列表模式PET成像中的区域重建和定量评估制造技术

一种用于重建列表模式数据的方法，包括：重建列表模式数据集(30、160)的全部的列表模式数据以生成第一重建图像(32、62)；选择所述列表模式数据集的子集；以及重建所述列表模式数据集的子集以生成增强的重建图像(84、86)。一种图像生成系统，包括：重建模块(24)，其被配置成执行列表模式数据集的标准重建以生成标准的重建图像(32、62)；以及再重建模块(24、70、80、82、150、152、154)，其被配置成对所述列表模式数据集的至少部分执行除所述标准重建之外的重建以生成增强的重建图像(84、86)。

Regional reconstruction and quantitative evaluation of list mode PET imaging

A method for the reconstruction of list mode data including: reconstruction of list mode data set (30, 160) of all the list mode data to generate a first image (32, 62); select a subset of the list mode data set; and a subset of reconstructing the list mode data set to generate a reconstruction of image enhancement the (84, 86). An image generation system, including: (24) reconstruction module, which is configured to perform image reconstruction standard list mode data set to generate standard (32, 62); and then the reconstruction module (24, 70, 80, 82, 150, 152, 154), which is configured to image reconstruction the list mode data set at least part of the execution except the standard reconstruction reconstruction to produce an enhanced (84, 86).

