用于混合PET-MR成像中的运动补偿的方法和系统技术方案

本发明专利技术题为“用于混合PET‑MR成像中的运动补偿的方法和系统”。本发明专利技术公开了一种控制和处理来自混合PET‑MR成像系统的数据的方法，包括：采集一定时间段内的正电子发射断层摄影(PET)数据集，其中该PET数据集受患者的准周期性运动的影响；以及采集该时间段期间的磁共振(MR)数据，使得MR数据相对于PET数据集的采集时间是已知的。然后基于PET数据集确定患者运动的特性，并且基于患者运动的特性处理MR数据。

【技术实现步骤摘要】
用于混合PET-MR成像中的运动补偿的方法和系统相关申请的交叉引用本申请基于并要求于2019年12月12日提交的序列号为62/947,300的美国临时专利申请的优先权，该专利申请的公开内容以引用方式并入本文。
技术介绍
本公开整体涉及混合PET-MR成像系统和方法，并且更具体地涉及用于混合PET-MR成像中的运动补偿的方法和系统。在医学成像中的许多情况下，运动是不可避免的。例如，在诊断PET中，采集持续时间通常为每个床位置约两分钟。PET采集期间患者的呼吸运动导致所得(静态)PET图像模糊不清。这进而可能导致更低的肿瘤可检测性、不准确的SUV计算以及放射治疗中不正确的肿瘤计划体积。校正运动的第一步是将数据门控到不同的运动状态。门控通常基于来自外部装置的信息，诸如用于呼吸运动的胸部位置或用于心脏门控的ECG信号。各种外部装置用于获得门控信号，这些外部装置通常是必须放置在患者身上的装置，诸如呼吸监测器(例如胸带)和/或ECG监测器(ECG电极)。
技术实现思路
提供本
技术实现思路
是为了介绍将在下面的具体实施方式中进一步描述的一系列概念。本
技术实现思路
不旨在识别要求保护的主题的关键或必要特征，也不旨在用于帮助限制要求保护的主题的范围。在一个实施方案中，一种控制和处理来自混合PET-MR成像系统的数据的方法包括：采集一定时间段内的正电子发射断层摄影(PET)数据集，其中该PET数据集受患者的准周期性运动的影响；以及采集该时间段期间的磁共振(MR)数据，使得MR数据相对于PET数据集的采集时间是已知的。然后基于PET数据集确定患者运动的特性，并且基于患者运动的特性处理MR数据。一种混合PET-MR成像系统的一个实施方案包括：PET成像部分，该PET成像部分被配置为生成PET数据以对患者进行成像；和MR成像部分，该MR成像部分被配置为生成MR数据以对患者进行成像。控制器被配置为：从PET成像部分采集一定时间段内的PET数据集，其中PET数据集受患者的准周期性运动的影响；以及采集该时间段期间具有MR成像部分的MR数据，使得MR数据相对于PET数据集的采集时间是已知的。该控制器还被配置为基于PET数据集确定患者运动的特性，以及基于患者运动的特性处理MR数据。从以下结合附图的描述中，本专利技术的各种其他特征、目的和优点将变得显而易见。附图说明参考以下附图描述本公开。图1是PET-MR成像器和用于确定PET和MR模态两者的门控信号的系统的实施方案的图。图2是示出对PET和MR数据进行门控的方法的一个实施方案的流程图。图3是示出对PET和MR数据进行门控的方法的另一个实施方案的流程图。图4A至图4C示意性地表示PET和MR数据同时采集的实施方案。图5描绘了作为呼吸波形的示例性门控信号。图6示意性地描绘了基于从PET数据集导出的门控信号来处理MR数据的步骤。图7是示出同时采集的PET和MR数据的运动提取和补偿的另一个实施方案的流程图。具体实施方式公开了用于双模态PET-MR成像器中的运动检测和补偿的方法和系统的实施方案。PET-MR成像器在一个系统中执行正电子发射断层摄影(PET)和磁共振(MR)成像模态两者。混合PET-MR成像系统同时采集PET和MR数据。PET数据和MR数据中的每者必须进行运动校正(诸如门控)，以补偿和减少患者的准周期性运动(包括呼吸运动和心脏运动)的影响。专利技术人已经认识到，用于来自混合PET-MR成像系统的PET数据和MR数据中的运动补偿的当前方法是不充分的。运动补偿是几乎所有成像模态(尤其是PET和MR模态)长期存在的问题。未补偿的运动不利地影响PET和MR图像两者的质量，并且因此已经衍生出许多技术用于对数据进行“门控”或以其他方式进行运动校正(例如，以用患者的准周期性运动对数据进行定时)以及用于其他患者运动检测和校正。各种门控和其他运动补偿技术可用于对PET和MR数据中的每者进行门控；然而，专利技术人已经认识到，当前可用的用于对同时采集的PET和MR数据进行运动补偿的技术是不充分的。用于混合PET-MR成像系统的当前运动补偿技术是a)基于硬件的，b)基于MR-数据的，c)基于MR数据和PET数据的组合的，或者d)涉及利用不同的技术对MR数据和PET数据进行单独门控或运动校正。用于门控的硬件解决方案涉及使用外部硬件，诸如用于呼吸门控的呼吸风箱和/或用于心脏门控的ECG监测系统。这些系统需要耗时的设置，并且对于成像模态产生额外的故障点。例如，利用呼吸器风箱和/或ECG监测需要额外的设置时间，并且可能需要医疗专业人员方面的一些努力来采集足够质量的生理数据以执行可靠的门控。此外，如果由于任何原因中断外部生理监测，则可以中断扫描。用于门控的可用数据驱动方法涉及某种形式的MR运动检测或涉及从MR数据对PET数据进行单独门控或以其他方式进行单独运动补偿。数据驱动运动补偿是一类用于基于从成像模态采集的数据来识别呼吸和/或心脏运动的技术。在用于PET-MR系统的当前可用的数据驱动运动检测中，所采集的MR数据用于对MR数据集进行运动校正，并且/或者所采集的PET数据被分析用于对PET数据集进行运动校正。因此，单独的运动特性用于MR和PET中的运动补偿，并且此类单独的运动信号通过不同的方式导出。数据驱动的PET运动校正方法通常是回顾性的，这意味着运动信息在数据采集之后被解密，并且在后处理中发生校正。相比之下，许多MR运动检测和校正方法是预期性的，并且与MR数据采集(有时称为“触发”)同时或在其之前发生，尽管一些回顾性MR门控和其他运动补偿方法当前可用。专利技术人已经认识到，为PET数据和MR数据提供单独的运动校正的方法产生不协调的PET和MR图像以及在来自单独模态的所得图像之间缺乏协调，这可能妨碍联合成像的有效性。附加地，在两种模态下单独检测和校正运动需要专用于两个单独过程的大量的处理能力。例如，在使用数据驱动的MR门控方法的情况下，门控通常占用扫描时间，并且因此增加MR数据采集所需的时间量，并且还需要操作该系统的技术人员的额外工作。鉴于专利技术人认识到的现有技术解决方案的缺点和相关领域中的问题，开发了所公开的系统和方法，它们仅利用PET数据驱动的运动分析方法来对PET数据和MR数据两者进行回顾性运动补偿。即，从PET原始数据中提取患者运动的一个或多个特性并将其应用于处理PET数据和MR数据两者。运动特性可以例如通过门控信号或通过指示光流运动的运动矢量来描述。所公开的方法和系统提供了一种用于利用单组运动特性(诸如单个门控信号)对两种模态进行运动检测和校正的无装置方法，从而保持图像的对准，同时避免使用外部硬件和浪费的MR扫描时间(这可能是使用导航器或交错序列的MR数据驱动技术发生的)。由于PET和MR模态两者使用相同的运动特性，因此确保了所有门控上的图像对准，因为运动信息是一致的，所以所有MR图像序列之间的一致性也是如此。如本文所述生成的校正图像(包括门控MRI和门控PET图像)可以被处理成具有增大的信噪比和病灶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种处理来自混合PET-MR成像系统的数据的方法，所述方法包括：/n采集一定时间段内的正电子发射断层摄影(PET)数据集，其中所述PET数据集受患者的准周期性运动的影响；/n采集所述时间段期间的磁共振(MR)数据，使得所述MR数据相对于所述PET数据集的采集时间是已知的；/n基于所述PET数据集确定患者运动的特性；以及/n基于所述患者运动的特性处理所述MR数据。/n

【技术特征摘要】
20191212 US 62/947,300;20201123 US 17/101,9081.一种处理来自混合PET-MR成像系统的数据的方法，所述方法包括：
采集一定时间段内的正电子发射断层摄影(PET)数据集，其中所述PET数据集受患者的准周期性运动的影响；
采集所述时间段期间的磁共振(MR)数据，使得所述MR数据相对于所述PET数据集的采集时间是已知的；
基于所述PET数据集确定患者运动的特性；以及
基于所述患者运动的特性处理所述MR数据。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述患者运动的特性是门控信号，其中所述门控信号描述在所述PET数据集中明显的所述患者的所述准周期性运动。


3.根据权利要求2所述的方法，其中使用主成分分析从所述PET数据回顾性地确定所述门控信号。


4.根据权利要求2所述的方法，其中所述门控信号指示所述患者的所述准周期性运动的相位。


5.根据权利要求2所述的方法，其中所述门控信号指示所述患者的所述准周期性运动的振幅。


6.根据权利要求2所述的方法，其中所述门控信号描述所述患者的呼吸运动或所述患者的心脏运动。


7.根据权利要求1所述的方法，其中采集所述MR数据包括在整个所述时间段内进行的多个MR脉冲序列中的每个MR脉冲序列上采集MR原始数据，并且其中所述PET数据集包括在所述时间段内连续采集PET数据。


8.根据权利要求7所述的方法，其中所述多个MR脉冲序列中的每个MR脉冲序列是相同的。


9.根据权利要求2所述的方法，其中所述PET数据集和所述MR数据对应于床位置，并且其中所述门控信号对应于所述床位置。


10.根据权利要求1所述的方法，其中公共参考时钟用于采集所述PET数据集和所述MR数据。


11.根据权利要求10所述的方法，其中所述患者运动的特性是描述从所述PET数据集导出的所述患者的呼吸相位的门控信号，并且其中基于所述门控信号处理所述MR数据包括选择具有对应相位百分比和采集时间的所述MR数据。


12.根据权利要求1所述的方法，其中所述患...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒂莫西·W·德勒，弗洛里安·维辛格，弗洛里贝特斯·P·休肯斯费尔特詹森，安雅·C·S·布劳，克里斯汀·安·温杰林，
申请(专利权)人：通用电气精准医疗有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US