CN102982510A - Spect图像的运动校正 - Google Patents

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Abstract

本发明名称为“SPECT图像的运动校正”。本公开涉及用于消除或减少使用核医学成像系统的平行或非平行数据采集中的运动的效果。在某些实施例中，基于在轴向切片(116)上执行的配准(120)来导出平移向量(130)，该轴向切片根据采集的投影数据(104)生成。可以采用平移向量(130)来更新(142)系统矩阵(110)，以使得采用更新的系统矩阵(144)生成的图像中没有运动伪影或具有减少的运动伪影。

Description

SPECT图像的运动校正
技术领域
本文所公开的主题涉及核成像，并且更具体地，涉及单光子发射计算机断层摄影(SPECT)中运动伪影的校正。
背景技术
多种成像技术是已知的并且在当前得到应用，例如用于医疗诊断应用。某些这类技术，例如SPECT，依赖于放射性同位素(或放射性核素)的放射性衰变期间的伽玛射线发射，放射性同位素通常采用放射性药剂的形式来给予，所述放射性药剂能被携带，并且在某些情况下，能被累积或绑定到感兴趣的特定组织。该核成像技术通过合适的伽玛放射探测器来探测发射。具体地，合适的伽玛放射探测器可以由如下组件组成，所述组件响应入射辐射，生成与影响探测器独立区域的辐射量关联的图像数据。探测器组件所生成的图像数据随后可以被重建以生成对象内部结构的图像。
尽管这些系统已经被证明在提供具有良好诊断价值的高质量图像方面极其有用，但是仍然能作进一步细化。例如，在某些情况下，由于图像数据采集期间视场内的患者运动和/或成像系统组件的运动，则可能会引入运动伪影。在采用非平行准直技术的某些伽玛射线探测配置中，这些运动难以被解决，并且可能因此导致采用采集的图像数据生成的图像中的视觉伪影。
发明内容
本发明涉及可实现SPECT图像中运动校正的方法。在一个实施例中，对于平行和非平行采集系统，都可以解决采集的对象(例如，患者)的平移位移。在一个这种实施例中，对于采集的投影的集合，可以确定平移和持续时间信息，以及基于该平移和持续时间信息生成更新的系统矩阵。随后可以使用更新的系统矩阵以生成图像，该图像中的归于运动的伪影被减少或消除。
依照本公开的一个方面，提供一种图像重建方法。依照该方法，在多个视图和时间间隔处采集关于成像体积内的投影数据的集合。基于该投影数据的集合和与该投影数据的集合的采集关联的系统矩阵，重建多个切片。配准切片以生成多个变换向量，所述变换向量对投影数据的集合的采集期间的每个时间间隔描述在三维空间中的平移。基于配准切片的动作来确定一个或多个变换向量。基于一个或多个变换向量和关联的时间间隔来生成更新的系统矩阵。使用更新的系统矩阵来重建运动校正的图像。
依照另一方面，提供了编码例程的一种或多种机器可读媒体。该例程在由处理器执行时，导致将执行的动作包括：基于在多个视图和时间间隔处采集的投影数据的集合和与投影数据的集合的采集关联的系统矩阵，重建多个切片；生成多个变换向量，所述变换向量对投影数据的集合的采集期间的每个时间间隔描述在三维空间中的平移；基于多个变换向量确定一个或多个平移偏置；以及生成更新的系统矩阵，该更新的系统矩阵将平移偏置应用到一个或多个虚拟探测器，所述虚拟探测器对应于投影数据的集合的采集期间的不同曝光时间。
依照进一步的方面，提供一种图像分析系统。该图像分析系统包括一个或多个处理组件，处理组件配置成：接收在多个视图和时间间隔处采集的关于成像体积的、该成像体积的测量的投影，以及执行存储在存储器中的一个或多个可执行例程。所存储的例程在被执行时，基于该投影数据的集合和与该投影数据的集合的采集关联的系统矩阵，重建多个切片；对切片进行配准以生成多个变换向量，所述多个变换向量对投影数据的集合的采集期间的每个时间间隔描述在三维空间中的平移，以及基于多个变换向量和对应时间间隔来生成更新的系统矩阵。该图像分析系统还包括接口电路，所述接口电路配置成允许与图像分析系统的用户交互。
附图说明
当参考附图阅读下文详细描述时，本发明的这些以及其它特征、方面和优点将得到更好的理解，并且在附图中类似的部件采用类似的标记进行表示，在附图中：
图1是依照本公开的、适于使用的SPECT成像系统的实施例的图解表示；
图2描绘了依照本公开方面的、使用准直的伽玛探测器组装件在多个视图上发生的SPECT图像采集的示例；
图3描绘了依照本公开的方面的、使用针孔照相机型伽玛探测器在多个视图上发生的SPECT图像采集的示例；
图4描绘了依照本公开方面的、用于解决SPECT图像中运动伪影的处理器可执行逻辑的流程图；
图5描绘了依照本公开一个方面的、在测量的数据上执行运动校正操作的示例；以及
图6描绘了依照本公开一个方面的、在系统几何形状例如系统矩阵上执行的运动校正操作的示例。
具体实施方式
如本文所探讨的，本公开涉及核医学图像的生成，诸如SPECT重建，其中归于运动的伪影减少或消除。例如，在一个实施例中，描述或对应于与成像体积关联的物理照相机几何形状的系统矩阵可以被修正以在图像采集期间对应患者和/或照相机的两个或多个位置。随后可以在所采集图像数据的重建中使用修正的系统矩阵，使得与每个建模的位置或几何形状关联的图像数据被恰当地重建，并且几何形状中的差异被减少或消除。以此方式，甚至在采用非平行探测器机构的系统中都可以减少或消除归于运动的伪影。
充分考虑之前的讨论，图1中示出了依照本方法的、适于使用的SPECT成像系统的一个示例的图解表示。图1的系统(概括地采用附图标记10表示)被设计成采用合适的探测器组件(例如，针孔伽玛照相机或准直的闪烁探测器)来生成对象14的有用图像，如在下文进行详细描述的。受检者定位在扫描器中，扫描器采用附图标记16表示，其中患者支架18定位在其中。支架可以在扫描器内移动以允许对受检者内感兴趣的不同组织或解剖体20进行成像。在图像数据的收集之前，向患者给予放射性同位素，诸如放射性药物物质(有时被称为放射性示踪剂)，并且放射性同位素可由特定的组织或器官20绑定或摄取。典型的放射性同位素包括在衰变期间发射出伽玛放射的、元素的多种放射性形式。多种附加物质可以与该放射性同位素选择性地组合以标定(target)体内的特定区域或组织20。
放射性同位素所发射的伽玛放射由探测器组件22(诸如，数字探测器或伽玛照相机)探测。尽管如附图所示采用位于患者上方的平面设备进行简化说明，但是在实践中，探测器结构22可以围绕患者定位，诸如环绕患者以弧形或环形定位，或者可以附加在定位器(诸如，C型臂、机架或其它可移动臂)上以允许探测器结构22在图像采集期间以环绕患者的弧形或轨道来移动。通常，探测器结构22典型地包括一个或多个组件或元件，所述组件或元件能够感测伽玛放射或者还能够响应该放射而生成可探测的信号。在图示的实施例中，探测器结构包括一个或多个准直器，以及闪烁器(一起概括地采用附图标记24进行表示)。准直器可以由平行或非平行元件形成，该平行或非平行元件使得仅以某些方向发射的伽玛放射影响探测组件。在采用闪烁器的探测器实施例中，闪烁器可以采用晶体材料制成，诸如碘化内(NaI)，其将所接收的伽玛放射变换为较低能量光能(例如，在紫外光范围内)。光电倍增管26随后接收该光并生成与影响特定离散像素(象素)区域的光子相对应的图像数据。在其它实施例中，探测器结构22可以不进行准直而是替代使用其它的伽玛放射感测技术，诸如一个或多个针孔伽玛照相机，其也在本文中进行探讨。
在描绘的实施例中，探测器结构22耦接到系统控制和处理电路28。该电路可以包括多个物理组件和/或软件组件，其共同合作以允许图像数据的收集和处理，从而生成期望的图像。例如，该电路可以包括原始数据处理电路30，其初始地从探测器结构22接收数据，并且其可以执行多种滤波、值调整等等。处理电路32顾及成像系统的总体控制，以及用于进行图像数据的操纵和/或重建。该处理电路32还可以对数据执行校准功能、校正功能等等。处理电路32还可以执行图像重建功能，例如基于已知算法(诸如背投影、迭代重建等等)。这些功能还可以在本地或远程设备中执行后处理。如所意识到的，通过使用原始数据处理电路30和/或处理电路32中的一个或两个，可以部分或全部地执行本文讨论的多种图像重建和伪影校正算法。
在描绘的实施例中，处理电路32与控制电路/接口34相互作用，控制电路/接口34估计扫描器及其组件(包括患者支架、照相机等等)的控制。而且，可以通过多种电路来支持处理电路32，所述多种电路诸如可用于存储图像数据、校准或校正值、处理电路所执行的例程(诸如，本文中所公开的运动伪影校正算法)等的存储器电路36。在一个实施例中，处理电路运行一个或多个迭代重建算法，其可利用本文中所讨论的方法来减少或消除运动效果。该迭代重建方法通常可以利用期望或参考图像和观察或测量的图像数据之间的迭代比较来减少归于非物理因素(诸如，与运动和/或成像系统几何形状关联的因素)的伪影或不规则。在该迭代重建方法中，可以重复或迭代收敛过程和循环，直到满足某些完成准则，诸如成本函数最小化。
最后，处理电路可以与接口电路38相互作用，接口电路38设计为支持操作员接口40。该操作员接口顾及所命令的成像序列、将被观察和调整的扫描器和系统设置、将要被观察的图像等等。在图示的实施例中，操作员接口包括可以在其上观察重建图像12的监视器42。
在机构设置中，成像系统10可以被耦接到一个或多个网络上以顾及系统数据传输到成像系统和源自成像系统的传输，以及允许图像数据和已处理的图像的传输和存储。例如，局域网、广域网、无线网络等等可顾及图像数据存储在放射科信息系统和/或医院信息系统中。该网络连接进一步顾及图像数据传输到远程后处理系统、医生办公室等等。
对于SPECT成像系统10的伽玛射线探测组件22，采用两种布置：平行和非平行。在平行布置的示例中，探测器可以与平行结构的布置相准直，使得得到的伽玛射线的采集并不发散。例如，转到图2，对于患者14采用准直的探测器组装件60或准直的照相机并且准直探测器组装件60或准直照相机在4个不同放射视图(A-D)处进行描绘。在一个这种布置中，顺序地采集图像数据，其中探测器组件旋转到不同放射位置(A-D)以在离散时间点处采集相应放射视图处的图像数据。在该组装件60中的准直器限制打击到探测器面板上的伽玛射线的角度范围(即，给定放射视图中打击到探测器面板上的伽玛射线基本上彼此平行)，因此辅助伽玛射线发射的定位。所以，在该图像采集配置中，准直探测器组装件90具有平行的视场62，其受限、不反转，并且不会随着距离而扩张，即不发散。
该布置与采用非平行准直(诸如，针孔准直器、扇束准直器、或锥束准直器)的探测器布置相反。例如，图3描绘了关于患者14的、处于不同放射视图(A-D)的一个或多个针孔照相机70。在一个这种布置中，顺序地采集图像数据，通过一个或多个针孔照相机70旋转到不同放射位置(A-D)以在离散时间点处采集相应放射视图处的图像数据。与图2中的平行准直布置相反，在描绘的针孔照相机70布置中，针孔照相机70具有源自给定视图角度的关联的非平行视场72，如相应虚线所示，其随着距离而发散。所以，可以意识到，针孔照相机70，如所描述的，以及其它非平行采集系统通常采集与非平行视场72的反转图像对应的锥形投影，视场72与相应照相机70关联。
在扇束和锥束准直器的使用方面，非平行视场72实际上是二维或三维地分别会聚到线或点上。在该情况下，焦线或者焦点可以位于患者的体积内。在对体积进行成像的计算机断层摄影(CT)中也存在类似情况。在一些情况下，CT成像器可以包括慢速旋转的机架，诸如C型臂。与二维探测器阵列关联的视场焦点是x射线源(例如，X射线电子管)。尽管本讨论主要集中于SPECT系统以提供有用的内容和易于可视化的示例，但是应当理解的是易受患者运动影响的其它类型成像模态，诸如CT、正电子发射断层摄影(PET)、磁共振成像(MRI)等等，也可以有利地采用本文中公开患者运动校正方法。
如在前所注意的，在检查过程期间，患者(或者患者的内部器官)可以关于采集成像几何形状移动，而与类型无关。同样地，由于探测器组件围绕患者的移动而引起的与感兴趣的区域或器官关联的成像几何形状变化，可能导致感知到的运动。在传统系统中，可能基于关于参考的投影平移位移的探测来进行该运动效果的校正。例如，重建的图像的前向投影可以与作为参考利用的在前投影进行比较，图像之间的差值可以归于平移位移。一旦被探测到，则该投影可以被向后平移到期望(即，无运动)的位置。该校正可以迭代地执行。
这些传统的运动校正足以适用于平行平移变量投影，诸如图2所示的采用探测器的平行准直的情况。然而，非平行的移动(shift)变量投影(例如，采用发散或会聚准直器或FOV的针孔照相机和或探测器组装件)可包括由投影的非平移变换而引起的运动分量。该非平移变换在没有数据三维分布知识的情况下无法进行校正。即，所采集投影的非平行方面导致所感知或所观察的运动或差值并不是一个方向或另一方向上的数据简单平移，而是替代形式的数据变换，诸如形状或尺寸上所感知的变化。例如，显而易见的，远离针孔准直器的器官刚性平移运动将会导致探测器上其图像尺寸的总体减少，而且器官的不同部分将会取决于其相对于针孔的精确空间位置而不同地失真。类似地，成像目标的任何运动(轴向或横向的)，都将导致所投影图像的非线性失真。
转到图4，描绘了甚至在非平行数据采集中(诸如图3的系统中所描述的那些)也能对运动效果进行校正的控制逻辑的流程图。尽管所描述的方法适于进行非平行系统中的运动校正，但是该方法也适用供在采用诸如图2所描绘的平行采集系统收集的数据中使用。
在所描绘的流程图100中，描绘了采集(框102)元素Gi的多个投影(G)104的集合的步骤。以不交叠的时间间隔(t)108，诸如20秒的时间间隔，典型地导出或生成每个投影。在一个实施例中，投影数据104的集合表示以长度为t的不交叠时间间隔进行的投影的顺序采集。
采集步骤同时包括空间变量和时间变量，二者通过系统几何形状106和时间间隔(t)108表示，并且二者分别描述了在采集过程的不同方面期间，探测器和所成像体积之间的空间和几何关系以及与系统的每个几何配置相关联的时间间隔。数据采集的系统几何形状106和关联的时间间隔108可以限定或用于生成系统矩阵(A)110，该系统矩阵描述生成信号的探测器元件和成像体积内的体素在特定时刻处的关系。在一个实施例中，系统矩阵110可以提供为表格(例如，相关表)或其它数据结构，其描述了特定时刻下、基于成像体积的给定体素的活性或强度(例如，发射的放射)而在探测器元件中将观察到的信号或值间的关系。即，系统矩阵描述了给定几何形状和给定时刻下，成像体积内的活性和探测器处期望的观测之间的关系。
在所描绘的实施例中，投影104的集合的每个元素(即，Gi)被重建(框114)以生成相应的轴向切片(T)116。在一个实施例中，重建过程基于如下系统矩阵110：
(1)A*Ti＝Gi
其中，A是系统矩阵，Gi是投影或投影104的集合的元素，以及Ti是基于Gi生成的轴向切片。
轴向切片116可以相对基线或者参照轴向切片进行配准(框120)，以生成多个配准的轴向切片122。在一个实施例中，采用带度量的平移或向量变换进行配准(度量诸如，互相关、互信息、最小均方等等)。在一个实施例中，轴向切片的元素Ti(其中i＞0)可以相对于第一或基准轴向切片T0进行配准。相对于基线或参照轴向切片的配准允许确定(框128)相应的变换向量TR130(trx、try、trz)，该变换向量对采集期间的每个时间间隔描述在三维空间中的元素或结构的平移(横向移动和/或旋转移动)。
对于在采集过程期间没有发生空间或时间平移的元素，可以对其执行组合(框134)以简化后续计算。然而，对于那些被确定为存在平移(横向或旋转移动)的元素，则可以采用具有给定平移偏置的所有投影的组合来生成投影的新集合(H)140(框138)。在一个该实施例中，新投影的数量是平移偏置的数量和原始投影数量之积。也就是说，投影数据可以基于移动的消失(即，相对参考值没有平移)和/或相同的移动而放在一起(bin together)，以使得将要基于给定平移而校正的所有投影可放在一起。
基于与新投影的每个集合H140关联的投影平移和持续时间，以及使用系统矩阵A(其中系统矩阵A将Gi映射到T，使得A*T＝G(参见等式1))，可生成更新的系统矩阵B144(框142)。例如，在一个实现中，更新的系统矩阵B144可以描述关系如下：
(2)B*T＝H
在一个实现中，更新的系统矩阵B144的生成可以通过在整个体素步骤中假设平移而进行简化。有效地，以这种方式，更新的系统矩阵被修正或更新以表示数据采集步骤中呈现的多种几何形状或相对照相机位置，以及基于时间和照相机几何形状来本质地存储(bin)对应观测的投影数据。
由于更新的系统矩阵144考虑到观测的运动和当观测到运动时对应的时间数据，因此投影数据104自身可以不必进行修正，因为通过更新的系统矩阵144的对应元素来提供必要的运动补偿。通过在重建过程中使用利用系统矩阵的方法，可以使用更新的系统矩阵144来重建整个投影数据集合以生成无运动或运动减少的图像，所述方法诸如最大似然期望最大化(MLEM)，有序子集期望最大化(OSEM)，块顺序规范化期望最大化(BSREM)，等等。具体地，甚至在涉及使用非平行探测方案(即，针孔照相机或发散或会聚准直方案)的数据采集情况中，也可以采用更新的系统矩阵144来重建无运动或运动减少的图像。
充分考虑在前的讨论，提供简化的示例来辅助如当前所设想的可视化运动和运动校正。转到图5，描绘了多针孔照相机图像采集过程期间的非期望患者运动的发生率。在该示例中，非期望的运动发生在时刻t1，使得在t0和t1之间的第一时间间隔期间由第一探测器A150和第二探测器B152采集的投影数据对应于处于第一位置处的患者。类以地，在t1和tT之间的第二时间间隔期间由第一探测器A150和第二探测器B152采集的投影图像数据对应于处于第二位置处的患者。考虑在前描述，可以意识到，在该简化示例中将导出四个不同数据集合：DA1对应于在t0和t1之间由第一探测器150采集的数据；DB1对应于在t0和t1之间由第二探测器152采集的数据；DA2对应于在t1和tT之间由第一控测器150采集的数据；以及DB2对应于在t1和tT之间由第二探测器152采集的数据。如所意识到的，由于该时间间隔内患者位置的变化，对于t0和tT之间由探测器150、152采集的整个数据集合的重建将会生成模糊图像。
依照在前的方法，在不同时间间隔处采集的数据集(即，对应于t0到t1的数据集DA1和DB1以及对应于t1到tT的数据集DA2和DB2)被分离地重建以获得两个平移图像：第一图像(P1)160和第二图像(P2)162。在执行该重建中，可以使用系统矩阵MA和MB来表示分别表示第一探测器150和第二探测器152，使得：
(3)(DA1)(MA)+(DB1)(MB)→P1；以及
(4)(DA2)(MA)+(DB2)(MB)→P2
依照在前描述的方法，由于患者或其他运动，第二图像P2162相对于图像P1160偏置。该第二图像P2162可以通过平移向量“Tr”进行平移，使得两图像正确地配准，即对齐，其中：
(5)(Tr)(P2)→P2’
一旦配准后，P1和P2’可以相加得到最终图像
(6)P1+P2’→P’
如在前所注意的，由于每个数据集包含的探测的伽玛事件较少，该在前已知的方法可以生成次优化结果，导致P1 160和P2 162具有较高程度的统计噪声。
应当注意到，迭代算法从某种意义上来说是数学非线性的，增加若干数据子集的重建结果并不等同于增加数据子集以及随后的重建。在线性重建算法(诸如滤波反投影(FBP))中，求和的顺序并不重要。因此，正确求和的数据子集迭代重建的图像质量可能优于分离地每个子集迭代重建后所得结果的求和结果。它是由于照相机的非平行特性而导致的变形，该特性阻止了数据子集的简单平移和求和，以及需要创造补偿系统矩阵来允许整个数据集合的迭代重建。
转到图6，以及依照某些本发明实施例，患者平移的参数Tr可以在用于运动校正的替代方法中使用。例如，在描绘的实现中，探测系统(即，第一探测器150和第二探测器152)实质地平移使得患者保持静态。应当理解的是，如本文中所使用的，平移可以是刚性平移或者横向移动、刚性旋转或者横向和旋转移动的组合。
在该示例中，这将导致获得探测器的两个集合(即，该示例中的四个虚拟探测器)，并且每个虚拟探测器的特征在于其坐标和曝光时间。在该示例中，四个虚拟探测器的特征可在于：虚拟探测器A1 170和B1 172在第一时间间隔t0到t1期间采集数据，而虚拟探测器A2’174和B2’176在第二时间间隔期间采集数据，以及A2’174和B2’176进行(-Tr)的平移，即负平移。对于特征在于坐标和曝光时间的虚拟探测器的使用，与每个虚拟探测器相关联的数据集可以描述为，数据集DA1对应于t0到t1的探测器A1 170；DB1对应于t0到t1的探测器B1 172；DA2对应于t1到tT的探测器A2’174；DB2对应于t1到tT的探测器B2 176。如所意识到的，数据集并不进行移动，而替代为恰当的虚拟探测器(例如，A2’和B2’)移动。
基于虚拟的探测系统，新的复合系统矩阵(即，更新的系统矩阵144)可以采用该示例的4个虚拟探测器进行表征。例如，新的复合系统矩阵可以包括系统矩阵MA、MA’、MB、和MB’，其中每个矩阵都考虑了针对每个间隔t0到t1和t1到tT的恰当平移或非平移的系统几何形状和恰当的采集时间。如上所讨论的，新的复合系统矩阵可用于重建整个数据集以获得改善的最终图像P”。
(7)(DA1)(MA)+(DA2)(MA’)+(DB1)(MB)+(DB2)(MB’)→P″
应当理解的是，尽管在前的示例仅仅与两个时间间隔相关来进行简要的解释，但是本发明公开的方法还可以应用到多于2个的时间间隔中。例如，在一个实现中，可以执行动作来识别与患者运动关联的多种时刻和基于观察的患者运动来构造恰当的时间间隔。在一个这样的实现中，t0到tT的总时间可以被分割为N个间隔，(例如0-dt，dt-2dt，2dt-3dt，...，(N-1)dt-T，其中dt＝T/N)。如上所讨论的，可以对每个间隔分离地执行重建，并且可以分析重建的图像(例如，通过与参考的配准)来识别运动实例。
如果仅仅存在患者运动的一种实例(例如，t(i)～dt*i t(i))，则图像移动Tr通过如下给定：
(8)Trl＝Tr2＝...Tr(i)＝0；
(9)Tr(i+1)～...～Tr(N)～Tr(motion)；
其中，Tr(motion)是在dt*i时刻的患者运动。由于其中仅仅存在一个运动实例，因此可以将总共采集的数据分割为两个间隔，0～dt*I和dt*i～T(即运动前数据和运动后数据)。备选地，在其它实现中，可以采用外部和/或独立运动探测机制来探测一个或多个患者运动实例。当发生运动的一个或多个时刻已知时，该过程可以按照如上所讨论的执行。
在实现的一个示例中，本方法可以应用到心脏病学领域。例如，在心脏压力测试(其中患者执行艰苦的体育锻炼来增加心率)后，心脏从其休息位置移动，以及经过恢复后又缓慢地返回其休息位置。在该实例下，Tr是时间函数。例如，Tr(在时刻t＝i*dt)通过Tr(dt*i)＝dTr*i给定，或者如果假设是非线生平移，则Tr(dt*i)＝dTr*i+ddTr*i*i。
在该心脏病示例中，与患者运动(在此为心脏运动)关联的时间可以被用于确定TR1，TR2，......TPN等等，其描述了每个时间间隔中心脏的横向运动和/或转动，其被标识为包括运动。一旦获知了对应的平移因素TR1，TR2，...TRN，则这些平移因素可以被拟合到在前等式中以确定dTr(以及可选的ddTr)。随后可以通过由Tr(dt*i)＝dTr*i或Tr(dt*i)dTr*i+ddTr*i*i给定的(非已知)平移重建新的复合系统矩阵。随后可以使用新的复合系统矩阵来重建整个图像数据集来生成改进的、运动校正图像。
本发明的技术效果包括重建体积的生成，其中运动影响被减少或消除。技术效果可以包括采用非平行探测器架构来采集投影数据和基于采集的投影数据来生成无运动或运动减少的图像。技术效果还可以包括生成更新的系统矩阵，其至少基于从测量的投影数据重建的轴向切片中所获得的变换信息。
本书面描述使用示例来公开包括最佳模式的本发明，并还使本领域技术人员能实践本发明，包括制作和使用任何装置或系统及执行任何结合的方法。本发明可取得专利的范围由权利要求定义，且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果此类其它示例具有与权利要求字面语言无不同的结构要素，或者如果它们包括与权利要求字面语言无实质不同的等效结构要素，则它们规定为在权利要求的范围之内。
  10   成像系统
  14   患者
  16   扫描器
  18   患者支架
  20   感兴趣的组织
  22   探测器结构
  24   准直器和闪烁器结构
  26   光电倍增管
  28   系统控制和处理电路
  30   原始数据处理电路
  32   处理电路
  34   控制电路/接口
  36   存储器电路
  38   接口电路
  40   操作员接口
  60   准直的探测器组装件
  62   平行视场
  70   针孔照相机
  72   非平行视场
 100   流程图
 102   采集投影数据
 104   设影数据
 106   系统几何形状
 108   时间间隔
 110   系统矩阵
 114   重建轴向切片
 116   轴向切片
 120   配准轴向切片
 122   配准的轴向切片
 128   确定平移向量
 130   平移向量
 134   组合没有平移的元素
 138   生成新投影
 140   新投影
 142   生成更新的系统矩阵
 144   更新的系统矩阵
  150   第一探测器A
  152   第二探测器B
  160   第一图像(P1)
  162   第二图像(P2)
  170   虚拟探测器A1
  172   虚拟探测器B1
  174   虚拟探测器A2’
  176   虚拟探测器B2’

Claims (14)

1.一种图像重建方法，包括如下动作：
在多个视图和时间间隔(108)处采集(102)关于成像体积的投影数据(104)的集合；
基于所述投影数据(104)的集合和与所述投影数据(104)的集合的所述采集关联的系统矩阵(110)，重建(114)多个切片；
配准(120)所述切片以生成多个变换向量，所述变换向量对所述投影数据(104)的集合的所述采集(102)期间的每个时间间隔(108)描述在三维空间中的平移；
基于配准(120)所述切片的所述动作来确定(128)一个或多个变换向量(130)；
基于所述一个或多个变换向量(130)和关联的时间间隔来生成(142)更新的系统矩阵(144)；以及
使用所述更新的系统矩阵(144)来重建运动校正的图像。
2.如权利要求1所述的图像重建方法，其中所述投影数据(104)的集合包括单光子发射计算机断层摄影(SPECT)投影数据的集合。
3.如权利要求1所述的图像重建方法，其中所述系统矩阵(110)描述了与所述投影数据(104)的集合的所述采集关联的不同成像位置处的系统几何形状(106)或时间间隔(108)中的一个或二者。
4.如权利要求1所述的图像重建方法，其中所述切片包括轴向切片(116)。
5.如权利要求1所述的图像重建方法，其中配准(120)所述切片包括将所述切片相对基线或参考切片配准。
6.如权利要求1所述的图像重建方法，包括基于配准(120)所述切片的所述动作对未确定存在平移偏置的元素进行组合(134)。
7.如权利要求1所述的图像重建方法，其中所述配准使用向量变换的平移。
8.如权利要求1所述的图像重建方法，其中所述更新的系统矩阵(144)对应于两个或多个虚拟探测器(170、172)，每个的特征在于位置和曝光时间。
9.如权利要求1所述的图像重建方法，其中使用非平行探测器几何形状来采集(102)所述投影数据(104)的集合。
10.如权利要求10所述的图像重建方法，其中所述非平行探测器几何形状与针孔照相机(70)、收敛准直的探测器或发散准直的探测器中的一个或多个关联。
11.一种图像分析系统，包括：
一个或多个处理组件(32)，其配置成：接收在不同视图和时间间隔处采集的关于成像体积的、所述成像体积的测量的投影(104)，以及运行存储在存储器(36)中的一个或多个可执行例程；
存储所述一个或多个可执行例程的所述存储器(36)，其中当所存储的例程被运行时，基于所述投影数据(104)的集合和与所述投影数据(104)的集合的所述采集关联的系统矩阵(110)来重建(114)多个切片；配准(120)所述切片以生成多个变换向量(130)，所述变换向量对所述投影数据(104)的集合的所述采集(102)期间的每个时间间隔(108)描述在三维空间中的平移，以及基于所述多个变换向量(130)和对应时间间隔(108)来生成(142)更新的系统矩阵(144)；以及
接口电路(38)，其配置成允许与所述图像分析系统的用户交互。
12.如权利要求11所述的图像分析系统，包括：
一个或多个探测器组装件，其适于探测患者(14)发射的放射，其中所述一个或多个探测器组装件探测非平行放射发射；
数据采集电路(30)，其配置成从所述一个或多个探测器组装件采集信号，其中所述测量的投影(104)是所采集的信号或从所述采集的信号中导出。
13.如权利要求12所述的图像分析系统，其中所述一个或多个探测器组装件包括针孔伽玛照相机(70)、收敛准直的探测器组装件、或发散准直的探测器组装件。
14.如权利要求11所述的图像分析系统，其中所述配准使用平移或向量变换。
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