【技术实现步骤摘要】
列表模式PET成像中的区域重建和定量评估本申请是2009年12月23日提交的申请号为200980154772.8、名称为“列表模式PET成像中的区域重建和定量评估”的专利技术专利申请的分案申请。下文涉及医学领域、医学成像领域、医学诊断领域、正电子发射断层摄影(PET)成像领域、单光子发射计算机断层摄影(SPECT)领域，以及相关领域。正电子发射断层摄影(PET)、单光子发射计算机断层摄影(SPECT)和其他成像模态在肿瘤诊断、评估和治疗规划中的使用正日益增加。PET和SPECT承担着向受检者(例如，人或动物受检者)施予放射性药物并检测由放射性药物从受检者发射的辐射。可以定制放射性药物以使其优选在血流中或者在其他感兴趣解剖区域中聚集，从而为那些区域提供图像对比度。PET和SPECT被认为是针对肿瘤的透射式计算机断层摄影(CT)的补充，因为PET和SPECT倾向于提供与肿瘤代谢、生长和坏死有关的功能信息，而CT主要提供结构信息。由于使用放射性药物而使PET和SPECT成像数据的采集被复杂化。考虑到受检者的安全，通常由适当的政府规程强制要求，规定使用较低的放射性药物剂量。这继而转换为低放射性“计数率”以及因此缓慢的数据采集。典型的PET成像会话(session)例如会延续半个小时或更长。PET成像会话的安排和执行是基本的任务，并且通常由受过适当培训的放射专家在专用的放射学成像设施(facility)处进行操作。PET成像会话涵盖成像数据采集以及将所采集的放射性“计数”通过本领域中称为“图像重建”过程转化为图像。重建过程是运算密集型的。两种一般的重建算法或“引擎”是常用的：非迭代“分析型”算法，其根据所采集的PET或SPECT数据直接计算重建的图像；以及迭代算法，其迭代地调节重建的图像以近似所采集的PET或SPECT数据。分析型重建算法包括滤波反投影和傅里叶(Fourier)重投影技术，并且是通常保留在所采集的数据中包含的所有信息内容的数学变换。然而，分析型方法也保留了所有的噪声内容，并且难以解析由分析型方法所生成的相应的图像。滤波或平滑有时能够改善分析型图像。另一方面，包括最大似然-期望最大化(ML-EM)及其变型的迭代算法对噪声一般更具鲁棒性。然而，迭代重建算法具有特定的实际收敛问题，并且对于给定的图像该方法不容易预期将需要多少次迭代。此外，迭代重建算法不保留在所采集的数据中包含的所有信息。除了对重建引擎利用的算法的选取，重建的图像还可能受到多种因素以及可以应用于该数据的任何预处理的影响，所述多种因素诸如是重建中使用的参数(诸如空间分辨率或体素大小)、对输入到重建引擎的所采集的PET或SPECT数据的选择。例如，Busch等人在WO2007/100955(于2007年9月7日公布)中描述了局部运动补偿(LMC)预处理以对局部特征(诸如心脏跳动，例如)的运动进行校正，在此通用引用将其全文并入。这些不同的因素能够影响图像质量和图像重建速度两者。图像重建过程的复杂性转化为各种各样的信息，以及信息质量，其可以从给定的采集的PET或SPECT数据集得到。根据对重建算法的选择、对进行重建的数据的选择、对重建参数的选择、LMC或其他数据预处理等，所得到的图像的范围能够涉及从几乎无价值到高度证实恶性肿瘤或其他感兴趣特征。遗憾的是，现有的肿瘤成像范例(paradigm)不能有效地利用在所采集的SPECT或PET数据中包含的信息。内科医师、放射理疗师、或者其他肿瘤专家与成像设施和成像专家的交互有限。在典型的肿瘤学环境中，肿瘤专家安排PET或SPECT成像会话，并且以标准的格式接收经重建的PET或SPECT图像，诸如以标准的“4mm3”的形式重建的PET图像，所述PET图像具有一边为4mm的立方体像素。肿瘤专家在成像工作站(其可以是经适当编程的通用计算机，或者是专用的图像浏览工作站)处使用软件浏览这一标准图像，所述软件提取切片、用公式表示三维渲染、或者以其他方式呈现标准图像或其一部分的人类可见的表示。在典型的放射治疗工作流程中，例如，肿瘤专家使用CT图像来勾画(delineate)癌性肿瘤及邻近的“关键结构”，诸如邻近的对辐射敏感的器官。调强放射治疗(IMRT)计划基于勾画的特征生成，并使用线性加速器(“直线性加速器”)或其他放射治疗系统加以应用。PET或SPECT图像通常用作补充数据，以提供诸如标准摄取值(SUV)的功能信息、评估任何可观测的坏死或转移等等。PET和SPECT用于检测任务时有时能够优于CT，诸如检测初期恶性肿瘤或病变(lesion)或者检测癌症转移的出现及速率，因为PET的功能敏感性能够使新生肿瘤或病变表现为反映高的局部代谢率的亮斑。将整个PET或SPECT数据集重建为“标准”图像，诸如4mm3的标准PET图像，对于检测任务而言是高效的，其不要求对检测到的特征的详细分析。生成标准的重建是高效的，因为这是标准化的任务并且使用标准的重建参数。使用整个数据集，这提供对保留所有信息内容的再保证，并且标准重建的参数平均而言是用于重建的良好参数。更进一步地，标准重建是肿瘤专家所熟悉的——这是肿瘤专家所“期望”接受的。然而，标准重建，诸如4mm3的标准PET图像，对于更高级的任务而言可能不理想，所述更高级的任务诸如是SUV评估、高分辨率分析等等。诸如LMC或区域选择的高级预处理要求在最初的成像会话期间成像专家不可用的附加信息。更进一步地，在一些情况下可以改善图像质量的运算密集的预处理或运算密集的重建算法由于代价过高而无法应用于完整的数据集。下文提供了新的并且经改进的装置和方法，其克服了上述问题和其他问题。根据一个公开的方面，公开了一种用于重建列表模式数据的方法，该方法包括：自动重建列表模式数据集的全部列表模式数据以生成作为标准图像的第一重建图像；在生成第一重建图像之后，基于在第一重建图像中描绘的特征识别图像空间中的感兴趣区域，并且选择列表模式数据集中的包括对图像空间中的感兴趣区域的图像内容有贡献的列表模式数据的子集；以及使用比用于生成第一重建图像的重建更高的分辨率重建参数来仅对列表模式数据集的该子集进行重建，以生成具有与第一重建图像相比更高分辨率的增强的重建图像，从而对增强的重建图像执行定量诊断分析。根据另一公开的方面，公开了一种图像生成系统，包括：重建模块，其被配置成自动执行对列表模式数据集的标准重建以生成标准的重建图像；以及再重建模块，其被配置成使用比用于生成标准的重建图像的重建更高的分辨率重建参数对列表模式数据集的至少一部分执行除标准重建之外的重建以生成增强的重建图像，从而对该增强的重建图像执行定量诊断分析；其中，通过基于在标准的重建图像中描绘的特征识别图像空间中的感兴趣区域，并且选择列表模式数据集的包括对图像空间中的感兴趣区域的图像内容有贡献的列表模式数据的子集，来选择列表模式数据集的该部分。一个优点在于便于从列表模式成像数据获得更为完整的信息。另一优点在于更有效地使用包含在列表模式成像数据中的信息。另一优点在于为肿瘤专家利用列表模式成像数据提供了提高的灵活性和性能。本领域普通技术人员通过阅读和理解下文的详细描述，将理解本专利技术的进一步优点。图1图解说明了医学成像设施和肿瘤治疗规划设施，包括成像设施和肿瘤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于重建列表模式数据的方法，所述方法包括：自动重建列表模式数据集(30、160)的全部列表模式数据以生成作为标准图像的第一重建图像(32、62)；在生成所述第一重建图像之后，基于在所述第一重建图像中描绘的特征识别图像空间中的感兴趣区域，并且选择所述列表模式数据集中的包括对图像空间中的所述感兴趣区域的图像内容有贡献的列表模式数据的子集；并且使用比用于生成所述第一重建图像的重建更高的分辨率重建参数来仅对所述列表模式数据集中的所述子集进行重建，以生成具有与所述第一重建图像相比更高分辨率的增强的重建图像(84、86)，从而对所述增强的重建图像(84，86)执行定量诊断分析。

