具有轨迹优化的心脏SPECT系统技术方案

在一种公开的成像方法中，按照围绕对象(S、SS、SXL)的探测器头(14、 16)沿路径(P)的位置对所述探测器头的瞬时速度或数据采集驻留时间进 行优化。所述优化相应于小于所述整个对象的感兴趣区域(H、HS、HXL) 的期望放射性发射分布图(EPROI)。利用优化的瞬时速度或数据采集驻留时 间(40)使探测器头沿着路径横过。在所述横过期间，利用探测器头采集 成像数据。重建所采集的成像数据，以生成至少感兴趣区域的重建图像。 还公开了一种配置为执行上述成像方法的伽马相机(10)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有轨迹优化的心脏SPECT系统下述涉及成像技术。其尤其应用于核医学成像以及用于执行核医学成 像的装置。然而，下述通常更普遍地应用于断层成像方法和装置。在单光子发射计算机断层摄影(SPECT)中，围绕对象布置一个或多 个辐射探测器。预先施予到对象的放射性示踪剂(例如，预先施予到人类 医学患者的放射性药物)生成被辐射探测器探测为辐射事件或计数的放射 性发射。辐射事件探测定义了成像数据，重建这些数据以生成通常指示对 象中放射性药物分布的图像。在一些方法中，选择放射性药物以优先在器 官或其他感兴趣区域(诸如用于心脏成像目的的心肌)中积累。辐射探测 器被典型地布置成具有安装于机架上的一个或多个辐射探测器头的伽马相 机，该机架使得这些探测器头能够围绕对象进行断层摄影移动，从而在典 型地处于约180°和360°之间的角跨度上采集视图，从而便于重建三维图像。在典型的心脏SPECT相机中，两个探测器头位于圆形或半圆形的机架 上彼此以固定的卯°偏移，并且一致地围绕患者旋转至少约90°,从而提供 至少约180°角跨度的成像数据。将患者躯干的中心典型地置于探测器头旋 转的等中心上。这种布置对扫描设置来说很方便，但是它将心肌放置在相 对于等中心偏移的位置。重建SPECT成像数据以产生三维图像是一个计算上复杂的过程。在一 些方法中，采用单程滤波反投影重建。该方法相对快速，并且本质上具有 确定性。然而，单程滤波反投影易受由图像数据中的噪声而导致生成图像 伪影的影响。已开发出诸如最大似然期望最大化(ML-EM)的迭代统计方 法。这些技术在本质上具有不确定性，即统计性，并且基本上比滤波反投 影更缓慢且更计算密集。然而，与滤波反投影相比，诸如ML-EM的统计技 术具有改进的对噪声的鲁棒性。为了解决ML-EM收敛慢的问题，已开发出一种被称作有序子集期望最 大化(OS-EM)的加速导数技术。OS-EM也是一种迭代过程，但是通过处理成像数据集的选定的子集来进行操作。代替在已评价所有投影之后计算估计更新(如在ML-EM方法中)，在OS-EM方法中，投影被分组成适当 的子集，并且在评价每个子集之后计算估计更新。处理数据子集基本上提高了收敛速度，但是却引入了某些缺点。例如， OS-EM的收敛速度和准确度取决于详细的投影子集布置或选择，并且取决 于关于每个投影数据子集中所包含的对象的总信息。虽然ML-EM通常在足 够数量的迭代的情况下提供确保的收敛，但是OS-EM和处理数据子集的相 关技术只在达到被称为子集平衡准则的准则的情况下才确保收敛。以简化 方式陈述，子集平衡准则要求每个投影子集包含关于所观察的示踪剂分布 的相同量的信息。如果不满足子集平衡准则(典型地在临床应用中)，则已 知OS-EM重建收敛于所谓的极限环，其由解空间中有限数量的不同位置给 出。其结果为关于最后评价哪个子集的决策对最终重建结果有影响。实际 上，典型地在出现极限环之前停止迭代SPECT重建算法，因为在达到极限 环之前一直进行迭代趋向于生成非物理的噪声结果。然而，即使在早期就 终止，当未能满足子集平衡准则或未能良好地逼近子集平衡准则时，重建 图像的质量取决于对投影子集及其处理顺序的选择。根据一个方面，公开了一种成像方法。按照围绕对象的探测器头沿路 径的位置对探测器头的瞬时速度或数据采集驻留时间进行优化。该优化相 应于小于所述整个对象的感兴趣区域的期望放射性发射分布。利用优化的 瞬时速度或数据采集驻留时间使探测器头沿着路径横过。在横过期间，利 用探测器头采集成像数据。重建所采集的成像数据以生成至少感兴趣区域 的重建图像。根据另一方面，公开了一种配置为执行前面段落的方法的伽马相机。 根据另一方面，公开了一种伽马相机，其包括一个或多个探测器头和机架，该机架配置为以可控的可变速度或可控的数据采集驻留时间使一个或多个探测器头沿探测器头路径移动。根据另一方面，公开了一种成像方法。使围绕对象间隔开的多个探测器头沿着路径同时横过，并且以不同的瞬时速度或以不同的数据采集驻留时间移动。在横过期间，利用多个探测器头采集成像数据。重建所采集的成像数据以生成对象的至少感兴趣区域的重建图像。根据另一方面，公开了一种查找表。该查找表包含优化的探测器头轨 迹数据，该数据包括横过选定的路径并且采集来自对象的感兴趣区域的成 像数据的辐射探测器头的优化的探测器头速度和优化的数据采集驻留时间 中之一。根据另一方面，公开了一种伽马相机，其包括设置在机架中的至少一 个探测器头和虚约束，该虚约束约束至少一个探测器头沿着机架中或机架 上的路径移动，并使所述至少一个探测器头的辐射敏感面面向感兴趣区域。一个优点在于更快速的迭代图像重建。另一优点在于更准确的迭代图像重建。另一优点在于提供了一种对患者来说更舒适的心脏SPECT相机。另一优点在于提供了一种改进的心脏SPECT相机。在阅读和理解下列详细描述的基础上，本领域普通技术人员将会意识 到本专利技术的更进一步的优点。本专利技术可以由各种部件和部件布置、以及各种步骤和步骤布置而变得 明显。附图仅用于图示说明优选实施例的目的，而不应被解释为限制本发 明。附图说明图1示出了布置用于人类对象的心脏成像的心脏SPECT相机的透视 图。在图1中，SPECT相机的固定机架以半透明的方式示出，以显示包括 两个辐射探测器头的内部部件；图2图解地示出了穿过图1的SPECT相机和对象的躯干的轴向切片；图3A图解地识别探测器头沿着路径的示例位置A、 B和C;图3B绘制了对象的放射性发射分布图和感兴趣的心脏区域的放射性 发射分布图4图解地示出了用于优化辐射探测器头的轨迹的系统； 图5图解地示出了利用图1和图2的相机适当地实践的成像方法； 图6图解地示出了图1和图2的SPECT相机如何利用辐射探测器头的 固定路径适应不同尺寸的对象。参考图1，诸如图示说明的心脏SPECT相机10的伽马相机包括设置在 机架16上或机架16中的一个或多个探测器头，诸如图示说明的两个探测 举头12、 14。每个探测器头12、 14采用适当的辐射探测器阵列，例如光电 倍增管阵列、二极管探测器阵列、Nal晶体探测器阵列等。提供适当的准直 以定义投影数据，例如利用设置于探测器阵列前方的吸收辐射的蜂窝状准 直器。所图示说明的机架16包括外部椭圆壁18，其基本上符合探测器头 12、 14的椭圆路径P (由图1中的虚线指示)，并且还基本上符合人类对象 S的躯干。更一般地，路径P为已知路径，所图示说明的实施例中的路径通 常为椭圆形，从而基本上符合躯干的形状。对于其他对象或对象部分，非 椭圆路径可能是优选的。例如，如果感兴趣区域为前列腺，则接近腹股沟 的非椭圆路径可能是有利的。此外，预期路径P针对不同体型的患者是可 调整的，例如通过增加或移除膨胀节。例如，对于两个任选插入的膨胀节， 会有四个可选路径P，其对应于无膨胀节插入、将两个膨胀节都插入以及通 过插入这两个膨胀节中选定的一个膨胀节而选择的两个额外路径。在成像期间， 一个或多个探测器头12、 14沿着路径P移动并采集成像 数据。在一些实施例中，探测器头连续移动并同时采集数据。在一些实施 例中，探测器头以步进扫描(step and shoot)配置移动，其中探测器头 移动至采集位置，采集数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成像方法，包括：　按照围绕对象（Ｓ、Ｓ↓［Ｓ］、Ｓ↓［ＸＬ］）的探测器头（１２、１４）沿路径（Ｐ）的位置对所述探测器头的瞬时速度或数据采集驻留时间进行优化，所述优化相应于小于所述整个对象的感兴趣区域（Ｈ、Ｈ↓［Ｓ］、Ｈ↓［ＸＬ］） 的期望放射性发射分布图（ＥＰ↓［ＲＯＩ］）；　利用所优化的瞬时速度或数据采集驻留时间（４０）使所述探测器头沿着所述路径横过；　在所述横过期间，利用所述探测器头采集成像数据；以及　重建所采集的成像数据，以生成至少所述感兴趣区 域的重建图像。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2006.9.21 US 60/826,462;2007.5.10 US 60/917,0741、一种成像方法，包括按照围绕对象(S、SS、SXL)的探测器头(12、14)沿路径(P)的位置对所述探测器头的瞬时速度或数据采集驻留时间进行优化，所述优化相应于小于所述整个对象的感兴趣区域(H、HS、HXL)的期望放射性发射分布图(EPROI)；利用所优化的瞬时速度或数据采集驻留时间(40)使所述探测器头沿着所述路径横过；在所述横过期间，利用所述探测器头采集成像数据；以及重建所采集的成像数据，以生成至少所述感兴趣区域的重建图像。2、 如权利要求1所述的成像方法，其中，所述感兴趣区域(H、 Hs、 Hxl)相应于所述对象(S、 Ss、 SXL)不对称地定位。3、 如权利要求1所述的成像方法，其中，所述对象(S、 Ss、 Sxl)是 人，且所述感兴趣区域(H、 Hs、 HXL)是心肌。4、 如权利要求1所述的成像方法，其中，所述重建包括 利用有序子集期望最大化(OS-EM)重建算法重建所采集的成像数据。5、 如权利要求1所述的成像方法，其中，所述探测器头包括多个探测 器头(12、 14)，所述优化包括独立优化每个探测器头沿着该探测器头遵循 的路径(P)的所述瞬时速度或数据采集驻留时间，并且所述重建在集合数 据集上进行操作，所述集合数据集对来自所述多个探测器头的所采集的成 像数据进行组合。6、 如权利要求5所述的成像方法，其中，所述独立优化包括 约束所述独立优化以避免探测器头(12、 14)的碰撞。7、 如权利要求5所述的成像方法，其中，所述重建包括 利用对所述集合数据集的选定的子集进行迭代处理的迭代重建算法来重建所述集合数据集。8、 如权利要求1所述的成像方法，其中，所述优化包括 利用所述探测器头(12、 14)采集定位成像数据；以及基于所采集的定位成像数据确定所述感兴趣区域(H、 Hs、 Hxl)的所 述期望放射性发射分布图(EPR0I)。9、 如权利要求1所述的成像方法，还包括-基于放射性示踪剂分布(22)和吸收图(24)确定所述感兴趣区域(H、 Hs、 Hxl)的所述期望放射性发射分布图(EPR0I)。