CN106415317B - 单光子发射计算机化断层摄影术中的多个发射能量 - Google Patents

Abstract

利用多个发射能量执行单光子发射计算机化断层摄影术（SPECT）。对于定量或定性SPECT，对针对不同能量范围处的发射的图像形成过程单独地建模（44,46,48,50）。在重构中使用对应于不同能量范围的不同散射、不同衰减和/或不同准直器‑检测器响应模型。

Description

单光子发射计算机化断层摄影术中的多个发射能量

相关申请

本专利文档在35 U.S.C. § 119（e）之下要求享有2014年6月13日提交的临时美国专利申请序列号62/011,628的提交日的利益，该临时美国专利申请由此通过引用被并入。

背景技术

本实施例涉及单光子发射计算机化断层摄影术（SPECT）。SPECT成像使用放射性同位素或放射性示踪物来确定患者内的生理功能。例如，测量由身体中的组织对放射性示踪物的摄入。检测来自放射性示踪物的发射。从所检测到的发射重构活性浓度（来自不同位置的放射性示踪物的浓度）。

对于定量SPECT成像，期望活性浓度和摄入值的可靠（既精确又准确）的估计。在给定SPECT中的各种建模和未知量的情况下，定量SPECT的一般使用已经受限。例如，定量SPECT仅在针对具有单个发射能量的Tc-99m的工业中实现。具有多个发射的放射性核素（例如I-123、Lu-177和In-111）的定量成像或多个示踪物的同时成像（例如针对Tc-99m MIBI和I-123 MIBG的心脏成像）可能在核医学中具有重要应用，但是不同能量处的发射可能使成像降级。

发明内容

作为介绍，以下描述的优选实施例包括用于具有多个发射能量的单光子发射计算机化断层摄影术（SPECT）的方法、系统和非暂时性计算机可读介质，所述多个发射能量包括诸如Lu-177之类的离散能量峰和诸如用于Y-90的韧致辐射成像之类的连续能量谱二者。对于定量或定性SPECT，对不同能量处的发射单独建模。在系统矩阵或前向投影仪中使用不同能量范围、具有对应不同散射的窗口、不同衰减和/或不同准直器-检测器响应函数模型。

在第一方面中，提供一种用于具有多个发射能量的SPECT的方法。SPECT检测器检测来自患者的发射，其中发射在不同能量范围处。SPECT系统利用包括对应于不同能量范围中的每一个的散射、衰减和准直器-检测器响应的效应的模型的图像形成过程的建模来从表示发射的投影数据重构患者或患者的部分。从重构生成患者或患者的部分的图像。

在第二方面中，一种非暂时性计算机可读存储介质具有存储其中的表示由经编程的处理器可执行以用于具有多个发射能量的SPECT的指令的数据。存储介质包括指令以用于对患者的SPECT成像中的第一发射能量范围的效应建模、对患者的SPECT成像中的第二发射能量范围的效应建模（第二发射能量范围不同于第一发射能量范围），并且使用第一和第二发射能量范围二者的效应的建模来生成患者的图像。

在第三方面中，提供一种用于具有多个发射能量的SPECT的系统。SPECT系统具有用于检测发射的检测器。处理器配置成利用单独处置发射的两个或更多发射能量范围的模型来形成图像。显示器配置成显示图像。

本发明由随附权利要求限定，并且没有本章节中的内容应当被理解为对那些权利要求的限制。本发明另外的方面和优点在下文结合优选实施例来讨论，并且稍后可以被单独或组合地要求保护。

附图说明

组件和附图未必按照比例，而是将重点放在说明本发明的原理上。而且，在图中，相同的参考标记贯穿不同视图而指代对应部分。

图1是用于具有多个发射能量的SPECT成像的方法的一个实施例的流程图；

图2是用于多个发射能量的迭代SPECT重构中的图像形成过程的模型的表示；以及

图3是根据一个实施例的用于具有多个发射能量的SPECT成像的系统的框图。

具体实施方式

为了对图像形成过程进行精确建模，不同模型用于光子的不同“类别”。光子通过其发射能量、其检测能量和/或光子是否在患者中散射来分类。根据预先选择的发射能量范围、采集能量窗口和/或光子在采集期间经历的特定物理学过程（例如光子是否在患者中散射）来选择特定模型。

