CN104271045B - 具有正电子发射断层摄影中的散射的符合的衰减图 - Google Patents
具有正电子发射断层摄影中的散射的符合的衰减图 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104271045B CN104271045B CN201380023309.6A CN201380023309A CN104271045B CN 104271045 B CN104271045 B CN 104271045B CN 201380023309 A CN201380023309 A CN 201380023309A CN 104271045 B CN104271045 B CN 104271045B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- decay pattern
- scattering events
- distribution
- activity diagram
- event
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000002600 positron emission tomography Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 71
- 238000010586 diagram Methods 0.000 claims abstract description 54
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000004044 response Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 43
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims description 8
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims 1
- 239000011257 shell material Substances 0.000 description 18
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 16
- 229940121896 radiopharmaceutical Drugs 0.000 description 12
- 239000012217 radiopharmaceutical Substances 0.000 description 12
- 230000002799 radiopharmaceutical effect Effects 0.000 description 12
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 6
- 210000000038 chest Anatomy 0.000 description 6
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- 238000002591 computed tomography Methods 0.000 description 5
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 5
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 3
- 238000007476 Maximum Likelihood Methods 0.000 description 2
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 210000003813 thumb Anatomy 0.000 description 2
- 241001269238 Data Species 0.000 description 1
- 238000000342 Monte Carlo simulation Methods 0.000 description 1
- 238000012879 PET imaging Methods 0.000 description 1
- 235000011464 Pachycereus pringlei Nutrition 0.000 description 1
- 240000006939 Pachycereus weberi Species 0.000 description 1
- 235000011466 Pachycereus weberi Nutrition 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000005907 cancer growth Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000009206 nuclear medicine Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000008685 targeting Effects 0.000 description 1
- 230000001550 time effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T11/00—2D [Two Dimensional] image generation
- G06T11/003—Reconstruction from projections, e.g. tomography
- G06T11/005—Specific pre-processing for tomographic reconstruction, e.g. calibration, source positioning, rebinning, scatter correction, retrospective gating
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
- A61B6/02—Devices for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
- A61B6/03—Computerised tomographs