10、 如权利要求9所述的成像方法，还包括从利用透射型计算机断层摄影成像采集的吸收信息导出所述吸收图 (24)。11、 如权利要求1所述的成像方法，还包括在所述横过期间，基于所采集的成像数据和根据所述对象(S、 Ss、 Sxl) 的所述感兴趣区域(H、 Hs、 H虹)的所述期望放射性发射分布图(EPR0I) 估计的期望成像数据之间的差异来调整所述瞬时速度或数据采集驻留时 间。12、 如权利要求1所述的成像方法，其中，将所述优化、所述横过以及所述采集作为一个整体过程来执行，所述过程包括利用第一轨迹使所述探测器头(12、 14)围绕所述对象(S、 Ss、 SxJ 沿着所述路径(P)第一次横过；在所述第一次横过期间，利用所述探测器头采集第一成像数据； 确定缺乏所述第一成像数据的一个或多个角间隔；利用优化的瞬时速度或数据采集驻留时间使所述探测器头至少沿着所述路径的包括缺乏所述第一成像数据的所述一个或多个角间隔的那部分第 二次横过；以及在所述第二次横过期间，至少在缺乏所述第一成像数据的所述一个或 多个角间隔上采集补齐成像数据。13、 如权利要求1所述的成像方法，其中，所述路径(P)具有距所述 感兴趣区域(H、 Hs、 HXL)的非恒定距离，所述探测器头包括多个探测器 头(12、 14)，并且所述优化包括独立优化每个探测器头沿该探测器头遵循的路径的所述瞬时速度或数 据采集驻留时间，以针对沿着所述路径的每个角间隔或数据采集驻留时间 从所述感兴趣区域获得基本相同计数的放射性事件。14、 如权利要求1所述的成像方法，其中，所述优化包括 从数据存储器(60)检索优化的瞬时速度或数据采集驻留时间值(40)，预先确定所检索的优化的瞬时速度或数据采集驻留时间值，以相应于所述 感兴趣区域(H、 Hs、 Hxl)的所述期望放射性发射分布图(EPR0I)进行优 化。15、 如权利要求14所述的成像方法，其中，所述优化还包括 确定所述感兴趣区域(H、 Hs、 HXL)的尺度；以及 基于所确定的尺度选择所优化的瞬时速度或数据采集驻留时间值以用于检索。16、 如权利要求1所述的成像方法，还包括从多个可选择的路径选择所述路径(p)。17、 如权利要求1所述的成像方法，其中，所述横过包括-以往复方式横过所述路径(P)多次。18、 一种伽马相机(10)，配置为执行如权利要求1所述的方法。19、 一种伽马相机(10)，包括 一个或多个探测器头(12、 14);以及机架(16)，将其配置为以可控的可变速度或可控的数据采集驻留时间使所述一个或多个探测器头沿探测器头路径(p)移动。20、 如权利要求19所述的伽马相机(10)，其中，所述探测器头路径(P)通常为椭圆形，并且所述机架(16)包括至少外部椭圆壁(18)，其基本上符合所述椭圆路径和人类躯干这两者。21、 如权利要求19所述的伽马相机(10)，其中，所述机架(16)包括适形壁(18)，其通过所述伽马相机与要进行成像的对象(S、 Ss、 Sx。 接触，所述一个或多个探测器头(12、 14)接近所述适形壁的内部或与其 接触。22、 如权利要求19所述的伽马相机(10)，其中，所述一个或多个探 测器头包括至少两个探测器头(14， 16)，并且将所述机架(16)配置为(i)利用所述至少两个探测器头采集成像数据；以及(ii)在所述采集成像 数据期间，以基本独立控制的可...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·G·格迪克，H·K·维乔雷克，R·多沙伊德，M·沙夫，
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：NL