CN111566745A - 自动即时正电子发射断层摄影(pet)扫描规划和优化 - Google Patents
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Abstract
一种非瞬态计算机可读介质存储能由包括至少一个电子处理器(20)的工作站(18)读取并运行以执行采集和重建方法(30、32)的指令。所述方法包括：使用发射图像采集设备(12)来采集发射成像数据，其中，所述采集被安排为在采集时间内被执行；在所述采集期间，测量所采集的发射成像数据的计数或计数率；在所述采集期间，基于所测量的计数或计数率来调整所述采集时间以生成经调整的采集时间；在所述经调整的采集时间处停止所述采集；以及重建在所述经调整的采集时间内采集的所述发射成像数据以生成一幅或多幅重建的图像。
Description
技术领域
以下总体上涉及医学成像领域、发射成像领域、正电子发射断层摄影(PET)成像领域、单光子发射计算机断层摄影(SPECT)成像领域、以及相关的领域。
背景技术
用于规划正电子发射断层摄影(PET)的目前临床实践考虑四个因素：所注射的剂量、患者尺寸(例如，体重指数或BMI)、吸收时间(注射与PET扫描之间的时间)和每个检查台位置的扫描时间(或连续检查台运动采集中的检查台横向速度)。一个常见实践是，当每个检查台位置的等待时间和扫描时间被设置时，所注射的剂量能够基于患者尺寸来进行调整(一般来说，患者体重或BMI越大，越多的剂量被施予)以确保用于准确诊断的图像质量。另一常见实践是根据所注射的剂量来调整每个检查台位置的扫描时间(一般来说，剂量越高，每个检查台位置的扫描时间越短)。这种实践的主要目的是采集用于可靠图像重建的足够计数和用于诊断的图像质量。
在上面的方法中，PET扫描仅基于来自先前患者研究的统计被经验地优化。它未针对患者的个性化成像(即，针对特定患者和/或针对患者正在经历的特定扫描)进行优化。具体地，诸如剂量校准误差、时钟同步误差、剂量注射/残余剂量测量误差等的许多变量(参见例如，Boellaard R.Standards for PET image acquisition and quantitative dataanalysis.J Nucl Med 2009；50(Suppl.1):11S–20S)能够在扫描开始的时候引入关于计数水平的不确定性。另一因素是患者在氟脱氧葡萄糖(FDG)尿清除率方面具有差异。因此，即使在相同的剂量/BMI/等待时间的情况下，针对PET扫描的计数水平也能够改变。对于短寿命同位素，正常临床工作流中的正常患者等待时间变化能够引入针对PET扫描的显著计数水平差异。由于每个检查台位置处的扫描时间在没有这样的变化的准确知识的情况下被设置，所以PET采集不适于这样的变化。
常见的实践是当在假设其他条件相同时基于患者BMI决定所注射的剂量的量时使用预定的查找表。这种实践不能适应上面提到的变化。而且，对系统性能准确地建模的先进图像重建能够在CT图像可获得时可靠地预测在特定计数水平的图像质量。如果针对患者的最近计算机断层摄影(CT)图像可在PET/CT扫描之前获得，那么医师能够使用工具来确定需要被注射的剂量，使得他/她能够有信心地规定用于患者的最小剂量同时具有足够图像质量的保证。例如，如在Zhang J等人的(FDG Dose Reduction Potential of a NextGeneration Digital Detector PET/CT System:Initial Clinical Demonstration inWholebody Imaging.J Nucl Med May 1,2015vol.56no.supplement 3 1823)中描述的，多次患者扫描遵循标准临床协议来执行。然而，当回顾性地使用数据来确定剂量降低多少能够被实现时，Zhang示出了FDG剂量能够被降低多达70％而不损害诊断图像质量和量化。Zhang J等人的(Evaluation of speed ofPET acquisition:How fast can we go？-Avalidation of list mode PET simulation approach with true acquisitions.JNucl Med May 1,2017vol.58no.supplement 1435)研究了患者尺寸(例如，BMI)对扫描时间的影响。这些方法是回顾性的或不能适应个体患者和/或不能适应针对患者扫描的典型临床工作流的变化。
