发射和透射断层摄影中的交互式目标超快重建制造技术

重建(24)包括沿着响应线(LOR)的探测计数的成像数据集(22)以生成标准分辨率的全体积图像。提供区域选择图形用户接口(GUI)(26)，经由所述区域选择图形用户接口在所述全体积图像中定义用户选择的感兴趣区域(ROI)，并且这是通过以下操作来自动调整的：识别与所述用户选择的ROI相对应的解剖特征，并且调整所述用户选择的ROI以改善与该特征的对齐。选择(30)所述成像数据集的所述计数的子集(32)以用于重建所述ROI，并且仅重建(34)所选择的子集以生成分辨率比所述标准分辨率更高的表示所述ROI的ROI图像(36)。可以使用不同的重建算法(40)重建计数的所述子集的部分以生成对应的样本ROI图像，并且重建算法选择图形用户接口(42)采用这些样本ROI图像。

Interactive Ultra-fast Target Reconstruction in Emission and Transmission Tomography

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】发射和透射断层摄影中的交互式目标超快重建
下文总体上涉及图像重建领域、医学成像领域、放射学工作站领域及相关领域。
技术介绍
在正电子发射断层摄影(PET)中，向患者施用放射性药物，放射性药物在药理学上被设计为在感兴趣的器官或组织中累积。放射性药物发射正电子，每个正电子在电子-正电子湮灭事件中迅速湮灭，湮灭事件会发射两个相反方向的511keV的伽马射线。在三维(3D)PET成像中，所采集的PET成像数据包括沿着响应线(LOR)探测的计数，从而联系到所涉及的探测器元件。PET中的每个计数均由同时探测到的(在时间窗口内)两条伽马射线来定义，其中，每条伽马射线的能量为511keV(在能量窗口内)。在常规的PET中，仅知晓源电子-正电子湮灭事件位于沿着LOR的某处(忽略散射和随机重合事件)。在飞行时间PET(TOF-PET)中，成对的两条伽马射线之间的有限时间差用于进一步定位沿着LOR的湮灭事件，例如通过使用高斯分布或其他概率分布来进一步定位沿着LOR的湮灭事件。在医学成像中，为了确保患者安全，施用给患者的放射性药物的剂量很低，这会导致PET成像数据采集时间较长和重建图像的信噪比(SNR)较低。迭代图像重建是一类已知的图像重建技术，其能够进行定制以提供高质量的重建PET图像。在典型的迭代图像重建中，提供初始图像(在一些情况下，初始图像可以是均匀强度图像)，并且迭代地调整该初始图像，直到投影到数据空间中的图像与所采集的PET成像数据一致(即收敛到所采集的PET成像数据)。对被分成图像元素(体素)的3D体积执行3D迭代重建。在所采集的PET成像数据的物理分辨率所施加的某些限制内，3D体积的较高体素分辨率会产生相应较高分辨率的图像，但是这通常以较长的迭代图像重建时间为代价。在实践中，以可物理实现的最高分辨率重建典型的大体积PET成像数据集(例如，包围整个患者躯干，或者包围患者的整个头部，或者包围患者身体的大部分或全部)会花费若干小时。鉴于此，通常的工作流程需要以低于可物理实现的最高分辨率的“标准”分辨率重建整个PET成像数据集，以便产生全体积图像。标准分辨率低于可物理实现的最高分辨率，但其仍然足以产生具有“医学质量”的图像，即，具有对于医学人员根据重建图像描绘临床发现来说足够高的分辨率的图像。然后，临床医生能够在全体积图像内选择感兴趣区域(ROI)，然后使用比标准分辨率更高的分辨率(即，更小的体素)重建所选择的ROI。由于仅重建ROI，因此能够以更高的分辨率执行这种超快的ROI图像重建，(与在以更高分辨率重建整个体积的情况下需要若干小时相比)其可接受的重建时间为几秒或更短的时间。临床医生还可以选择ROI图像重建以采用临床医生选择的图像重建参数。例如，临床医生可以选择在ROI图像重建中以所选择的参数控制强度采用迭代平滑或边缘增强滤波器。虽然参考PET成像进行了描述，但是应当理解，前述考虑也适用于具有长迭代图像重建时间的类似问题的其他医学成像模态，例如，单光子发射计算机断层摄影(SPECT)成像、透射计算机断层摄影(CT)成像等。下文公开了解决了上述问题和其他问题的新的且改进的系统和方法。
技术实现思路