对于发射多个离散能量峰的放射性核素，一个模型可以应用于一个发射峰或者若干峰的组合。例如，对于Lu-177，除了113keV和208keV处的两个主峰之外，存在250keV和321keV处的另外两个次峰（minor peak）。在这两个次峰周围可以不提供采集能量窗口，但是次峰的能量仍旧可以贡献于两个主峰周围的两个采集能量窗口。在图2的示例中，发射能量范围E2可以仅包括208keV，或者可替换地，可以包括三个峰（208, 250和321keV）。

SPECT检测器检测来自患者的发射。发射具有多个离散的能量峰（例如Lu-177）或连续的能量谱（例如Y-90韧致辐射光子）。SPECT系统使用迭代算法从所采集到的投影数据重构表示患者中的活性分布的图像。在每一个迭代中，单独地针对光子的每一个类别对包括散射、衰减和/或准直器-检测器响应的效应的图像形成过程建模。光子的分类主要由发射能量、采集能量窗口和采集期间的物理学过程（例如光子是否在患者中散射）来确定。

迭代SPECT重构的定量精度主要由图像形成过程的模型中的精度来确定。对于具有多个能量处的发射的放射性核素，来自具有较高能量的发射的采集能量窗口上的图像降级效应可能难以精确建模。此外，诸如衰减、散射和准直器-检测器响应之类的各种效应的能量相关性在精确建模上强加另外的挑战。

基于物理学的建模方法适用于具有多个发射的放射性核素的定量成像或多个示踪物的同时成像。通过基于光子能量分离这些效应的建模来计及各种图像降级效应（例如衰减、散射和准直器-检测器响应）的能量相关性。可以改进针对具有多个发射的放射性核素（例如I-123、Lu-177和In-111）的SPECT成像和多个示踪物的同时成像的图像质量和定量精度二者。

在一个实施例中，使用基于物理学的方法在不同能量处对散射更加精确地建模。蒙特卡洛模拟可以促进用于不同能量处的散射和准直器-检测器响应二者的更加精确地建模。

图1示出用于具有多个发射能量的SPECT成像的方法的一个实施例。用于散射、衰减和/或准直器-检测器响应函数的对应模型和单独的能量范围用于更精确地量化活性分布。

将该方法应用于给定患者的给定扫描。通过使用用于不同能量的不同模型，可以在患者的SPECT成像中同时使用生成多个能量处的发射的多个示踪物和/或放射性同位素。通过使用用于相同放射性核素的多个采集能量窗口，可以减少噪声。作为结果，可以改进量化活性分布的图像质量和精确度。可替换地或此外，可以减少成像时间和/或患者剂量并且可以增加患者周转量（throughput）。多个放射性示踪物的同时成像可以消除未配准，减少运动伪像和/或增加周转量。

可以执行附加、不同或更少的动作。例如，不提供动作20，其中存储所检测到的发射或从存储器输送所检测到的发射。作为另一示例，不提供动作24，其中出于除成像之外的目的（诸如，为计算一个量）而使用经重构的对象。在其它示例中，提供涉及定位患者、配置SPECT扫描仪和/或SPECT成像的动作。以所示顺序或不同顺序执行动作。

在动作20中，检测来自患者的发射。作为重构的部分通过SPECT系统确定已接收到一个或多个放射性示踪物的患者中的活性浓度。在将放射性示踪物或示踪物吞咽或注射到患者中之后，相对于SPECT检测器定位患者，和/或相对于患者定位SPECT检测器。随时间检测来自患者内的放射性示踪物或示踪物的发射。检测器前方的准直器限制由SPECT检测器检测的光子方向，因此每一个所检测到的发射与能量和从其出现辐射的可能位置的线或锥体相关联。可以同样地确定线或锥体相对于检测器的横向位置。SPECT检测器可以相对于患者旋转或移动，从而允许来自患者中的不同角度和/或位置的发射的检测。

SPECT检测器包括利用闪烁晶体分层的光电倍增管或其它光子检测器。光电倍增管沿矩形或其它网格布置以提供用于检测伽马辐射的二维平面阵列。可以使用其它类型的检测器，诸如任何伽马检测器。

发射在不同能量处。检测两个或更多水平处的能量。能量针对选定范围，无论范围来自连续能量谱、来自不同主峰和/或来自不同次峰。例如，对于I-123，存在159keV处的单个主发射能量峰和许多次发射高能量峰。取代于使用159keV周围的单个光子峰采集能量窗口，在重构中使用两个模型——一个用于发射能量峰159keV并且另一个用于所有高能量发射峰。这两个模型具有准确相同的采集能量窗口但是不同的发射能量。在一个实施例中，发射由两个或更多放射性示踪物生成。每一个放射性示踪物导致不同能量处的发射（诸如使用Tc-99m MIBI和I-123 MIBG以用于心脏成像）。两个或更多放射性示踪物的任何组合可以用于患者的给定扫描（即同时）。在另一实施例中，使用具有不同发射能量的放射性核素。例如，使用I-123、Lu-177或In-111。Lu-177以113kv和208kv处的能量峰进行发射。其它峰可以不被包括或者可以包括在设定在所使用的一个峰周围的能量范围内。

来自较高能量的散射可能干扰或贡献于在较低能量处检测到的发射。患者和/或准直器-检测器中的散射可能导致能量的损失，从而造成来自具有较低能量附近的可检测能量的较高能量的散射。为了确定发射出现在的患者内的位置，将所检测到的发射重构到对象空间中。重构由于不同能量范围处的发射而可能不太精确。

在动作22中，使用所采集的投影数据执行重构。投影数据表示所检测到的发射。SPECT系统的处理器重构表示患者中的活性分布的图像。作为重构的部分而估计针对每一个位置（例如体元）的摄入量或数量。SPECT成像系统估计针对不同位置注射的放射性药物或示踪物的活性浓度。在定量SPECT中，目标是估计注射到患者中并且在患者内分布的示踪物（即同位素）的以kBq/ml计的活性浓度。

重构是迭代的。重构包括在光子上合并伽马相机的效应（即准直和检测过程）的投影运算器（即前向投影仪）。可以使用任何现在已知的或稍后开发的重构方法，所述方法诸如基于极大似然期望最大化（ML-EM）、有序子集期望最大化（OSEM）、惩罚加权最小二乘（PWLS）、最大后验概率（MAP）、多模态重构、非负最小二乘（NNLS）或另一方案。

在重构中，前向投影仪包含成像形成过程的模型。图像形成模型包括光子与患者的相互作用（例如衰减和散射）、准直-检测过程（例如包括准直器几何响应的准直器检测器响应、中隔穿透和散射、晶体中的部分沉积和检测器固有分辨率）以及相关放射性核素性质（例如发射丰度）。前向投影仪的一个数学表示通过以下提供：

其中Y _i 是针对第i个采集窗口的投影数据，H _ij 是针对第i个采集窗口和图像形成过程的模型的第j个分量的系统矩阵，并且I是经重构的图像或对象（即患者的部分）。可以使用其它表示。

系统矩阵是从对象空间到投影空间的投影的数学表示（例如前向投影仪）。在诸如用于小动物成像的SPECT之类的一些SPECT系统中，系统矩阵实际上被存储和直接使用在每一个迭代中以从活性分布的当前估计计算投影数据模型。在大多数临床SPECT系统中，由于系统矩阵的非常大的维度，不存储系统矩阵。而是，在每一个迭代中执行一系列数学运算器（统称为前向投影仪），其在数学上通过系统矩阵提供乘法。

对于在两个或更多能量处的发射的情况下的使用，由于各种图像降级效应（例如散射、衰减和/或准直器-检测器响应函数）对于不同能量范围是不同的，因此在前向投影仪中单独地对针对不同能量范围处的光子的图像形成过程建模。在一个实施例中，针对不同发射能量、发射能量范围和/或采集能量窗口中的每一个单独地对散射、衰减和准直器-响应函数建模。针对不同能量而不同地处置散射、衰减和/或准直器-响应函数的一个模型提供单独的模型。

可以使用任何类型的散射模型。通过对患者中的散射的物理过程建模来提供模型库散射估计。可以使用蒙特卡洛模拟或其它模拟。可以使用散射的其它物理学建模或其它类型的建模。散射可以针对不同能量而不同地建模。具有不同能量的光子可以不同地散射。

可以使用任何类型的衰减模型。例如，从计算机化断层摄影术（CT）提供的解剖学信息估计作为患者中的三维位置的函数的衰减系数。使用所测量到的衰减系数来对由于发射的光子行进通过患者的组织所致的衰减建模。不同能量不同地衰减，这可以被建模为针对不同能量的不同衰减系数或针对不同能量的不同缩放因子。可以使用其它衰减模型。

可以使用任何类型的准直器-检测器响应函数模型。在一个实施例中，针对特定准直器和检测器或针对类（即准直器-检测器对的类型）来测量点响应函数。可以使用蒙特卡洛或其它模拟。点响应函数作为能量水平的函数而变化。可以使用其它准直器-检测器响应函数。

图2示出单独针对不同能量范围建模的一个示例实施例。在图2的示例中，提供用于建模的四个通道44、46、48和50，但是可以提供附加、不同或更少的通道。两个通道46、48对较高能量对在较低能量处检测到的发射的贡献建模。另外两个通道44、50分别针对用于不同能量范围E1、E2的不同采集窗口40、42进行建模。任何通道配置可以用于提供通过能量的单独建模。通过以用于不同能量范围E1、E2的不同模型为开始，提供单独建模。提供单独建模而不管使用单独采集窗口40、42并且不管特定散射、衰减和准直器-检测响应函数中的哪些作为能量的函数是不同的。在图2的示例中，重构使用不同采集窗口40、42以用于不同能量。如果两个采集窗口40、42用于相同放射性核素，窗口40、42一起用于重构针对放射性核素的单个图像。对于多个示踪物的同时成像，如果每一个窗口40、42对应于不同示踪物，窗口40、42还一起用于重构两个图像，其中的每一个表示每一个示踪物。可以在对来自较高能量的对较低能量的贡献进行建模或不进行建模的情况下（例如在具有或没有通道46和/或48的情况下）提供单独建模。

图2示出两个不同范围30、32中的能量发射。每一个范围对应于预期峰发射（诸如在包括或不包括其它峰的情况下的针对Lu-177的113kv和208kv），和/或对应于不同的任何选定范围（例如选择连续能量谱中的两个范围）。范围是排他的（即不重叠）或重叠的。对于单个示踪物的成像，来自单个示踪物的发射的能量范围是排他的。当对多个示踪物成像时，不同示踪物属于不同类别而不管发射能量范围是否重叠。对于具有离散能量峰的放射性核素，所谓的发射能量范围是单个能量峰或能量峰的集合。例如，对于Lu-177，E2可以是单个能量峰208keV，或三个峰208、250和321keV的集合。范围一般化成还包括连续能量谱的情形，诸如Y-90韧致辐射光子。

在不同能量处的发射用于单独测量活性浓度的情况下，为不同能量范围30、32提供单独的采集窗口40、42。在其它实施例中，诸如为了对单个示踪物成像，来自多个窗口的投影数据一起用于重构单个图像。针对患者的SPECT成像对较低能量范围30中的发射效应建模。基于物理学的建模包括通道44中的散射模型34、衰减模型36和准直器-检测器响应函数模型38。类似地，针对患者的SPECT成像对较高能量范围32中的发射效应建模。基于物理学的建模包括通道50中的散射模型34、衰减模型36和准直器-检测器响应函数模型38。单独地处置散射、衰减和准直器-检测器响应函数的建模。与较高发射能量范围32的效应分离地对较低发射能量范围30的效应建模。

在通道44中示出两个分支。直接分支对应于来自发射能量范围E1的所检测到的初级光子（即未在患者中散射的光子）。在另一分支（散射建模34）中，从能量范围E1到采集窗口W1的散射模型对患者中的较低能量的散射所导致的所检测到的发射建模。对来自两个源的所检测到的发射求和。应用衰减建模36，随后应用准直器-检测器响应函数38。准直器-检测器响应函数38对准直器几何响应的效应、中隔穿透和散射、晶体中的部分沉积和检测器固有分辨率和/或来自晶体后方的结构的后向散射进行建模。对于通道50，使用相同的模型布置（但是针对能量范围E2和响应采集窗口W2）。

通道46对针对从能量范围E2发射、在患者中散射并且然后在较低能量采集窗口W1中检测到的光子的图像形成过程建模。由于康普顿散射减少能量，因此来自较高能量发射的散射可以贡献于较低采集能量窗口处的检测。一些较高能量发射在患者中散射，因此提供散射模型34以用于对从E2到能量范围S的散射34单独建模。能量范围S是指其中来自发射能量范围E2的经散射光子可以贡献于采集窗口W1中所检测到的光子的能量范围。这些经散射的光子在患者中行进时衰减，因此对针对能量范围S的衰减建模36。经散射的光子撞击在准直器和检测器上，因此还对从S到W1的针对效应的准直器-检测器响应函数建模38。

通道48对针对从能量范围E2发射、在患者中未经散射并且然后在较低能量采集窗口W1中被检测到的光子的图像形成过程建模。能量中的降低由准直器散射、晶体中的部分沉积和来自晶体后方的结构的后向散射引起。由于光子在患者中未经散射，因此在通道48中不提供散射模型34。对针对较高能量范围E2的衰减建模36，并且在该通道48中对建模从E2到W1的效应的准直器-检测器响应函数进行建模38。

在图2的示例中，图像形成过程的模型在低能量采集窗口W1上合并高能量范围E2的效应。能量中的降低由患者中的散射和相机中的相互作用二者引起。在通道46中对患者中的散射建模，并且在通道46和通道48二者中对相机中的相互作用建模。通道46和48之间的差异在于光子是否在患者中散射。采集窗口40表示在W1中来自以下的所检测到的光子：（1）包括初级和经散射的光子二者的来自低能量范围E1的发射，（2）具有针对来自高能量范围E2的发射的随后准直器-检测器相互作用的患者内散射，和（3）针对准直器-检测器相互作用（在患者中未经散射）的来自较高能量范围E2的发射。在可替换的实施例中，不提供通道46和48中的任一个或二者。

参照图1，在动作24中从重构生成患者或患者的部分的图像。重构提供表示活性浓度的体元值。重构对象中的活性浓度的二维或三维中的分布。可替换地，重构针对图像空间，诸如重构针对平面或到平面的投影的活性浓度。

从经重构的对象（例如整个患者或患者的部分）生成图像。在一个实施例中，从体积或体元提取（例如选择和/或内插）针对一个或多个（例如多平面重构）平面的数据并且将该数据用于生成一个或多个二维图像。在另一实施例中，执行三维渲染。投影或表面渲染用于创建来自二维屏幕上的给定观看方向的患者的部分或体积的表示。

图像是定量SPECT图像。可以提供任何定量SPECT成像，诸如提供其中用户可以确定用于针对图像中表示的任何所选位置的活性浓度的值的图像。可替换地，图像是指示患者中的相对活性浓度分布的定量SPECT图像。任何SPECT图像可以单独地、邻近于计算机化断层摄影术（CT）图像显示，或者重叠在CT图像上（例如用于SPECT的彩色和用于计算机化断层摄影术的灰阶）。可以使用具有磁共振、超声、x射线或其它模态的多模态图像。