【技术特征摘要】
2009.01.19 US 61/145,5901.一种用于重建列表模式数据的方法，所述方法包括：自动重建列表模式数据集(30、160)的全部列表模式数据以生成作为标准图像的第一重建图像(32、62)；在生成所述第一重建图像之后，基于在所述第一重建图像中描绘的特征识别图像空间中的感兴趣区域，并且选择所述列表模式数据集中的包括对图像空间中的所述感兴趣区域的图像内容有贡献的列表模式数据的子集；并且使用比用于生成所述第一重建图像的重建更高的分辨率重建参数来仅对所述列表模式数据集中的所述子集进行重建，以生成具有与所述第一重建图像相比更高分辨率的增强的重建图像(84、86)，从而对所述增强的重建图像(84，86)执行定量诊断分析。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述重建所述子集还包括：调节所述子集的至少一些列表模式数据以补偿局部运动；并且重建经调节的子集以生成包括局部运动补偿的增强的重建图像(84、86)。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述重建所述子集包括：使用部分体积校正和系统点扩散函数中的至少一种进行重建。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述列表模式数据集包括正电子发射断层摄影(PET)列表模式数据，并且所述重建以生成第一重建图像包括：重建所述列表模式数据集的全部列表模式数据以生成作为包括4mm3体素的所述标准图像的第一重建图像。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述重建以生成第一重建图像(32、62)是在成像设施处执行的，而所述选择子集是在治疗规划设施处执行的。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述重建以生成增强的重建图像(84、86)是在所述治疗规划设施处执行的，并且所述方法还包括：将所述列表模式数据集(30、160)中的至少所述子集从所述成像设施传送到所述治疗规划设施。7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述重建以生成增强的重建图像(84、86)是在所述成像设施处执行的，并且所述方法还包括：在所述治疗规划设施处生成足以用于识别所述子集的识别信息(72)；将所述识别信息从所述治疗规划设施传送到所述成像设施；以及基于所述识别信息在所述成像设施处选择所述列表模式数据集的所述子集。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述识别信息(72)包括(i)对图像空间中的感兴趣区域的识别以及(ii)对图像空间中的图像分辨率的识别中的至少一个。9.根据权利要求1-8中的任一项所述的方法，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·加尼翁，P·J·马尼亚乌斯基，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL