于增加的量化准确性。另一优点在于增加的对比度。本领域的普通技术人员在阅读和理解下面详细描述之后，将认识到本专利技术的另外的优点。附图说明本专利技术可以采取各种部件和各部件的布置以及各种步骤和各步骤的安排的形式。附图仅出于图示优选实施例的目的并且不应被解释为对本专利技术的限制。图1图示了使用重建后滤波器来进行平滑的现有技术的基于迭代的重建算法。图2图示了使用重建中滤波器来进行平滑的具有基于迭代的重建系统的核成像系统。图3图示了图2的核成像系统的探测器。图4图示了选择中值滤波器的中值搜索近邻的范例。图5图示了描述使用重建中中值滤波器和重建后高斯滤波器生成的国际电工技术委员会(IEC)体模图像的量化比较的表。图6A图示了在不利用重建中中值滤波器的情况下生成的目标体积的2毫米(mm)分辨率重建图像。图6B图示了在利用重建中中值滤波器的情况下生成的图6A的目标体积的2mm分辨率重建图像。图7A图示了在不利用重建中中值滤波器的情况下生成的目标体积的2mm分辨率重建图像。图7B图示了在利用重建中中值滤波器的情况下生成的图7A的目标体积的2mm分辨率重建图像。图8A图示了在不利用重建中中值滤波器的情况下生成的来自数字全身正电子发射断层摄影(PET)扫描的2mm分辨率重建。图8B图示了在利用重建中中值滤波器的情况下生成的图8A来自PET扫描的2mm分辨率重建。图9图示了用于迭代地重建对象的目标体积的图像的方法。具体实施方式本申请针对使用在列表模式基于迭代的重建算法中存储的数据执行的每次更新(通常为迭代)采用重建中滤波器，通常为重建中中值滤波器。滤波有利地维持噪声控制和分辨率保持的平衡。而且，滤波允许更高迭代的使用以实现到真实量化的更好收敛，而没有由于噪声的图像质量下降。在基于团(blob)的迭代重建的情况下，重建中滤波器也使得能够使用较小的团尺寸和增量来实现更锐利的图像，而没有增加噪声。甚至更多地，与典型重建后滤波器相比较，所述滤波改进了在相对小的客体中的标准摄取值(SUV)和/或体素值的量化准确性。参考图2，提供了采用核成像模态来对对象进行成像的核成像系统10。核成像模态使用从对象的目标体积接收的辐射，诸如伽玛光子，以用于成像。这样的核成像模态的范例包括正电子发射断层摄影(PET)和单光子发射计算机断层摄影(SPECT)。如图示的，系统10是PET成像系统。系统10包括被图示为PET扫描器的核扫描器12。核扫描器12生成原始扫描数据，并且包括静态机架14，所述静态机架容纳在扫描器12的膛18周围布置的多个伽玛探测器16。膛18定义用于接收要被成像的对象的目标体积(诸如脑、躯干等)的检查体积20。探测器16通常被布置在延伸在检查体积20的长度上的一个或多个静态环中。然而，也预期可旋转头部。探测器16探测来自检查体积20的伽玛光子，并且生成原始扫描数据。参考图3，探测器16中的每个包括被布置在网格中的一个或多个闪烁体22。闪烁体22响应于通过伽玛光子的能量沉积而闪烁并且生成可见光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于迭代地重建对象的目标体积的图像的系统(10)，所述系统(10)包括：重建处理器(42)，其被配置为：接收描述所述目标体积的事件数据(44)；通过将所述目标体积的估计图像(54)与所接收的事件数据(44)进行重复比较来迭代地细化所述估计图像(54)；并且在选择细化迭代期间在图像域中对所述估计图像(54)进行滤波以控制噪声。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.18 US 61/941,0251.一种用于迭代地重建对象的目标体积的图像的系统(10)，所述系统(10)包括：重建处理器(42)，其被配置为：接收描述所述目标体积的事件数据(44)；通过将所述目标体积的估计图像(54)与所接收的事件数据(44)进行重复比较来迭代地细化所述估计图像(54)；并且在选择细化迭代期间在图像域中对所述估计图像(54)进行滤波以控制噪声。2.根据权利要求1所述的系统(10)，其中，所述事件数据是列表模式数据。3.根据权利要求1所述的系统(10)，其中，所述事件数据是正弦图数据。4.根据权利要求1-3中的任一项所述的系统(10)，其中，所述重建处理器(42)还：使用中值滤波器(52)针对选择迭代在所述图像域中对所述估计图像(54)进行滤波。5.根据权利要求1-4中的任一项所述的系统(10)，其中，每个迭代包括：将所述估计图像(54)前向投影到所述事件数据的域；确定前向投影与所述事件数据(44)之间的差异；将所述差异反向投影到所述估计图像的域；并且利用反向投影来更新所述估计图像(54)。6.根据权利要求5所述的系统(10)，其中，所述迭代中的至少一个包括：在前向投影之前对所述估计图像(54)进行滤波，使得经滤波的估计图像(56)被前向投影。7.根据权利要求1-6中的任一项所述的系统(10)，其中，每个迭代包括：在所述图像域中对所述估计图像(54)进行滤波；并且针对所接收的事件数据的多个子集中的每个，通过将所述经滤波的估计图像(56)与所述子集进行比较来细化所述目标体积的所述估计图像(54)。8.根据权利要求1-7中的任一项所述的系统(10)，还包括：成像扫描器(12)，其中，所述重建处理器(42)接收来自所述成像扫描器(12)的所述事件数据(44)。9.根据权利要求1-8中的任一项所述的系统(10)，其中，所述成像扫描器(12)包括渡越时间正电子发射断层摄影(TOF-PET)扫描器。10.根据权利要求1-9中的任一项所述的系统(10)，还包括以下中的至少一个：显示设备(74)，其显示迭代细化之后的所述图像估计(54)；以及存储器(48)，其存储迭代细化之后的所述图像估计(54)。11.一种用于迭代地重建对象的目标体积的图像的方法(100)，所述方法(100)包括：接收(...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋犀云，J·耶，Z·胡，C·戴，V·维尔马，CH·童，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL