正电子发射断层成像衰减校正方法和组合的断层成像系统技术方案

本发明专利技术涉及一种正电子发射断层成像数据的衰减校正方法，以及一种组合的正电子断层成像和磁共振断层成像系统。不同实施例涉及基于磁共振断层成像（MRT）数据对正电子断层成像（PET）数据进行衰减校正方法。该方法还包括确定指示患者的生理可观测物的循环周期的其它数据，和基于这些其它数据将PET数据与MRT数据相匹配。

【技术实现步骤摘要】
正电子发射断层成像衰减校正方法和组合的断层成像系统
本专利技术涉及一种基于对患者采集的磁共振断层成像（MRT）数据对正电子发射断层成像（PET）数据进行衰减校正的方法，和一种组合PET-MRT系统。尤其，不同的实施例涉及基于其它数据匹配PET数据和MRT数据的技术，该其它数据指示患者的生理可观测物的循环周期，例如呼吸周期或心动周期。
技术介绍
在现有技术中，已知允许使用组合PET-MRT系统基于采集的MRT数据对所采集PET数据进行衰减校正的技术。作为衰减校正的一部分，对于由于正电子和电子的相互作用而发射的PET光子穿过吸收组织朝着PET成像单元的PET探测器的路径而确定这些光子的衰减。对于由PET成像单元通过PET探测器探测的信号进行校正，以消除PET数据的、即PET计数的确定的衰减（衰减校正）。典型地，衰减校正依赖于衰减图（μ图），其以空间分辨方式提供PET光子的吸收值或者线性衰减系数（μ）。μ图可以根据例如为对于本领域技术人员已知的Dixon成像序列的特殊MRT成像序列和后处理技术来获取。对于此，获取与患者沿着PET光子路径的解剖结构有关的MRT数据。因此，对于待使用PET技术成像的目标区域，并且附加地对于沿着PET光子的路径、即PET光子需要走过以到达PET成像单元的PET探测器的路径的周围区域采集MRT数据。一般来说，所采集的PET数据的衰减校正的准确度可以直接与从PET数据重建的PET图像的信噪比或置信水平有关。对于该方面，如果对PET数据施加衰减校正，则可以以更高准确度、即以更低不确定性来确定可以从PET图像或PET数据获得的物理值。这可以允许实现增大根据PET数据确定的物理值的置信度的技术效果。对于该方面，尤其患者的呼吸运动或者类似于心脏运动的生理效果可以导致PET数据和MRT数据之间的、劣化衰减校正的差异。这种差异可以与解剖结构（肺容积等）中的变化和/或空间失配有关。这会导致图像伪影和量化错误，其能例如局部地影响PET图像质量并且增大所获得物理值的不确定性。这对于类似于“通过门控冻结运动”的先进和近来的PET成像技术尤其重要。已知用于解决这种问题的不同技术，并且在下面进行讨论。一些技术，例如组合的PET-计算机断层成像（CT）技术允许第一采集门控PET数据，和第二并且后续地采集门控CT数据用于衰减校正。尤其，PET数据和CT数据的采集可以在两个时间上分开的、独立且顺序的过程中发生。然而，这种技术会受由CT数据在PET数据采集之前或之后的后续采集而导致的一定缺点和缺陷影响。例如，如果患者的呼吸模式在PET数据采集成像时期和CT数据采集成像时期之间不同，则这种顺序方法是有问题的。还有其他技术使用软件解决方案，其允许由医学人员回顾性地并且手动地将PET数据匹配于CT或MRT数据，以提供准确的衰减校正。然而，这种技术会是耗时和易出错的。最后，已知如下技术：其中在采集相应PET数据之后，在呼气终末呼吸保持中采集用于衰减校正的MRT数据。在采集PET数据时，患者肺部隔膜的位置靠近自由呼吸期间的平均位置。在一些情况中，在呼吸保持的解剖位置和自由呼吸平均位置之间会有差别。这可以导致运动伪影。MRT是一种成像技术，其允许基于所采集的MRT数据采集二维（2D）或三维（3D）MRT图像。MRT图像可以以比较高的空间分辨率拍摄患者内部的结构和对象。在MRT技术中，用静（DC）磁场将目标区域中的磁性核自旋排列为使得实现净宏观磁化。该磁化随后通过射频（RF）脉冲从其（典型地与DC磁场平行的）静止或平衡位置激发出来。随后用RF探测器线圈探测到由此激发的磁化衰退回静止位置，即核自旋的磁化动态。通过施加（用于层选择、相位选择和频率选择的）梯度场实现所采集的MRT数据的空间编码/选择。所采集并且空间分辨的MRT数据示出在波矢空间（k空间）中，并且可以通过（反）傅里叶变换转换到图像空间中。通过以特定方式施加梯度场，可以用不同轨迹对k空间进行采样，即在MRT数据采集期间遵循通过k空间的一定路径。这种技术对于本领域技术人员已知，从而在本上下文中不必再详细讨论。然而，这种使用用于衰减校正的MRT数据的技术受一定缺陷的影响。例如，相应地在PET和MRT数据之间可以出现患者的目标区域的解剖位置之间的差异。这可能无法或者仅程度较小地可以提供与相应PET数据不具有运动差别或仅具有小运动差别的、匹配过的MRT数据。从而，需要提供先进技术来基于MRT数据进行PET数据的衰减校正。尤其，需要提供如下技术，这些技术降低由于造成PET和MRT数据之间差异的运动伪影而引起的不准确性。
技术实现思路
该需要由独立权利要求来满足。从属权利要求限定实施例。根据一方面，提供了一种用组合的PET-MRT系统基于磁共振断层成像（MRT）数据对正电子发射断层成像（PET）数据进行衰减校正的方法，其中PET数据和MRT数据是对于患者的目标区域采集的。该方法包括在第一成像时期中通过PET成像单元对于目标区域采集PET数据，其中PET数据包括多个PET数据段。该方法还包括在第二成像时期中通过MRT成像单元对于目标区域和周围区域采集MRT数据。MRT数据包括多个MRT数据段。第一和第二成像时期至少部分重叠。该方法还包括通过处理器确定指示患者的生理可观测物的循环周期的其它数据。该方法还包括通过处理器基于其它数据将PET数据与MRT数据相匹配，以提供在每个PET数据段和至少一个MRT数据段之间的关联，其中该匹配提供在循环周期的相关部分期间采集的那些PET和MRT数据段之间的关联。该方法还包括通过处理器对PET数据施加衰减校正，其中对于给定PET数据段的衰减校正基于相应关联的至少一个MRT数据段来进行。例如，第一和第二成像时期可以是同时的。例如，生理可观测物的循环周期可以是患者的呼吸周期或患者的心动周期。还可能的是，生理可观测物的循环周期涉及患者的吞咽反射或任意其他周期性可观测物。PET数据的采集可以涉及用PET探测器测量PET光子。对于该方面，目标区域可以是PET-MRT系统的视野或其一部分。周围区域可以围绕目标区域和/或是目标区域的边界。即目标区域可以是视野的一部分。周围区域和目标区域两者均可以定位在患者内部。周围区域可以包括PET光子从目标区域朝向PET探测器的路径。PET光子的衰减可以在目标区域内发生，以及在目标区域与PET探测器之间发生。周围区域和目标区域可以是连接/邻接的区域。它们可以根据组合的PET-MRT系统的诸如最大视野、采集速度等的系统参数来确定。从成像角度看，目标区域可以确定为包括待成像结构、例如器官。通过使第一和第二成像时期至少部分重叠，以及通过基于其它数据、即关于循环周期匹配PET和MRT数据，可以实现衰减校正的增大的准确性；这反过来又允许增大基于所采集的PET数据确定的PET图像的质量。可以在引起增大的局部定量准确性的情况下实现PET数据和衰减图的空间配准。这可以允许从PET图像更准确地、即以更高置信度值获得物理可观测物、例如器官体积等。PET和MRT数据的采集、确定、匹配和施加以及后处理步骤在需要情况下全都可以自动执行。MRT数据段和PET数据段可以分别是整个MRT数据和整个PET数据的子集或部分。例如，MRT数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用组合PET?MRT系统基于磁共振断层成像（MRT）数据对正电子发射断层成像（PET）数据进行衰减校正的方法，所述PET数据和所述MRT数据是对于患者的目标区域采集的，所述方法包括：?在第一成像时期中通过PET成像单元对于所述目标区域采集所述PET数据，所述PET数据包括多个PET数据段，?在第二成像时期中通过MRT成像单元对于所述目标区域和周围区域采集所述MRT数据，所述MRT数据包括多个MRT数据段，其中所述第一成像时期和所述第二成像时期至少部分重叠，?通过处理器确定指示所述患者的生理可观测物的循环周期的其它数据，?基于所述其它数据通过处理器将所述PET数据与所述MRT数据相匹配，以提供每个PET数据段和至少一个MRT数据段之间的关联，所述匹配提供在所述循环周期的相关部分中采集的PET数据段和MRT数据段之间的关联，?通过所述处理器将所述衰减校正应用于所述PET数据，其中基于相应关联的至少一个MRT数据段对于给定PET数据段进行所述衰减校正。