- A61B6/037—Emission tomography
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
- A61B6/52—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis
- A61B6/5205—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving processing of raw data to produce diagnostic data
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
- A61B6/52—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis
- A61B6/5258—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving detection or reduction of artifacts or noise
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/16—Measuring radiation intensity
- G01T1/161—Applications in the field of nuclear medicine, e.g. in vivo counting
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/16—Measuring radiation intensity
- G01T1/161—Applications in the field of nuclear medicine, e.g. in vivo counting
- G01T1/164—Scintigraphy
- G01T1/1641—Static instruments for imaging the distribution of radioactivity in one or two dimensions using one or several scintillating elements; Radio-isotope cameras
- G01T1/1647—Processing of scintigraphic data
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Pathology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Public Health (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Nuclear Medicine (AREA)
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
Abstract
一种成像系统(36)包括正电子发射断层摄影(PET)扫描器(38)以及一个或多个处理器(52)。所述正电子发射断层摄影(PET)扫描器(38)生成包括真实符合事件和散射事件的事件数据，所述事件数据包括响应线(LOR)的每个端点和每个端点的能量。所述一个或多个处理器(52)被编程以基于所述真实符合事件来生成(72)多个活动图和衰减图对，并且基于所述散射事件从所述多个活动图和衰减图对中选择(76)活动图和衰减图。
Description
技术领域
下文总体上涉及核医学成像。下文特别适于与正电子发射断层摄影中的估计衰减相结合，并将特别参考其加以描述。然而，应当理解，下文还适用于其他使用场合并且不一定限于前述应用。
背景技术
在正电子发射断层摄影(PET)中，放射性药物被施予向对象。当放射性药物在衰变中发射正电子时，正电子撞击附近的电子并在湮灭事件中发射方向相反的两个能量光子。光子的能量大约为511keV。所发射的光子由环形布置的探测器记录。真实符合事件几乎同时被测量并被用来确定光子从何处被发射。真实符合事件的发射路径被称为响应线(LOR)。利用飞行时间(TOF)PET，光子的每次撞击的时间能够被用来计算沿着用于更好估计所发射光子的点源的LOR的距离。由衰变的放射性药物发射的光子的量或数量被称为活动。
放射性药物被施予以识别诸如癌生长的特定新陈代谢活动的位置。放射性药物集中于靶向新陈代谢活动的区域。当靶向区域中的放射性药物衰变且发射光子时，基于所发射的光子来测量靶向区域的活动，并且由PET系统来重建图像。所重建的图像显示与放射性药物的实测活动对比的特定新陈代谢活动的区域。
然而，一些发射光子被吸收。衰减包括基于光子在其被探测之前必须行进通过的材料或物质而被吸收的光子。光子被吸收或没有被吸收。较密实的材料具有较大衰减并吸收较多光子。在测量撞击探测器的光子时，活动和衰减两者都是关键变量。具有大的衰减的大量活动在测量中能够表现得类似于具有较少衰减的较小活动。
衰减校正在一些系统中通过使用X射线计算机断层摄影(CT)得以解决。一些系统是组合或混合系统。CT系统可用于衰减校正，因为CT图像的强度与衰减强烈相关。例如，骨骼强度非常明亮且密实。骨骼具有更大衰减。然而，存在独立的PET系统并且对于将磁共振(MR)成像和PET成像组合更有兴趣，所述组合不包括CT。
利用独立的PET系统的衰减校正包括诸如最大似然期望最大化(MLEM)和活动和衰减的最大似然重建(MLAA)的算法。这些技术使用实测光子发射的真实符合以及活动和衰减的组合的迭代来试图收敛于估计活动和衰减两者的唯一解。这些技术有时受限制或需要额外的外部信息。例如，在存在衰减的环形对称的地方，例如头部，真实符合事件不提供信息来区别活动和衰减之间的差异。
一些发射光子被偏转或被康普顿散射。当光子被散射时，光子基于偏转角而损失能量。在典型PET系统中，将散射光子简单地排除。例如，实测的511keV光子的撞击建立第一光子。450keV的第二光子的几乎同时的撞击指示对应的但散射的光子。在大多数PET中，从进一步的处理中将两个事件排除。在一些PET系统中，如果能量接近于理论上的511keV，则在LOR的真实轨迹中存在不确定性。如果事件足够接近511keV，则LOR被用于重建以改进敏感性。具有离511keV较远的能量的其他更多散射光子事件被丢弃。
发明内容
下文公开了一种基于散射符合的新的且改进的衰减图，所述衰减图解决了以上提到的问题以及其他问题。
根据一个方面，一种成像系统包括正电子发射断层摄影(PET)扫描器以及一个或多个处理器。所述PET扫描器生成包括真实符合事件和散射事件的事件数据，并且所述事件数据包括响应线(LOR)的每个端点和每个端点的能量。所述一个或多个处理器被编程以基于所述真实符合事件来生成多个活动图和衰减图对，并且基于所述散射事件从所述多个活动图和衰减图对中选择活动图和衰减图。
根据另一方面，一种成像的方法包括接收包括真实符合事件和散射事件的事件数据，并且所述事件数据包括响应线(LOR)的每个端点和每个端点的能量。生成基于所述真实符合事件的多个活动图和衰减图对。基于所述散射事件从所述多个活动图和衰减图对中选择活动图和衰减图。
根据另一方面，一种图像处理系统包括正电子发射断层摄影(PET)事件数据列表以及一个或多个处理器。所述PET事件数据的列表包括多个非散射符合事件和散射符合事件，并且所述事件数据包括每个事件的端点和能量。所述一个或多个处理器被编程以根据散射事件来生成衰减图。所述一个或多个处理器还被编程以基于所述符合事件和所生成的衰减图来重建图像。
一个优点在于使用PET信息来估计衰减图。
另一优点包括易于使用现有的PET系统。
另一优点在于使用能够利用现有硬件收集的信息。
本领域技术人员在阅读并理解下文详细描述后，将认识到更进一步的优点。
附图说明
本发明可以采取各种部件和部件的布置，以及各种步骤和步骤的安排的形式。附图仅出于图示优选实施例的目的，并且不得被解释为对本发明的限制。
图1示意性地图示PET扫描器中的对称成像壳体的实施例；
图2示意性地图示基于散射事件来估计衰减的PET系统的实施例；
图3利用各种对称壳体实施例以图形方式图示散射事件的分布；
图4示出使用基于散射事件来估计衰减的实施例的一个方法的流程图；
图5示出使用仅基于散射来生成衰减图的实施例的一个方法的流程图。
具体实施方式
参考图1，示意性地图示PET扫描器中的对称成像壳体10的实施例。壳体被放置在探测器表面12内或者在PET扫描器的膛中。位于成像壳体10中心的是放射性药物14的点源。当所述放射性药物发射辐射并且所述辐射撞击材料时，湮灭事件发生。所述湮灭事件使得在相反方向上发射511keV能量的两个伽马光子。真实符合事件是所述光子在相反方向上无阻地行进到探测器表面12并建立两个端点16、18的事件。真实事件的行进线20是所述端点之间的线。
在壳体呈现均匀密度和厚度的情况下，衰减和散射发生。一些光子被吸收，这减少了对探测器撞击的数目或记录事件的数目。活动是实测的如由源发射的光子衰变的量。衰减起到减少事件的记录量的作用，因为光子没有到达探测器。对于对称成像壳体，所记录的光子通量是径向对称的并与A·e(-μ·d)成比例，其中，A是在点源处的活动，μ是线性衰减系数，并且d是壳体的厚度。由于死时间效应，真实符合率随着壳体半径而发生轻微变化，例如单调地且显著地大于统计波动水平。因为该项不涉及壳体的半径，所以壳体能够被放置在PET系统的膛内的任何地方，并且仅利用真实(511keV)事件不能够区分特定活动和衰减对。作为一个范例，对于壳体的任何内径以及任意尺度参数α>0，(A,μ,d)与(A,μ*α,d/α)的分布不能够被区分。在更一般项中，随着(A,μ,d)沿着所有实测的LOR而产生相同衰减路径积∫μ(s)ds的所有衰减分布是不可区别的，其中，s是沿着LOR的参数。这种情况被称作衰减自串扰。另外，(A,μ,d)与(A*e((α-1)*μ*d,μ*α,d)也是不可区别的。后者被称作活动与衰减之间的串扰并且已经在临床实例中被认识到并被观察到并且被解决为活动或衰减中的恒定未知偏移。衰减自串扰以及活动与衰减之间的串扰使用散射事件的量、分布以及属性得以解决。
散射事件22在光子撞击诸如壳体的材料并以具有能量损失的角24偏转时发生。代替沿着原始发射路径撞击端点18，光子偏转并撞击不同的端点26。所记录的端点16、26形成响应线(LOR)28。LOR角30被计算为行进的原始线20与所记录的端点之间的角。所述事件被称为散射，因为偏转光子的在端点26处记录的能量小于511keV，例如为508keV或更低。
图2示意性地图示基于散射事件来估计衰减的PET系统36的实施例。所述系统包括PET扫描器38。PET扫描器38具有接收对象的环形开口40或膛。对象由诸如床或卧榻的对象支撑物43支撑。放射性药物被施予给对象，并且对象被放置在扫描器的开口40或膛中。所述开口或所述膛排列有探测器42，探测器42探测从对象发射的光子。所述PET扫描器包括符合处理器44。当每个光子撞击探测器时，符合处理器44将撞击的时间、能量以及位置记录在存储器46中。撞击的记录列表例如以列表模式被存储在存储器中。符合处理器能够向存储器提供时间和能量选通或过滤以识别散射事件和非散射事件。散射事件被包括在存储器中。例如，将与大约511keV的另一撞击配对的具有190keV到509keV之间的能量的事件包括在内将包括散射LOR。在选通参数中调节能量敏感度或由于探测器造成的损失。另一选通参数能够包括诸如大于或等于4.2°的LOR角。将所述扫描器和所述存储器连接到网络48以进行事件数据的存储和检索。所述存储能够包括软件存储和图像存储。
所述系统包括工作站50。工作站50连接到网络48。工作站50包括电子处理器或电子处理设备52、至少一个输入设备54以及显示器56，显示器56显示图、图像、菜单、面板以及用户控制。至少一个输入设备54输入医疗保健从业者选择。工作站50能够包括一组计算机、一组处理器、(一个或多个)台式计算机、笔记本电脑、平板电脑、移动计算设备、智能手机等。所述输入设备能够是键盘、鼠标、扩音器等。
活动图和衰减图生成器58输入事件数据并生成活动图和衰减图对。所述对能够包括基于事件数据的类似的分布。活动图和衰减图生成器从所述事件数据过滤出真实非散射符合对以生成图对。算法能够包括MLAA、MLEM等。
在备选实施例中，活动图和衰减图生成器58仅根据散射来直接生成衰减图。对于每个LOR，基于散射光子的能量使用克莱因-仁科公式或诸如XCOM的散射截面数据库来计算康普顿角。根据LOR的端点和康普顿角来计算可能的散射点的表面。在能量已知的范围内，每个可能的散射点位于通过LOR端点的一系列圆弧上。由于能量值中的特定不确定性，可能的散射点的表面变成可能的散射点的体积。根据几何考虑和其他先验信息来计算每个散射点的似然。在反投影步骤中，将所有LOR的似然贡献相加。能够基于克莱因-仁科公式和几何信息再次加权每个LOR。例如在滤波反投影(FBP)方法中，接着能够进行任选的滤波以生成衰减图。也预见到使用非散射事件以及散射事件。
模拟器60输入所述多个图对并模拟能够生成每个图对的散射事件的分布(经模拟的列表模式数据)。通过比较器62将散射事件的经模拟的分布与来自列表模式存储器的散射事件的实际分布相比较。或者，比较器能够将所述分布分解成组成分量，例如通过将每个体素作为点源。基于最小平方最小化将所述分布与实际分布相比较以选择最适合的活动图和衰减图对。基于散射事件的活动图和衰减图对的选择解决包括类似的分布的所生成的对之间的串扰或自串扰。
重建单元64基于所选择的衰减图和事件数据来重建一幅或多幅图像。在仅根据散射直接来生成衰减图的实施例中，所生成的衰减图是所选择的衰减图。事件数据被过滤以在重建中移除散射事件并输入真实符合LOR。所选择的衰减图在重建期间提供衰减校正。或者，所述活动图能够被重建为表示对象中的放射性药物或新陈代谢活动的存在的一幅或多幅图像。
符合处理器44、活动图和衰减图生成器58、模拟器60、比较器62以及重建单元64适当地由诸如工作站50的电子处理器或电子处理设备52的一个或多个电子数据处理设备，或者由通过网络48与工作站50有效连接的基于网络的服务器计算机等来实现。此外，所公开的活动图和衰减图生成和选择技术适当地使用存储了由电子数据处理设备可读且由所述电子数据处理设备可执行以执行所公开的活动图和衰减图生成和选择技术的指令(例如，软件)的非暂态存储介质来实施。
如本文所使用的“计算机可读存储介质”包括可以存储可由计算设备的处理器执行的指令的任何有形存储介质。可以将所述计算机可读存储介质称为计算机可读非暂态存储介质。也可以将所述计算机可读存储介质称为有形计算机可读介质。在一些实施例中，计算机可读存储介质还能够存储能够由计算设备的处理器访问的数据。计算机可读存储介质的范例包括但不限于：软盘、磁硬盘驱动器、固态硬盘、闪速存储器、USB拇指驱动器、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、光盘、磁光盘以及处理器的寄存器文件。光盘的范例包括压缩盘(CD)和数字通用盘(DVD)，例如CD-ROM、CD-RW、CD-R、DVD-ROM、DVD-RW或DVD-R盘。术语计算机可读存储介质还指计算机设备能够经由网络或通信链路访问的各种类型的记录介质。例如，可以在调制解调器上、在因特网上或在局域网上检索数据。对计算机可读存储介质的引用应当被解读为能够是多个计算机可读存储介质。一个或多个程序的各种可执行部分可以被存储在不同位置中。所述计算机可读存储介质例如可以是相同计算机系统内的多个计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质还可以是分布于多个计算机系统或计算设备当中的计算机可读存储介质。
“存储器”是计算机可读存储介质的范例。计算机存储器是可由处理器直接访问的任何存储器。计算机存储器的范例包括但不限于：RAM存储器、寄存器以及寄存器文件。对“计算机存储器”或“存储器”的引用应当被解读为能够是多个存储器。所述存储器例如可以是相同计算机系统内的多个存储器。所述存储器还可以是分布于多个计算机系统或计算设备当中的多个存储器。
“计算机存储设备”或“存储设备”是计算机可读存储介质的范例。计算机存储设备是任何非暂态计算机可读存储介质。计算机存储设备的范例包括但不限于：硬盘驱动器、USB拇指驱动器、软盘驱动器、智能卡、DVD、CD-ROM以及固态硬盘驱动器。在一些实施例中，计算机存储设备还可以是计算机存储器，反之亦然。对“计算机存储设备”或“存储设备”的引用应当被解读为能够是多个存储设备。所述存储设备例如可以是相同计算机系统或计算设备内的多个存储设备。所述存储设备还可以是分布于多个计算机系统或计算设备当中的多个存储设备。
如本文所使用的“处理器”包含能够执行程序或机器可执行指令的电子部件。对包括“处理器”的计算设备的引用应当被解读为能够包含超过一个处理器或处理核。处理器例如可以是多核处理器。处理器还可以指处于单个计算机系统内或分布于多个计算机系统当中的处理器的集合。术语计算设备还应当被解读为能够指每者均包括一个或多个处理器的计算设备的集合或网络。许多程序具有其由多个处理器执行的指令，所述多个处理器可以处于相同计算设备内或者所述多个处理器甚至可以跨多个计算设备分布。
如本文所使用的“显示器”或“显示设备”包括适于显示图像或数据的输出设备或用户接口。显示器可以输出视觉数据、音频数据和/或触觉数据。显示器的范例包括但不限于：计算机监视器、电视屏幕、触摸屏、触觉电子显示器、盲文屏幕、阴极射线管(CRT)、存储管、双稳态显示器、电子纸、矢量显示器、平板显示器、真空荧光显示器(VF)、发光二极管(LED)显示器、电致发光显示器(ELD)、等离子体显示板(PDP)、液晶显示器(LCD)、有机发光二极管显示器(OLED)、投影仪以及头戴式显示器。
图3利用各种对称壳体实施例以图形方式图示散射事件的分布。每个直方图是针对诸如大约10cm均匀厚并且半径为以5cm为步长的5cm到40cm的壳体的散射事件分布的直方图。对于真实符合事件，活动图和衰减图不区分壳体尺寸之间的差异。然而，对于散射事件，这些分布能够被用来确定壳体尺寸或在多个可能的活动图和衰减图对之间进行区分。
直方图的分布中的差异图示散射事件怎样提供额外的信息来解决自串扰。类似的备选配置能够图示怎样通过改变点源的活动和诸如沿着所有LOR的路径积分的衰减两者来解决活动与衰减的串扰。第一直方图包括针对小的(r＝5cm)壳体的散射事件的分布。基于针对相同采集时间(例如120秒)收集的跨多个LOR角的所记录的能量水平来示出所述分布。小的壳体示出随着LOR角增加具有较缓斜率的较宽分布。随着壳体尺寸增加，所述分布随着LOR角增加以更陡斜率而变窄。基于散射事件的实际分布，所述分布提供信息以解决基于真实符合事件来生成的活动图与衰减图对之间的串扰和自串扰不明确性。
图4示出使用基于散射事件来估计衰减的实施例的一个方法的流程图。在步骤70中，采集事件数据。对象被施予放射性药物并被放置在扫描器的膛或开口中的对象支撑物上。当放射性药物衰变时，发射正电子，并且正电子引起湮灭事件，光子对被发射。所发射的光子被探测器记录为撞击。当探测器探测撞击时，事件对和每个事件的能量被符合处理器记录在列表模式存储器中。符合处理器将散射事件和真实符合事件包括在列表模式存储器中。
在步骤72中，活动图和衰减图生成器从列表模式存储器接收列表模式数据并生成多个活动图和衰减图对。所述对能够使用诸如MLAA、MLEM等的算法得以生成。所述算法使用从列表模式存储器过滤的真实符合事件。
在步骤74中，模拟器基于多个活动图和衰减图对来模拟(例如蒙特卡洛模拟)散射事件的一个或多个分布。如果存在，飞行时间(TOF)能够提供额外的信息，所述额外的信息能够补充从散射事件的分布导出的信息或被用来减少模拟的量。在步骤76中，将散射事件的经模拟的分布与从列表模式数据过滤的散射事件的实际分布相比较，或者将散射事件的经模拟的分布拟合于从列表模式数据过滤的散射事件的实际分布，以选择最适合的活动图和衰减图。选择过程解决串扰和自串扰问题并为所生成的活动图和衰减图对提供收敛解。
在步骤78中，由重建单元重建一幅或多幅图像。重建单元使用经过滤的真实符合事件和所选择的衰减图来重建一幅或多幅图像。所述图像能够包括2D投影、2D切片或3D体积。或者，重建单元能够根据所选择的活动图和衰减图对的活动图来重建。所述一幅或多幅图像被显示在工作站的显示器56或另一显示器上。
参考图5，在另一实施例中，仅基于散射来生成衰减图。在步骤80中，对于每个LOR，根据散射光子的能量使用克莱因-仁科公式或诸如XCOM的散射截面数据库来计算康普顿角。在步骤82中，根据LOR的端点和康普顿角来计算可能的散射点的表面。在能量已知的范围内，每个可能的散射点位于通过LOR端点的一系列圆弧上。由于能量值中的特定不确定性，所以可能的散射点的表面变成可能的散射点的体积。在步骤84中，根据几何考虑和其他先验信息来计算每个散射点的似然。能够基于克莱因-仁科公式和几何信息再次加权每个LOR。在步骤86中，例如在滤波反投影(FBP)方法中，将滤波和反投影应用到每个LOR的似然分布以生成衰减图和图像。也预见到使用非散射事件以及散射事件。
根据所有事件而重建的经衰减校正的图像能够包括根据真实和光峰散射而重建的标准图像，包括散射校正等，但还能够并入额外的散射事件。
应认识到，结合本文呈现的特定示范性实施例，特定结构和/或功能特征被描述为并入所定义的元件和/或部件中。然而，可以预见的是，为了相同或类似的益处，这些特征也可以在适当情况下以其他方式被并入到其他元件和/或部件中。还应认识到，可以适当地有选择地采用示范性实施例的不同方面，以实现适于期望应用的其他备选实施例，因此其他备选实施例实现了并入其中的这些方面的各自优点。
还应认识到，本文描述的特定元件或部件可以具有经由硬件、软件、固件或其组合适当地实施的其功能。另外，应认识到，本文描述为被包含在一起的特定元件在适当情况下可以是独立元件或以其他方式被分开。类似地，描述为由一个特定元件实现的多个特定功能可以由独立作用以实现个体功能的多个不同元件来实现，或者特定个体功能可以被分开并由共同作用的多个不同元件来实现。或者，可以在适当情况下物理地或功能地组合本文以其他方式描述和/或示出为彼此不同的一些元件或部件。
简言之，已经参考优选实施例阐述了本说明书。明显地，其他人在阅读并理解本说明书后可以进行修改和变化。旨在将本发明解释为包括所有这样的修改和变化，只要它们落入权利要求书或其等价要件的范围内。也就是说，应认识到，以上公开的各方面与其他特征和功能或其备选可以按期望组合到许多其他不同的系统或应用中，并且同时，本领域技术人员随后可以做出类似地旨在由权利要求书包含的各种当前未预见到或未预料到的其中的备选、修改、变型或改进。
Claims (19)
1.一种成像系统(36)，包括：
正电子发射断层摄影(PET)扫描器(38)，其生成包括真实符合事件和散射事件的事件数据，所述事件数据包括响应线(LOR)的每个端点和每个端点的能量；以及
一个或多个处理器(52)，其被编程以：
基于所述真实符合事件来生成(72)多个活动图和衰减图对；并且
基于所述散射事件从所述多个活动图和衰减图对中选择(76)一活动图和衰减图对。
2.根据权利要求1所述的成像系统(36)，其中，所述一个或多个处理器(52)还被编程以：
基于所述多个活动图和衰减图对中的每个来模拟(74)至少所述散射事件的分布；
基于经模拟的散射事件的分布与从记录的散射事件而构建的记录的散射事件的分布之间的比较来选择(76)所述活动图和衰减图对。
3.根据权利要求2所述的成像系统(36)，其中，所述一个或多个处理器(52)还被编程以：
基于端点位置将散射事件的分布分解成衰减分量。
4.根据权利要求1-3中的任一项所述的成像系统(36)，其中，所述一个或多个处理器(52)还被编程以：
基于以下中至少一项来重建(78)图像：
所述真实符合事件和所选择的活动图和衰减图对中的衰减图；或
所选择的活动图和衰减图对中的活动图。
5.根据权利要求1-3中的任一项所述的成像系统(36)，其中，所述多个活动图和衰减图对包括基于所述真实符合事件的类似的分布。
6.根据权利要求3所述的成像系统(36)，其中，所述分解包括作为活动的点源的体素。
7.根据权利要求2-3中的任一项所述的成像系统(36)，其中，散射事件的所述分布包括计算的偏转角。
8.根据权利要求2-3中的任一项所述的成像系统(36)，其中，散射事件的所述分布包括偏转角的偏移的发生频率。
9.根据权利要求1-3中的任一项所述的成像系统(36)，其中，散射事件包括190keV到509keV之间的能量和大于或等于4.2°的响应线(LOR)偏转。
10.一种成像的方法，包括：
接收(70)包括真实符合事件和散射事件的事件数据，所述事件数据包括响应线(LOR)的每个端点和每个端点的能量；
基于所述真实符合事件来生成(72)多个活动图和衰减图对；以及
基于所述散射事件从所述多个活动图和衰减图对中选择(76)一活动图和衰减图对。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括：
基于所述多个活动图和衰减图对中的每个来模拟(74)至少所述散射事件的分布；以及
基于经模拟的散射事件的分布与从记录的散射事件而构建的记录的散射事件的分布之间的比较来选择(76)所述活动图和衰减图对。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括：
基于端点位置将散射事件的分布分解成衰减分量。
13.根据权利要求10-12中的任一项所述的方法，还包括：
基于以下中的至少一项来重建(78)图像：
所述真实符合事件和所选择的活动图和衰减图对中的衰减图；或
所选择的活动图和衰减图对中的活动图。
14.根据权利要求10-12中的任一项所述的方法，其中，散射事件的分布包括计算的偏转角。
15.一种成像的装置，包括：
用于接收包括真实符合事件和散射事件的事件数据的模块，所述事件数据包括响应线(LOR)的每个端点和每个端点的能量；
用于基于所述真实符合事件来生成多个活动图和衰减图对的模块；以及
用于基于所述散射事件从所述多个活动图和衰减图对中选择一活动图和衰减图对的模块。
16.根据权利要求15所述的装置，还包括：
用于基于所述多个活动图和衰减图对中的每个来模拟至少所述散射事件的分布的模块；以及
用于基于经模拟的散射事件的分布与从记录的散射事件而构建的记录的散射事件的分布之间的比较来选择所述活动图和衰减图对的模块。
17.根据权利要求16所述的装置，还包括：
用于基于端点位置将散射事件的分布分解成衰减分量的模块。
18.根据权利要求15-17中的任一项所述的装置，还包括：
用于基于以下中的至少一项来重建图像的模块：
所述真实符合事件和所选择的活动图和衰减图对中的衰减图；或
所选择的活动图和衰减图对中的活动图。