在使用两个或更多示踪物的情况下，不同示踪物可以与不同生理功能相关联。在示踪物具有不同发射能量的情况下，双能量图像可以示出针对不同功能的空间分布和/或活性浓度。类似地，可以呈现来自相同多能量发射示踪物的摄入分布和治疗剂量分布。

图3示出用于具有多个发射能量的SPECT成像的系统。系统实现图1的方法、图2的模型或其它方法和/或模型。

系统包括SPECT系统10、处理器12、存储器14和显示器16。处理器12、存储器14和/或显示器16是SPECT系统10的部分或者是分离的（例如计算机或工作站）。可以提供附加、不同或较少的组件。例如，系统是没有SPECT系统10的计算机。作为另一示例，提供用户输入、患者床或其它SPECT相关设备。系统的其它部分可以包括功率源、通信系统和用户接口系统。

SPECT系统10包括检测器18。可以提供其它组件，诸如准直器。可以使用任何现在已知的或稍后开发的SPECT系统10。

检测器18是与起重机架连接的伽马相机。伽马相机是平面光子检测器，诸如具有晶体或闪烁晶体（其具有光电倍增管或其它光学检测器）。起重机架围绕患者旋转伽马相机。在患者的扫描期间，在相对于患者的不同位置或角度处利用相机检测发射事件。

SPECT系统10，通过使用检测器18，检测来自患者22的发射以用于测量摄入或生理功能。检测器18检测来自患者22的不同能量e1、e2处的发射，但是可以仅针对一个能量范围进行检测。为了对患者中的摄入成像，检测器18检测来自患者的发射。发射从有限源（即患者）中的任何位置出现。患者中的放射性示踪物迁移到与特定生物化学反应相关联的特定类型的组织或位置、与其连接或者以其它方式集中在此处。作为结果，更大数目的发射从该类型的组织或反应的位置出现。

SPECT系统10，通过使用处理器12或另一处理器，配置成从所检测到的数据重构经成像的体积。任何重构可以用于估计患者中的一个或多个示踪物的活性浓度或分布。处理器12执行重构，或者SPECT系统10具有执行重构的另一处理器。SPECT系统10从存储器14、从检测器18访问所检测到的发射事件或进行缓冲以重构。

由处理器12使用的前向投影仪包括单独处置两个或更多发射能量范围的模型。模型计及患者中的散射、患者中的衰减和作为能量的函数的准直器-检测器响应。为不同能量提供不同模型和/或给定模型计及由于不同能量水平所致的差异。在一个实施例中，由不同采集窗口提供的更多计数被一起用于增加计数，从而降低结果得到的经重构的图像中的噪声。在另一实施例中，模型计及由于患者中的散射和相机中的相互作用所致的较低能量采集窗口上的来自较高能量范围的发射的效应。

处理器12基于重构生成一个或多个图像。任何给定图像表示来自两个或更多能量的发射。不同采集窗口可以用于通过增加来自放射性示踪物的所检测到的计数来降低噪声。在使用多个放射性示踪物的情况下，可以诸如在相邻表示（例如具有靠近来自放射性示踪物B的渲染的来自放射性示踪物A的渲染的屏幕）中或通过颜色编码不同地生成针对不同放射性示踪物的图像。在再其它的实施例中，图像表示来自一个能量范围的发射，但是所表示的摄入或活性浓度计及由来自较高能量范围处的发射的散射导致的该能量范围中的所不期望的检测。

处理器12是通用处理器、数字信号处理器、图形处理单元、专用集成电路、现场可编程门阵列、数字电路、模拟电路、其组合或用于处理发射信息的其它现在已知的或稍后开发的设备。处理器12是单个设备、多个设备或网络。对于多于一个的设备，可以使用处理的并行或串行划分。构成处理器12的不同设备可以执行不同功能，诸如一个处理器（例如专用集成电路或现场可编程门阵列）用于重构并且另一个用于生成图像。在一个实施例中，处理器12是SPECT系统10的控制处理器或其它处理器。在其它实施例中，处理器12是单独的工作站或计算机的部分。

处理器12根据所存储的指令操作以执行本文所描述的各种动作，诸如重构动作22和生成图像动作24。处理器12通过软件、固件和/或硬件而配置成单独针对不同能量范围和/或采集窗口利用图像形成过程的模型进行重构。

所检测到的发射事件、能量水平、位置或其它SPECT检测信息存储在存储器14中。存储器14可以存储不同处理阶段处的数据，诸如计数、表示在没有另外的处理的情况下所检测到的事件的原始数据、在重构之前经滤波或阈值化的数据、经重构的数据、经滤波的重构数据、系统矩阵、投影数据、阈值、要显示的图像、已经显示的图像、前向投影、后向投影、重构完整性的度量或其它数据。数据以任何格式存储。存储器14是缓冲器、高速缓存、RAM、可移除介质、硬盘驱动器、磁性、光学、数据库或其它现在已知的或稍后开发的存储器。存储器14是单个设备或两个或更多设备的群组。存储器14是SPECT系统10的部分或远程工作站或数据库，诸如PACS存储器。

存储器14此外或可替换地为具有处理指令的非暂时性计算机可读存储介质。存储器14存储表示由经编程的处理器12可执行的指令的数据。在诸如高速缓存、缓冲器、RAM、可移除介质、硬盘驱动器或其它计算机可读存储介质之类的非暂时性计算机可读存储介质或存储器上提供用于实现本文所讨论的过程、方法和/或技术的指令。计算机可读存储介质包括各种类型的易失性和非易失性存储介质。在附图中图示或在本文中描述的功能、动作或任务响应于存储在计算机可读存储介质中或其上的一个或多个指令集而执行。功能、动作或任务独立于特定类型的指令集、存储介质、处理器或处理策略，并且可以通过单独或组合操作的软件、硬件、集成电路、固件、微代码等执行。同样地，处理策略可以包括多处理、多任务、并行处理等。在一个实施例中，指令存储在可移除介质设备上以用于供本地或远程系统读取。在其它实施例中，指令存储在远程位置中以用于通过计算机网络或通过电话线进行输送。在再其它的实施例中，指令存储在给定计算机、CPU、GPU或系统内。

显示器16是CRT、LCD、等离子体屏幕、投影仪、打印机或用于示出图像的其它输出设备。显示器16显示经重构的功能体积的图像，诸如示出作为位置的函数的活性浓度。在图像中表示患者的组织的摄入功能。可以表示针对具有不同能量水平的不同示踪物的摄入。多平面重构、3D渲染或截面成像可以用于从经重构的体积的体元生成图像。可替换地或此外，可以显示由处理器12导出的任何量，诸如摄入值和/或摄入值中的改变。可以确定其它量，诸如针对一个区的平均摄入值或活性浓度、最大摄入值、预确定单位体积中的峰摄入值、活性浓度中的变化或总摄入。

虽然以上通过参照各种实施例描述了本发明，但是应当理解的是，可以在不脱离本发明的范围的情况下做出许多改变和修改。因此意图在于前述详细描述被视为说明性而非限制性的，并且要理解的是，旨在限定本发明的精神和范围的是随附权利要求（包括所有等同方案）。

Claims (16)

1.一种用于具有多个发射能量的单光子发射计算机化断层摄影术（SPECT）的方法，所述方法包括：

利用SPECT检测器检测（20）来自患者的发射，所述发射在不同的能量范围处；

通过SPECT系统，利用包括对应于不同能量范围中的每一个的散射、衰减和准直器-检测器响应的效应的模型的图像形成过程的建模来从表示发射的投影数据重构（22）患者或患者的部分；以及

从重构生成（24）患者或患者的部分的图像，

其中重构（22）包括利用针对不同能量范围的第一能量范围的建模进行重构（22），所述不同能量范围包括由于准直器、检测器、或者准直器和检测器中的相互作用所致的来自所述不同能量范围的第二能量范围处的发射的针对第一能量范围的能量窗口中的贡献。

2.权利要求1的方法，其中检测（20）包括检测（20）来自具有不同发射能量的放射性核素的发射，所述放射性核素在患者中。

3.权利要求1的方法，其中检测（20）包括检测（20）来自患者中的多个示踪物的发射。

4.权利要求1的方法，其中重构（22）包括利用基于模型的散射模型、基于部分的计算机化断层摄影术度量的衰减模型以及包括点响应函数的准直器-检测器响应函数的模型来进行重构（22）。

5.权利要求1的方法，其中重构（22）包括利用每一个对应于不同能量范围中的一个的散射、衰减和准直器-检测器响应函数的模型和对应采集能量窗口来进行重构（22）。

6.权利要求1的方法，其中重构（22）包括利用针对不同能量范围的第一能量范围的建模进行重构（22），所述不同能量范围包括由于患者中的散射所致的来自不同能量的第二能量范围处的发射的针对第一能量范围的能量窗口中的贡献。

7.权利要求1的方法，其中重构（22）包括利用针对包括由于患者中的散射所致的来自第二能量范围处的发射的针对第一能量范围的能量窗口中的附加贡献的第一能量范围的建模进行重构（22）。

8.权利要求1的方法，其中重构（22）包括利用针对不同能量范围的不同采集窗口进行重构（22），图像形成过程的建模针对不同采集窗口而分离。

9.权利要求1的方法，其中生成（24）图像包括生成（24）定量SPECT图像。

10.权利要求1的方法，其中生成（24）图像包括基于不同能量范围从计数生成（24）图像。

11.一种非暂时性计算机可读存储介质，其具有存储在其中的表示由经编程的处理器（12）可执行以用于具有多个发射能量的单光子发射计算机化断层摄影术（SPECT）的指令的数据，存储介质包括指令以用于：

对患者的SPECT成像中的第一发射能量范围的效应建模（44）；

对患者的SPECT成像中的第二发射能量范围的效应建模（46, 48, 50），第二发射能量范围不同于第一发射能量范围；并且

使用第一和第二发射能量范围二者的效应的建模来生成（24）患者的图像；

其中对第一和第二发射能量范围的效应建模（44, 46, 48, 50）包括从第二发射能量范围的效应分离地针对第一发射能量范围的效应对散射、衰减和准直器-检测器响应函数建模。

12.权利要求11的非暂时性计算机可读存储介质，其中对第一和第二发射能量范围的效应建模（44, 46, 48, 50）包括基于物理学的建模。

13.权利要求11的非暂时性计算机可读存储介质，还包括对第二发射能量范围中的发射对第一发射能量范围中的检测的基于散射的贡献进行建模（46）。

14.权利要求13的非暂时性计算机可读存储介质，其中对基于散射的贡献进行建模（46）包括对（1）来自患者中的散射的准直器-检测器散射和患者中的散射的第一贡献和（2）来自第二发射能量范围中的发射的准直器-检测器散射的第二贡献进行建模。

15.权利要求11的非暂时性计算机可读存储介质，其中生成（24）图像包括生成（24）具有两个或更多示踪物的生理功能的定量SPECT图像。

16.一种用于具有多个发射能量的单光子发射计算机化断层摄影术（SPECT）的系统，所述系统包括：

具有用于检测（20）发射的检测器（18）的SPECT系统（10）；

配置成利用单独处置发射的两个或更多发射能量范围的模型来形成图像的处理器（12）；以及

配置成显示图像的显示器（16）；

其中处理器（12）配置成利用计及患者中的散射、衰减和作为能量的函数的准直器-检测器响应的模型来形成图像，

其中处理器（12）配置成利用针对计及来自贡献于第一发射能量范围中的检测的第二发射能量范围中的发射的患者和准直器-检测器散射的第一发射能量范围的模型来形成图像。