在一个公开的方面中，一种图像处理设备包括：电子处理器；显示器，其与所述电子处理器可操作地连接；以及至少一个非瞬态存储介质，其存储能由所述电子处理器读取并运行以执行图像重建过程的指令，所述图像重建过程包括：重建包括沿着相应的响应线(LOR)的计数的成像数据集以生成标准分辨率的全体积图像；通过至少包括提供区域选择图形用户接口的操作来选择感兴趣区域(ROI)，经由所述区域选择图形用户接口在所述全体积图像中定义用户选择的ROI；选择所述成像数据集的所述计数的子集以用于重建所述ROI；仅重建所述计数的所述子集以生成分辨率比所述标准分辨率更高的表示所述ROI的ROI图像；以及在所述显示器上显示所述ROI图像。在另一公开的方面中，一种非瞬态存储介质存储能由电子处理器读取并运行以执行图像重建过程的指令。在该过程中，重建包括沿着响应线(LOR)的计数的成像数据集以生成标准分辨率的全体积图像；通过至少包括以下操作的操作来选择感兴趣区域(ROI)：提供区域选择图形用户接口，经由所述区域选择图形用户接口在所述全体积图像中定义用户选择的ROI，以及至少通过以下操作来自动调整所述用户选择的ROI：在所述全体积图像中识别与所述用户选择的ROI相对应的解剖特征，并且调整所述用户选择的ROI以改善与所识别的解剖特征的对齐；以及重建所述成像数据集的所述计数的至少子集以生成分辨率比所述标准分辨率更高的表示所述ROI的ROI图像。在另一公开的方面中，公开了一种图像重建过程。重建包括沿着响应线(LOR)的计数的成像数据集以产生标准分辨率的全体积图像；通过至少包括提供区域选择图形用户接口的操作来选择感兴趣区域(ROI)，经由所述区域选择图形用户接口在所述全体积图像中定义用户选择的ROI；使用多个不同的重建算法重建所述成像数据集的计数的部分，以生成表示所述ROI的对应的多个不同的样本ROI图像；提供重建算法选择图形用户接口，经由所述重建算法选择图形用户接口从所述多个不同的重建算法中选择用户选择的重建算法，所述重建算法选择图形用户接口显示包括表示所述ROI的所述样本ROI图像的重建算法选择用户对话框；使用所述用户选择的重建算法重建所述成像数据集的所述计数的至少子集，以生成分辨率比所述标准分辨率更高的表示所述ROI的ROI图像；以及在显示器上显示所述ROI图像。一个优点在于提供了针对感兴趣区域的改善的图像质量。另一优点在于提供了感兴趣区域的更有效的图像重建。另一优点在于提供了指导医学人员选择图像重建的用户接口。另一优点在于提供了对感兴趣区域的改善选择以用于增强的图像重建。给定的实施例可以提供前述优点中的零个、一个、两个、更多个或所有优点，并且/或者可以提供在本领域普通技术人员在阅读和理解了本公开内容后变得明显的其他优点。附图说明本专利技术可以采用各种部件和各种部件的布置，以及各个步骤和各个步骤的安排的形式。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图解性地示出了包括如本文所公开的改善的图像重建的说明性成像设备。图2图解性地示出了由图1的成像设备适当运行的说明性图像重建工作流程和图形用户接口。图3图解性地示出了用于选择由运行图2的工作流程的图1的成像设备适当执行的感兴趣区域(ROI)重建的计数的最优集合的方法。具体实施方式参考图1，说明性成像设备包括正电子发射断层摄影(PET)成像扫描器8和电子处理器10，电子处理器10被编程为处理由PET成像扫描器8采集的成像数据以生成一幅或多幅重建图像。PET成像扫描器8采集包括响应线(LOR)的成像数据集。LOR可以包括或不包括飞行时间(TOF)定位。在非TOFPET中，每个LOR由两个同时探测到的(在时间窗口内)伽马射线来定义，这两条伽马射线中的每条伽马射线都具有511keV的能量(在能量窗口内)。在TOF-PET中，每个LOR还包括沿着LOR的正电子-电子湮灭事件的空间定位，例如，这种空间定位被表示为基于PET探测器的时间分辨率确定的宽度的高斯分布。虽然说明性实施例采用PET(包括非TOFPET和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像处理设备，包括：电子处理器(10)；显示器(14)，其与所述电子处理器可操作地连接；以及至少一个非瞬态存储介质，其存储能由所述电子处理器读取并运行以执行图像重建过程的指令，所述图像重建过程包括：重建包括沿着响应线(LOR)的计数的成像数据集(22)以生成标准分辨率的全体积图像；通过至少包括提供区域选择图形用户接口(26)的操作来选择感兴趣区域(ROI)，经由所述区域选择图形用户接口在所述全体积图像中定义用户选择的ROI(50)；选择所述成像数据集的所述计数的子集(32)以用于重建所述ROI；仅重建(34)所述计数的所述子集以生成分辨率比所述标准分辨率更高的表示所述ROI的ROI图像(36)；以及在所述显示器上显示所述ROI图像。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.29 US 62/427,1731.一种图像处理设备，包括：电子处理器(10)；显示器(14)，其与所述电子处理器可操作地连接；以及至少一个非瞬态存储介质，其存储能由所述电子处理器读取并运行以执行图像重建过程的指令，所述图像重建过程包括：重建包括沿着响应线(LOR)的计数的成像数据集(22)以生成标准分辨率的全体积图像；通过至少包括提供区域选择图形用户接口(26)的操作来选择感兴趣区域(ROI)，经由所述区域选择图形用户接口在所述全体积图像中定义用户选择的ROI(50)；选择所述成像数据集的所述计数的子集(32)以用于重建所述ROI；仅重建(34)所述计数的所述子集以生成分辨率比所述标准分辨率更高的表示所述ROI的ROI图像(36)；以及在所述显示器上显示所述ROI图像。2.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，选择所述计数的所述子集(32)包括：选择(60)所述计数的初始子集；以及向所述初始子集添加计数或者从所述初始子集移除计数(68)以优化成本函数(62)。3.根据权利要求2所述的图像处理设备，其中，所述计数的所述初始子集包括通过所述ROI的所有计数。4.根据权利要求2所述的图像处理设备，其中，所述计数包括飞行时间定位，并且所述计数的所述初始子集包括具有高于所述计数源自所述ROI的阈值概率的概率的所有计数。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的图像处理设备，其中，通过自动调整(28)所述用户选择的ROI(50)的另外的操作来选择所述ROI，所述自动调整是通过以下操作来完成的：在所述全体积图像中识别与所述ROI相对应的解剖特征，并且调整所述ROI以改善所述ROI与所识别的解剖特征的对齐。6.根据权利要求5所述的图像处理设备，其中，自动调整(28)所述ROI以改善所述ROI与所识别的解剖特征的对齐包括添加边缘，使得所述ROI包含包括所述解剖特征和包围所述解剖特征的所述边缘的体积。7.根据权利要求1-6中的任一项所述的图像处理设备，其中，所述图像重建过程还包括：使用多个不同的重建算法(40)来重建(48)探测到的计数的所述子集(32)的部分，以生成表示所述ROI的对应的多个不同的样本ROI图像；以及提供重建算法选择图形用户接口(42)，经由所述重建算法选择图形用户接口从所述多个不同的重建算法中选择用户选择的重建算法，其中，所述重建算法选择图形用户接口显示(44)包括表示所述ROI的所述样本ROI图像的重建算法选择用户对话框；其中，使用所述用户选择的重建算法来执行重建所述计数的所述子集(32)以生成表示所述ROI的所述ROI图像(36)的操作(34)。8.根据权利要求7所述的图像处理设备，其中，提供所述重建算法选择图形用户接口包括：提供与每个样本ROI图像相关联的重建参数用户输入对话框(56)以用于接收重建参数的值，其中，用户经由所述参数用户输入对话框来更新所述重建参数的所述值引起以下操作：使用具有经更新的参数值的对应的重建算法重建(48)所述LOR的子集以生成经更新的样本ROI图像，并且显示(44)所述经更新的样本ROI图像。9.根据权利要求1-8中的任一项所述的图像处理设备，还包括以下项中的一个：正电子发射断层摄影(PET)成像设备(8)，其被配置为采集包括沿着LOR的计数的所述成像数据集；飞行时间正电子发射断层摄影(TOF-PET)成像设备(8)，其被配置为采集包括具有TOF定位的计数的所述成像数据集；以及单光子发射计算机断层摄影(SPECT)成像设备，其被配置为采集包括由用于采集所述SPECT成像数据集的伽马相机的准直器定义的计数的所述成像数据集。10.一种存储指令的非瞬态存储介质，所述指令能由电子处理器(10)读取并运行以执行图像重建过程，所述图像重建过程包括：重建包括沿着响应线(LOR)的计数的成像数据集(22)以生成标准分辨率的全体积图像；通过至少包括以下操作的操作来选择感兴趣区域(ROI)：提供区域选择图形用户接口(26)，经由所述区域选择图形用户接口在所述全体积图像中定义用户选择的ROI(50)，以及至少通过以下操作来自动调整(28)所述用户选择的ROI：在所述全体积图像中识别与所述用户选择的ROI相对应的解剖特征，并且调整所述用户选择的ROI以改善与所识别的解剖特征的对齐；以及重建(34)所述成像数据集的所述计数的至少子集(32)以生成...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·德维韦迪，A·安德烈耶夫，白传勇，CH·董，
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