19.根据权利要求15-17中的任一项所述的装置，其中，散射事件的分布包括计算的偏转角。
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201261642730P | 2012-05-04 | 2012-05-04 | |
| US61/642,730 | 2012-05-04 | ||
| US201261661455P | 2012-06-19 | 2012-06-19 | |
| US61/661,455 | 2012-06-19 | ||
| PCT/IB2013/053181 WO2013164731A1 (en) | 2012-05-04 | 2013-04-23 | Attenuation map with scattered coincidences in positron emission tomography |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104271045A CN104271045A (zh) | 2015-01-07 |
| CN104271045B true CN104271045B (zh) | 2018-10-02 |
Family
ID=48539336
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201380023309.6A Expired - Fee Related CN104271045B (zh) | 2012-05-04 | 2013-04-23 | 具有正电子发射断层摄影中的散射的符合的衰减图 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9734600B2 (zh) |
| EP (1) | EP2844148B1 (zh) |
| JP (1) | JP6235564B2 (zh) |
| CN (1) | CN104271045B (zh) |
| RU (1) | RU2014148796A (zh) |
| WO (1) | WO2013164731A1 (zh) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2620862C2 (ru) * | 2012-05-21 | 2017-05-30 | Конинклейке Филипс Н.В. | Быстрая оценка рассеяния при реконструкции посредством позитронно-эмиссионной томографии |
| WO2014074666A1 (en) * | 2012-11-07 | 2014-05-15 | Massachusetts Institute Of Technology | Inter-detector scatter enhanced emission tomography |
| US11058371B2 (en) * | 2013-10-30 | 2021-07-13 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Simultaneous attenuation and activity reconstruction for positron emission tomography |
| JP6685302B2 (ja) | 2014-12-12 | 2020-04-22 | ザ ユニバーシティー コート オブ ザ ユニバーシティー オブ エジンバラＴｈｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｃｏｕｒｔ Ｏｆ Ｔｈｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｏｆ Ｅｄｉｎｂｕｒｇｈ | 陽電子断層撮像法のデータの処理方法および装置 |
| CN107635469B (zh) * | 2015-05-19 | 2021-04-20 | 皇家飞利浦有限公司 | 基于pet系统中的散射符合的衰减图的估计 |
| WO2016197127A1 (en) * | 2015-06-04 | 2016-12-08 | Rensselaer Polytechnic Institute | Attenuation map reconstruction from tof pet data |
| CN105193442B (zh) * | 2015-09-17 | 2018-12-25 | 沈阳东软医疗系统有限公司 | 一种pet扫描时间的确定方法和装置 |
| CN108351424B (zh) | 2015-11-19 | 2021-08-31 | 株式会社岛津制作所 | 放射线断层摄影装置 |
| US11354832B2 (en) * | 2017-05-01 | 2022-06-07 | Koninklijke Philips N.V. | Generation of accurate hybrid datasets for quantitative molecular imaging |
| CN110602992B (zh) * | 2017-05-04 | 2023-10-03 | 皇家飞利浦有限公司 | 使用涉及来自瞬发γ正电子发射器的高能级联γ的符合对正电子发射断层摄影（PET）的计时校准 |
| WO2018220686A1 (ja) * | 2017-05-29 | 2018-12-06 | 株式会社島津製作所 | 吸収係数画像推定方法、吸収係数画像推定プログラム並びにそれを搭載したポジトロンｃｔ装置 |
| US10438378B2 (en) | 2017-08-25 | 2019-10-08 | Uih America, Inc. | System and method for determining an activity map and an attenuation map |
| US11234667B2 (en) * | 2017-09-14 | 2022-02-01 | Koninklijke Philips N.V. | Scatter correction using emission image estimate reconstructed from narrow energy window counts in positron emission tomography |
| CN111588399B (zh) * | 2020-05-27 | 2023-05-16 | 上海联影医疗科技股份有限公司 | 医学成像设备状态监控的方法、设备和计算机设备 |
| WO2022015834A1 (en) * | 2020-07-14 | 2022-01-20 | Yale University | Ct-free attenuation correction for spect using deep learning with imaging and non-imaging information |
| US20220130079A1 (en) * | 2020-10-23 | 2022-04-28 | Siemens Medical Solutions Usa, Inc. | Systems and methods for simultaneous attenuation correction, scatter correction, and de-noising of low-dose pet images with a neural network |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6310968B1 (en) * | 1998-11-24 | 2001-10-30 | Picker International, Inc. | Source-assisted attenuation correction for emission computed tomography |
| JP4659962B2 (ja) * | 2000-10-04 | 2011-03-30 | 株式会社東芝 | 核医学診断装置 |
| JP3925278B2 (ja) * | 2002-04-04 | 2007-06-06 | 株式会社島津製作所 | 核医学イメージング装置 |
| US7414246B2 (en) * | 2006-01-03 | 2008-08-19 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Achieving accurate time-of-flight calibrations with a stationary coincidence point source |
| CN101849247B (zh) * | 2007-11-09 | 2013-11-27 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 用于生成衰减图的设备和方法 |
| JP4836094B2 (ja) * | 2008-06-18 | 2011-12-14 | 株式会社日立製作所 | 核医学撮像装置およびその初期散乱位置判定方法 |
| US8218848B2 (en) | 2008-07-23 | 2012-07-10 | Siemens Aktiengesellschaft | System and method for the generation of attenuation correction maps from MR images |
| US9453922B2 (en) * | 2008-09-09 | 2016-09-27 | Multi-Magnetics Incorporated | System and method for correcting attenuation in hybrid medical imaging |
| US8384036B2 (en) * | 2008-09-11 | 2013-02-26 | Siemens Medical Solutions Usa, Inc. | Positron emission tomography (PET) imaging using scattered and unscattered photons |
| US8017914B2 (en) | 2008-11-13 | 2011-09-13 | General Electric Company | Method and system for scatter correction |
| EP2433261B1 (en) | 2009-05-20 | 2014-03-05 | Koninklijke Philips N.V. | Continuous time-of-flight scatter simulation method |
| US8299438B2 (en) * | 2009-07-16 | 2012-10-30 | Siemens Medical Solutions Usa, Inc. | Model based estimation of a complete or partial positron emission tomography attenuation map using maximum likelihood expectation maximization |
| US8620053B2 (en) | 2009-11-04 | 2013-12-31 | Siemens Medical Solutions Usa, Inc. | Completion of truncated attenuation maps using maximum likelihood estimation of attenuation and activity (MLAA) |
| EP3010418B1 (en) * | 2014-06-21 | 2019-09-11 | O.N. Diagnostics, LLC | Quantitative phantomless calibration of computed tomography scans |
-
2013
- 2013-04-23 CN CN201380023309.6A patent/CN104271045B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2013-04-23 JP JP2015509532A patent/JP6235564B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2013-04-23 WO PCT/IB2013/053181 patent/WO2013164731A1/en active Application Filing
- 2013-04-23 RU RU2014148796A patent/RU2014148796A/ru unknown
- 2013-04-23 US US14/396,398 patent/US9734600B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2013-04-23 EP EP13726301.8A patent/EP2844148B1/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104271045A (zh) | 2015-01-07 |
| EP2844148B1 (en) | 2019-10-09 |
| EP2844148A1 (en) | 2015-03-11 |
| RU2014148796A (ru) | 2016-06-27 |
| JP6235564B2 (ja) | 2017-11-22 |
| US9734600B2 (en) | 2017-08-15 |
| JP2015519555A (ja) | 2015-07-09 |
| WO2013164731A1 (en) | 2013-11-07 |
| US20150098640A1 (en) | 2015-04-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104271045B (zh) | 具有正电子发射断层摄影中的散射的符合的衰减图 | |
| Nakazato et al. | Myocardial perfusion imaging with a solid-state camera: simulation of a very low dose imaging protocol | |
| CN105431884B (zh) | 用于对图像中的级联伽马进行解释和建模的方法 | |
| Andreyev et al. | Fast image reconstruction for Compton camera using stochastic origin ensemble approach | |
| US9659389B2 (en) | Fast scatter estimation in pet reconstruction | |
| CN106415317B (zh) | 单光子发射计算机化断层摄影术中的多个发射能量 | |
| CN107635469A (zh) | 基于pet系统中的散射符合的衰减图的估计 | |
| Silva‐Rodríguez et al. | Correction for FDG PET dose extravasations: Monte Carlo validation and quantitative evaluation of patient studies | |
| Rault et al. | Fast simulation of yttrium‐90 bremsstrahlung photons with GATE | |
| CN110023999A (zh) | 发射和透射断层摄影中的交互式目标超快重建 | |
| Qin et al. | The impact of deformable image registration methods on dose warping | |
| CN106659452B (zh) | 在定量单光子发射计算机断层扫描中利用多个光电峰的重构 | |
| Cade et al. | Use of measured scatter data for the attenuation correction of single photon emission tomography without transmission scanning | |
| CN109887048A (zh) | Pet散射校正方法、图像重建方法、装置及电子设备 | |
| Yang et al. | The impact of audio‐visual biofeedback on 4D PET images: results of a phantom study | |
| Fahey et al. | Use of Monte Carlo techniques in nuclear medicine | |
| Pandey et al. | Characterization of parallel-hole collimator using Monte Carlo Simulation | |
| Andreyev et al. | EM reconstruction of dual isotope PET using staggered injections and prompt gamma positron emitters | |
| Cuddy‐Walsh et al. | Patient‐specific estimation of spatially variant image noise for a pinhole cardiac SPECT camera | |
| O'Doherty et al. | Three dosimetry models of lipoma arborescens treated by 90Y synovectomy | |
| Dietze et al. | Nuclear imaging with an x‐ray flat panel detector: A proof‐of‐concept study | |
| CN109480892A (zh) | 一种图像的生成方法 | |
| Hamza-Lup et al. | Online external beam radiation treatment simulator | |
| Dietze et al. | Adaptive scan duration in SPECT: Evaluation for radioembolization | |
| Yang et al. | Reducing scan time in 177Lu planar scintigraphy using convolutional neural network: A Monte Carlo simulation study |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20181002 Termination date: 20200423 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |