用于确定活度图和衰减图的系统和方法技术方案

本公开涉及用于确定目标活度图和目标衰减图以用于产生PET图像的各系统和各方法。各系统可以执行各方法以基于PET系统来获取与具有TOF信息的符合事件相关的第一数据集、以及与单一事件相关的第二数据集。各系统还可以执行各方法以通过多次迭代、基于第一数据集和第二数据集来确定目标活度图和目标衰减图。各系统可进一步执行各方法以基于目标活度图和目标衰减图来生成PET图像。

【技术实现步骤摘要】
用于确定活度图和衰减图的系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求于2017年8月25日提交的美国专利申请No.15/686,157的优先权和权益，其全部内容通过援引纳入于此。
本公开一般涉及图像重建，尤其涉及用于基于正电子发射断层扫描图像数据来确定活度图和衰减图的系统和方法。背景在正电子发射断层扫描(PET)成像中，示踪剂分布的定量重建需要衰减校正。对于衰减校正可能需要衰减图。衰减图通常通过使用计算机断层扫描(CT)扫描仪的透射扫描来获取或者从磁共振(MR)成像中推导出。从MR推导出的衰减图在精度方面是有问题的。为了从CT提供衰减图，被测量对象可能需要暴露于一辐射剂量。换言之，可基于PET数据和飞行时间(TOF)信息来获取衰减图，但该衰减图的质量和/或空间分辨率相对较差。因此，将期望提供用于生成衰减图以校正活动分布的有效机制。
技术实现思路
根据本申请的一方面，提出一种系统，包括：至少一个存储介质，所述至少一个存储介质包括用于重建活度图和衰减图以产生正电子发射断层扫描(PET)图像的指令集；以及至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置成与所述至少一个存储介质通信，其中，当执行所述指令集时，所述系统被用于：基于PET系统来获取与具有飞行时间(TOF)信息的符合事件相关的第一数据集、以及与单一事件或延迟事件相关的第二数据集；在多次迭代中的每一次迭代中：根据至少一种图像重建算法，基于所述第一数据集来生成估计活度图和估计衰减图；基于所述估计活度图和所述估计衰减图来确定估计第二数据集；以及基于所述第二数据集和所述估计第二数据集来更新所述估计活度图和所述估计衰减图，以获得经更新活度图和经更新衰减图；以及确定目标活度图和目标衰减图。在一些实施例中，所述系统进一步被用于：基于所述第一数据集来确定与对象的边界相关联的多个数据点；以及根据所述边界来获得初始活度图和初始衰减图。在一些实施例中，为了根据至少一种图像重建算法来生成估计活度图和估计衰减图，所述系统进一步被用于：根据第一算法来更新在先前迭代中获得的初始活度图以生成所述估计活度图；以及根据第二算法来更新在先前迭代中获得的初始衰减图以生成所述估计衰减图。在一些实施例中，所述第一算法是最大似然期望值法(MLEM)，并且所述第二算法是透射断层扫描最大似然(MLTR)算法。在一些实施例中，所述系统进一步被用于：基于所述第一数据集来获得与不具有TOF信息的符合事件相关的第三数据集；以及确定与所述第三数据集的图像域相对应的多个像素值。在一些实施例中，为了更新所述估计活度图和所述估计衰减图，所述系统进一步被用于：确定与所述估计活度图、所述第二数据集、以及所述估计第二数据集相关联的第一关系；以及确定与所述估计衰减图、所述第二数据集、所述估计第二数据集、以及所述多个像素值相关联的第二关系。在一些实施例中，为了更新所述估计活度图和所述估计衰减图，所述系统进一步被用于：根据所述第一关系来更新所述估计活度图以获得所述经更新活度图；以及根据所述第二关系来更新所述估计衰减图以获得所述经更新衰减图。在一些实施例中，所述第一关系和所述第二关系中的至少一者包括所述第二数据集与所述估计第二数据集之比。在一些实施例中，所述目标活度图和所述目标衰减图是当所述估计活度图、所述估计衰减图中的至少一者、所述经更新活度图和所述经更新衰减图中的至少一者收敛、或者所述多次迭代的迭代计数超过预定阈值时被确定的。在一些实施例中，所述系统进一步被用于：基于所述目标活度图和所述目标衰减图来生成所述PET图像。根据本申请的第二方面，提出一种用于重建活度图和衰减图以产生正电子发射断层扫描(PET)图像的方法，所述方法在各自具有至少一个处理器和存储设备的至少一个机器上实现，所述方法包括：基于PET系统来获取与具有飞行时间(TOF)信息的符合事件相关的第一数据集、以及与单一事件或延迟事件相关的第二数据集；根据所述第一数据集来确定初始活度图和初始衰减图；在多次迭代中的每一次迭代中：根据至少一种图像重建算法，基于所述第一数据集来生成估计活度图和估计衰减图；基于所述估计活度图和所述估计衰减图来确定估计第二数据集；以及基于所述第二数据集和所述估计第二数据集来更新所述估计活度图和所述估计衰减图，以获得经更新活度图和经更新衰减图；以及确定目标活度图和目标衰减图。在一些实施例中，根据至少一种图像重建算法来生成估计活度图和估计衰减图进一步包括：根据第一算法来更新初始活度图或在先前迭代中获得的经更新活度图以生成所述估计活度图；以及根据第二算法来更新初始衰减图或在先前迭代中获得的经更新衰减图以生成所述估计衰减图。在一些实施例中，所述第一算法是最大似然期望值法(MLEM)，并且所述第二算法是透射断层扫描最大似然(MLTR)算法。在一些实施例中，所述更新所述估计活度图和所述估计衰减图进一步包括：根据第一关系来更新所述估计活度图以获得所述经更新活度图；以及根据第二关系来更新所述估计衰减图以获得所述经更新衰减图。在一些实施例中，所述第一关系和所述第二关系中的至少一者包括所述第二数据集与所述估计第二数据集之比。在一些实施例中，所述目标活度图和所述目标衰减图是当所述估计活度图、所述估计衰减图、所述经更新活度图、以及所述经更新衰减图中的至少一者收敛、或者所述多次迭代的迭代计数超过预定阈值时被确定的。在一些实施例中，进一步包括：基于所述目标活度图和所述目标衰减图来生成所述PET图像。根据本申请的第三方面，提出一种由计算机的处理器来处理从正电子发射断层扫描(PET)检测器获得的PET信息的方法，所述方法包括：获取通过对对象进行扫描生成的正电子发射断层扫描(PET)数据；基于所述PET数据来获取被扫描的单一事件或被扫描的延迟事件；通过执行包括以下各项的操作来获得目标活度图和目标衰减图：i)基于所述PET数据来迭代地重建估计活度图和估计衰减图；ii)基于所述估计活度图和所述估计衰减图来确定估计单一事件或估计延迟事件；iii)基于所述估计单一事件和所述被扫描的单一事件、或者所述估计延迟事件和所述被扫描的延迟事件来更新所述估计活度图和所述估计衰减图，以生成经更新活度图和经更新衰减图；iv)重复i)至iii)，直至满足一个或多个终止准则。在一些实施例中，所述终止准则是所述估计活度图、所述估计衰减图、所述经更新活度图、以及所述经更新衰减图中的至少一者收敛、或者多次迭代的迭代计数超过预定阈值。在一些实施例中，进一步包括：使用所述PET数据来创建所述对象的边界图像；以及基于所述边界图像来获得初始衰减图。根据本申请的第四方面，提出一种具有至少一个处理器和存储器的系统。该系统可包括获取模块，其被配置为基于PET系统获取与飞行时间(TOF)信息一致的事件的第一数据集，以及与单个事件或延迟事件相关的第二数据集。该系统还可以包括重建模块，该重建模块被配置为执行多个迭代，并且在多个迭代中的每一个迭代中，重建模块可以被配置为基于第一数据集生成估计的活度图和估计的衰减图。根据至少一个图像重建算法，基于估计的活度图和估计的衰减图确定估计的第二数据集；并且基于第二数据集和估计的第二数据集更新估计的活度图和估计的衰减图；以获得更新的活度图和更新的衰减图。重建模块还可以被配置为确定目标活度图和目标本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种系统，包括：至少一个存储介质，所述至少一个存储介质包括用于重建活度图和衰减图以产生正电子发射断层扫描(PET)图像的指令集；以及至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置成与所述至少一个存储介质通信，其中，当执行所述指令集时，所述系统被用于：基于PET系统来获取与具有飞行时间(TOF)信息的符合事件相关的第一数据集、以及与单一事件或延迟事件相关的第二数据集；在多次迭代中的每一次迭代中：根据至少一种图像重建算法，基于所述第一数据集来生成估计活度图和估计衰减图；基于所述估计活度图和所述估计衰减图来确定估计第二数据集；以及基于所述第二数据集和所述估计第二数据集来更新所述估计活度图和所述估计衰减图，以获得经更新活度图和经更新衰减图；以及确定目标活度图和目标衰减图。

【技术特征摘要】
2017.08.25 US 15/686,1571.一种系统，包括：至少一个存储介质，所述至少一个存储介质包括用于重建活度图和衰减图以产生正电子发射断层扫描(PET)图像的指令集；以及至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置成与所述至少一个存储介质通信，其中，当执行所述指令集时，所述系统被用于：基于PET系统来获取与具有飞行时间(TOF)信息的符合事件相关的第一数据集、以及与单一事件或延迟事件相关的第二数据集；在多次迭代中的每一次迭代中：根据至少一种图像重建算法，基于所述第一数据集来生成估计活度图和估计衰减图；基于所述估计活度图和所述估计衰减图来确定估计第二数据集；以及基于所述第二数据集和所述估计第二数据集来更新所述估计活度图和所述估计衰减图，以获得经更新活度图和经更新衰减图；以及确定目标活度图和目标衰减图。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统进一步被用于：基于所述第一数据集来确定与对象的边界相关联的多个数据点；以及根据所述边界来获得初始活度图和初始衰减图。3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，为了根据至少一种图像重建算法来生成估计活度图和估计衰减图，所述系统进一步被用于：根据第一算法来更新在先前迭代中获得的初始活度图以生成所述估计活度图；以及根据第二算法来更新在先前迭代中获得的初始衰减图以生成所述估计衰减图。4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统进一步被用于：基于所述第一数据集来获得与不具有TOF信息的符合事件相关的第三数据集；以及确定与所述第三数据集的图像域相对应的多个像素值。5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，为了更新所述估计活度图和所述估计衰减图，所述系统进一步被用于：确定与所述估计活度图、所述第二数据集、以及所述估计第二数据集相关联的第一关系；以及确定与所述估计衰减图、所述第二数据集、所述估计第二数据集、以及所述多个像素值相关联的第二关系。6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，为了更新所述估计活度图和所述估计衰减图，所述系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯涛，王骥喆，朱闻韬，李弘棣，
申请(专利权)人：上海联影医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31