【技术特征摘要】
2012.05.30 US 13/483,4541.一种使用组合正电子发射断层成像-磁共振断层成像系统基于磁共振断层成像数据对正电子发射断层成像数据进行衰减校正的方法，所述正电子发射断层成像数据和所述磁共振断层成像数据是对于患者的目标区域采集的，所述方法包括：-在第一成像时期中通过正电子发射断层成像成像单元对于所述目标区域采集所述正电子发射断层成像数据，所述正电子发射断层成像数据包括多个正电子发射断层成像数据段，-在第二成像时期中通过磁共振断层成像成像单元对于所述目标区域和周围区域采集所述磁共振断层成像数据，所述磁共振断层成像数据包括多个磁共振断层成像数据段，其中所述第一成像时期和所述第二成像时期至少部分重叠，-通过处理器确定指示所述患者的生理可观测物的循环周期的其它数据，-基于所述其它数据通过处理器将所述正电子发射断层成像数据与所述磁共振断层成像数据相匹配，以提供每个正电子发射断层成像数据段和至少一个磁共振断层成像数据段之间的关联，所述匹配提供在所述循环周期的相关部分中采集的正电子发射断层成像数据段和磁共振断层成像数据段之间的关联，-通过所述处理器基于磁共振数据将所述衰减校正应用于所述正电子发射断层成像数据，其中基于相应关联的至少一个磁共振断层成像数据段对于给定正电子发射断层成像数据段进行所述衰减校正。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述循环周期的所述相关部分具有所述循环周期的相关阶段和/或所述循环周期的相关幅度。3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：-通过门控单元基于确定的所述其它数据对于所述循环周期的特定阶段来对所述正电子发射断层成像数据和所述磁共振断层成像数据进行门控，使得在所述循环周期的相关阶段中采集关联的正电子发射断层成像数据段和磁共振断层成像数据段。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述其它数据的确定包括：-在所述第一成像时期和所述第二成像时期中重复测量所述其它数据。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述其它数据是导航磁共振断层成像数据，并且通过所述磁共振断层成像成像单元在两个相继的磁共振断层成像数据段之间测量。6.根据权利要求3所述的方法，其中所述其它数据的确定包括：-根据所述磁共振断层成像数据获取所述其它数据，以获取自门控的正电子发射断层成像数据和磁共振断层成像数据。7.根据权利要求3所述的方法，其中所述门控包括回顾性地、选择性地丢弃在门控时期之外采集的正电子发射断层成像数据段和磁共振断层成像数据段。8.根据权利要求3所述的方法，其中所述门控包括在门控时期中前瞻性地使得能够采集所述磁共振断层成像数据和正电子发射断层成像数据，其中所述磁共振断层成像数据的采集在每个门控时期中产生预定数目的k空间样本作为磁共振断层成像数据段。9.根据权利要求3所述的方法，其中所述门控包括半前瞻性门控方案。10.根据权利要求2所述的方法，其中所述第二成像时期是所述第一成像时期的一部分，并且其中每个正电子发射断层成像数据段设有指示采集相应的所述正电子发射断层成像数据段的时间的时间戳，其中每个磁共振断层成像数据段设有指示采集相应的所述磁共振断层成像数据段的时间的时间戳，以及其中所述匹配基于各个所述时间戳之间的差提供在所述正电子发射断层成像数据段和所述磁共振断层成像数据段之间的关联，使得关联的正电子发射断层成像数据段和磁共振断层成像数据段具有所述循环周期...

【专利技术属性】
技术研发人员：J鲍，M芬切尔，WC豪，K贾特克，A斯坦默，
申请(专利权)人：西门子公司，美国西门子医疗解决公司，
类型：发明
国别省市：