以下公开了克服这些问题的新的且改进的系统和方法。
发明内容
在一个所公开的方面中，一种非瞬态计算机可读介质存储能由包括至少一个电子处理器的工作站读取并运行以执行采集和重建方法的指令。所述方法包括：使用发射图像采集设备来采集发射成像数据，其中，所述采集被安排为在采集时间内被执行；在所述采集期间，测量所采集的发射成像数据的计数或计数率；在所述采集期间，基于所测量的计数或计数率来调整所述采集时间以生成经调整的采集时间；在所述经调整的采集时间处停止所述采集；以及重建在所述经调整的采集时间内采集的所述发射成像数据以生成一幅或多幅重建的图像。
在另一个所公开的方面中，一种成像系统包括：正电子发射断层摄影(PET)设备；以及至少一个电子处理器，其被编程为：控制所述发射图像采集设备以采集发射成像数据，其中，所述采集被安排为在采集时间内被执行；在所述采集期间，测量所采集的发射成像数据的计数或计数率；在所述采集期间，基于所测量的计数或计数率来调整所述采集时间以生成经调整的采集时间；在所述经调整的采集时间处停止所述采集；并且重建在所述经调整的采集时间内采集的所述发射成像数据以生成一幅或多幅重建的图像。
在另一个所公开的方面中，一种图像采集和重建方法包括：基于在所安排的动态采集时间内采集的发射成像数据的所测量的计数率来调整采集时间；以及重建在经调整的采集时间内采集的所述发射成像数据的一个或多个帧或部分以生成一幅或多幅重建的图像。
一个优点在于在不同的检查台位置处使用不同的图像采集时间以实现均匀的图像质量。
另一优点在于通过基于所测量的计数率自动调整图像采集时间来改善图像质量和/或降低扫描时间。
另一优点在于利用所测量的计数率来补偿可能问题(例如，剂量误校准、时钟去同步、更长的吸收时间、尿清除率等等)以计算图像采集时间。
另一优点在于对采集的参数(例如采集时间、放射药物剂量)的改善的安排。
给定的实施例可以提供前述优点中的零个、一个、两个或全部，并且/或者可以提供在阅读并理解本公开后对于本领域普通技术人员来说将会变得显而易见的其他优点。
附图说明
本公开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。附图仅出于说明优选实施例的目的，并且不得被解释为对本公开的限制。
图1图解性地示出了根据一个方面的图像重建系统。
图2示出了图1的系统的示范性流程图操作；
图3说明性地示出了图1的系统的范例操作；
图4说明性地示出了图1的系统的另一流程图。
具体实施方式
现有的CT/PET工作流需要施予用于PET的放射药物，之后是预期到患者保持静止的通常大约一小时的定义的时间间隔。患者然后被装载到CT/PET系统内，并且CT成像被执行以建立轴向FOV并且生成用于在PET重建中使用的衰减图。PET成像数据采集然后以单个采集间隔的方式被执行、或对于更长的轴向FOV在多个床位置处被逐步地执行。在选择放射药物剂量和(一个或多个)采集时间中，通过针对正被执行的成像过程的类型和对放射药物的施予与成像的开始之间的等待时段的标准设置以及针对患者体重指数(BMI)的剂量调整来引导医学人员。剂量和采集时间设置被设计为确保足够的正电子-电子湮灭事件被记录以提供如通过信噪比(SNR)或其他图像质量度量测量的期望图像质量。
然而，该方法具有显著的问题。存在许多潜在误差来源，诸如剂量校准误差、计时误差、解剖形态学方面的个体患者差异、放射药物的尿清除率等等。这些能够导致所采集的计数不足以实现期望水平的图像质量。能够为剂量建立裕量以适应个体患者差异，但是这可以导致高于必要的放射药物剂量(并且因此对患者和/或医院工作者的不必要地高的辐射暴露)。同样地，能够为采集时间建立裕量以适应个体患者差异，但是这可以导致比必要的更长的PET成像过程长度。
在一个所公开的实施例中，(一个或多个)PET成像数据采集时间的“即时(on thefly)”调整在实际测量的计数率的基础上被执行。有利地，这不需要任何添加的成像操作，准确地说，初始计数率在临床成像数据收集开始或即将开始的时候被测量，并且用来调整采集时间。在一种方法中，初始计数率(例如，对于头30秒)与采集时间之间的校准根据历史PET成像数据被经验地生成，并且此后用来选择采集时间。如果放射药物的半衰期足够长以至于能够预期到计数率在采集时间内是恒定的，那么采集时间能够被估计为根据初始计数率估计的目标总计数或除以初始计数率的目标总计数。如果半衰期太短以至于不能忽略，那么采集时间能够通过求解以下针对Counts(t)等于目标总计数的时间t的关系式来获得：
其中C0表示所测量的初始计数率，并且τ表示放射药物的平均寿命。在更详尽的方法中，PET扫描器的衰减图和灵敏性矩阵用来改进采集时间确定。
采集时间优化也能够可选地是空间特异性的。在一种方法中，针对跨越180°断层摄影范围的角度箱的计数率被测量，并且采集时间被选择为确保每个角度箱具有足够的数据。这能够有助于考虑由于沿某一角度方向的过度患者衰减的空间变化的计数率。在另一方法中，初始成像数据的快速重建被执行以生成患者的每个单位体积的计数率的粗糙“图像”，并且采集时间被选择为确保具体地针对感兴趣空间区域的足够计数率。
在多床位置过程的情况下，针对每个床位置的基于初始计数反馈的采集时间调整能够帮助维持多个床位置内的均匀性。然而，所公开的方法也容易被用于单个床位置采集。
在另一方面中，如果患者的先前CT图像可获得，例如在一个或多个辐射治疗过程之后执行的后续PET成像检查会是这种情况，那么这可以用来更精确地定制针对特定患者的剂量。在这种情况下，如果患者自先前的患者扫描和/或辐射过程没有显著的体重减轻，那么衰减图能够根据先前的CT图像来生成，并且与PET扫描器的灵敏性矩阵一起用来预测计数和/或计数率。如果患者的先前PET研究可获得，那么优化采集的任务甚至是更简单直接的。具体地，剂量然后能够被调整以将预测的计数或计数率移位到目标值。
先进的PET重建算法能够在灵敏性、晶体/探测器/机架几何形状等方面对PET系统的性能准确地建模。放射药物在患者身体内具有相对定义的更新分布。利用这两条先验知识，当患者的CT图像可获得时，重建算法能够用来预测为了实现预期的图像质量所需的计数水平。
在一些范例实施例中，使用CT图像，识别对应于给定检查台位置处的PET扫描的CT图像的部分。CT图像的该部分相对于患者身体的位置能够使用诸如患者图集等的方法来近似。进而，相对粗略的(非绝对或精确的)药物分布能够被建模。然后在利用从CT图像转换的衰减图的先进重建中使用系统建模方法，能够根据特定检查台位置处的预期的采集的计数来预测图像质量，这取决于患者在该位置处的衰减。这提供了能够用来选择采集时间的目标总计数，和/或能够在“即时”实施例中用来基于所测量的初始计数率来提供用于调整采集时间的目标总计数。
尽管本文中针对PET成像系统进行描述，但是所公开的方法能够是混合PET/计算机断层摄影(CT)成像系统；具有透射扫描能力的伽玛相机单光子发射计算机断层摄影(SPECT)成像系统、混合SPECT/CT成像系统、混合PET磁共振(MR)成像系统等。
参考图1，示出了说明性医学成像系统10。如图1所示，系统10包括发射图像采集设备12。在一个范例中，图像采集设备12能够包括PET成像设备。在其他范例中，图像采集设备12能够是任何其他合适的图像采集设备(例如，SPECT、混合设备等)。在一些实施例中，第二图像采集设备14具有与发射图像采集设备12不同的模态。例如，发射图像采集设备12能够是PET成像设备，并且第二图像采集设备14能够是CT成像设备。在说明性范例中，发射图像采集设备12和第二成像设备14因此被组合为混合PET/CT设备。患者检查台16被布置为将患者装载到检查区域17内，并且更具体地能够轴向地将俯卧或仰卧患者移动到用于PET成像的PET扫描器12的检查区域内、或到用于CT成像的CT扫描器14的检查区域内。
系统10还包括成像设备控制器，例如具有典型部件的计算机或工作站或其他电子数据处理设备18，诸如至少一个电子处理器20、至少一个用户输入设备(例如，鼠标、键盘、跟踪器等)22和显示设备24。成像设备控制器18还包括以下项或与以下项操作性通信：一个或多个非瞬态存储介质26(诸如磁盘、RAID或其他磁性存储介质；固态驱动器、闪速驱动器、电可擦只读存储器(EEROM)或其他电子存储器；光盘或其他光学存储设备；其各种组合；等等)。显示设备24被配置为显示图形用户界面(GUI)28。
一个或多个非瞬态存储介质26存储能由至少一个电子处理器20读取和运行以执行所公开的操作的指令，所公开的操作包括执行控制PET成像采集设备12以采集成像数据的PET成像数据采集过程30和处理所采集的PET成像数据以生成重建的PET图像的PET图像重建方法或过程32。PET成像数据采集过程30执行针对床位置的图像采集。这种采集被安排为在采集时间34内被执行。PET成像数据被存储在采集数据缓冲器36中(例如，被存储在诸如之前描述的非瞬态存储介质中)。所存储的PET成像数据可以包括列表模式数据，其中511keV伽玛射线探测事件被存储有探测时间戳。备选地，所存储的PET成像数据可以包括符合的511keV伽马射线探测事件对，其中如果两者都发生在所定义的符合时间窗内，那么两个511keV探测事件被确定为是符合的。如果列表模式数据被存储，那么“计数”合适地对应于单个511keV探测事件；并且此外，列表模式数据的符合处理在下游处理中被执行。如果符合的511keV探测事件对被存储，那么“计数”合适地对应于511keV探测事件对。
所安排的采集时间34可以基于诸如患者BMI、放射药物剂量、剂量施予与PET成像数据采集的开始之间的等待时间等等的各种因素来进行选择，以便确保足够的(目标)总计数被获得以重建具有期望图像质量的PET图像。放射药物剂量被选择为预期足以在所安排的采集时间内提供目标总计数的最小剂量。最小剂量是临床目标，以便最小化患者的辐射暴露。
如之前讨论的，然而，许多患者特异性或甚至成像过程特异性因素可以导致计数率(单个或符合对，取决于实施例)显著不同于当安排采集时间34时假设的计数率。以非限制性范例的方式，这样的因素可以包括：放射药物活性的变化；放射药物的尿清除率的差异；成像过程的安排与成像数据采集之间的BMI的改变；患者之间的代谢差异；等等。为了考虑此，采集时间调整过程40(例如，PET成像数据采集过程30的子例程或子过程)利用最初在被存储在PET成像数据缓冲器36中的临床PET数据中观察到的计数率来动态地调整采集时间34。例如，如果最初安排的采集时间在一定计数率的假设下被选择，那么如果针对在缓冲器36中收集的数据观察到的实际计数率低于该假设的计数率，那么采集时间34被增加以确保足够的总计数被探测到。相反，如果针对在缓冲器36中收集的数据观察到的实际计数率高于该假设的计数率，那么采集时间34可以被减少以在没有图像质量的不可接受的损失的情况下提供更快的成像过程。PET成像数据采集过程30在经调整的采集时间处停止成像数据采集。
在多站PET成像的情况下，在两个或更多个相继的床位置处对患者进行成像，以便扫描比PET扫描器12的轴向视场(FOV)更大的轴向体积。在这种情况下，将存在针对每个床位置的所安排的采集时间34，并且采集时间调整过程40针对每个床位置使用最初采集的计数率来执行以针对该床位置调整采集时间34，从而动态地调整所安排的采集时间。有利地，这能够确保每个床位置采集相同的目标总计数(或备选地，可以确保针对对关键器官进行成像的(一个或多个)床位置采集更多的计数)。
在采集时间调整过程40导致将采集时间增加到比最初安排的采集时间更长的时间的情况下，可以存在所强加的一定时间上限，即采集时间调整过程40被约束为将采集时间34增加至不高于一定时间上限。这确保成像过程不会被延长不可接受地长的时间，使得例如放射学实验室能够维持患者安排。
采集时间调整过程40利用在采集的初始部分期间观察到的计数率。例如，如果所安排的采集时间为5分钟，那么初始计数率可以是该所安排的5分钟采集时间的头1-10秒内的平均计数率。如果例如所测量的初始计数率低于预期的情况，那么采集时间可以以非限制性说明性范例的方式例如被向上调整至6分钟。相反，如果所测量的初始计数率高于预期的情况，那么采集时间可以以非限制性说明性范例的方式例如被向下调整至4分钟。在其他范例中，PET扫描器12被配置为获得通过整个扫描体积的患者的定位图像(例如，每个床位置1秒)，以事先确定针对每个床位置的计数率。通常，能够预期到在每帧的90秒采集期间的1千万计数，导致每秒100,000计数的计数率，其应当足以确定具有最小噪声波动<1％和良好裕量的预期计数率。在一个范例中，采集时间能够被设置为等于T使得
其中C(T)等于在时间段T期间探测到的计数，导致5％预期计数噪声变化。
采集时间调整过程40利用在采集的初始部分期间观察到的计数率。在一些实施例中，该计数率可以是单计数率，即，511keV探测事件的计数率。备选地，在一些实施例中，该计数率可以是符合计数率，即，符合的511keV探测事件对的计数率。(在SPECT成像的情况下，单光子事件形成临床数据，因为在SPECT中不存在与PET中的符合对的类似物；因此，针对SPECT的计数率是单计数率)。
有利地，采集时间调整过程40利用在实际临床PET成像数据采集的初始部分期间观察到的计数率。由于该初始部分形成总临床PET成像数据集的一部分，所以不存在被收集以执行采集时间调整的额外数据。此外，由于典型的PET数据采集时间为大约几秒到几分钟或更长，而电子处理器(例如微处理器)计算采集时间调整所需的处理通常为大约几毫秒或更快，所以采集时间调整过程40的操作不对成像过程强加任何延迟。
继续参考图1，被存储在PET成像数据缓冲器36中的临床PET成像数据(其初始部分被采集时间调整过程40用来计算采集时间调整)通过PET图像重建过程32来处理，以生成重建的PET图像。PET图像重建过程32可以采用与符合的511keV对数据相称的任何合适的图像重建过程，例如可以采用滤波反投影或一些迭代图像重建过程，诸如最大似然期望最大化(MLEM)或有序子集期望最大化(OSEM)，可选地还包含边缘保持先验或正则化、各种图像滤波等等。得到的重建的图像可以被显示在显示器24上或以其他方式被利用。
参考图2，图像采集和重建过程30、32的说明性实施例被图解性地示为流程图。在102处，至少一个电子处理器20被编程为控制发射图像采集设备12以采集发射成像数据。对发射成像数据的采集被安排为在采集时间34(参见图1)内被执行。
在104处，在对发射成像数据的采集时间，至少一个电子处理器20被编程为执行采集时间调整过程40，以测量在数据采集的初始时段期间采集的发射成像数据的计数或计数率(例如，如果所安排的采集时间为大约几分钟，那么头1-10秒可以是足够的)。在106处，而且在对发射成像数据的采集期间，至少一个电子处理器20被编程为运行采集时间调整过程40，以基于所测量的计数或计数率来动态地调整采集时间，从而生成采集时间34的经调整的值。在一个范例中，至少一个电子处理器20被编程为在测量时间间隔内测量计数率，并且将经调整的采集时间设置为以下中的更小者：(i)根据计数率估计的目标总计数或除以计数率的目标总计数或(ii)最大采集时间。在适合于利用短半衰期的放射性同位素的PET成像的另一范例中，至少一个电子处理器20被编程为将经调整的采集时间设置为由
给出的计数的时间积分到达目标总计数的时间。在另外的实施例中，至少一个电子处理器20被编程为使用被存储在数据库26中的历史成像数据来生成计数率与采集时间之间的校准值。至少一个电子处理器20被编程为使用所生成的校准值来调整采集时间，以生成经调整的采集时间。
在先前的实施例中，初始计数率被外推以估计总计数何时将到达目标总计数。在另一范例中，至少一个电子处理器20被编程为随着采集根据时间采集计数，并且将经调整的采集时间设置为以下中的更小者：(i)计数到达目标总计数的时间或(ii)最大采集时间。在该实施例中，效果是当总计数到达目标总计数时或当到达“超时”最大采集时间时(无论哪个更短)停止采集。
在其他实施例中，至少一个电子处理器20被编程为针对跨越180°的断层摄影范围的角度箱测量计数率。至少一个电子处理器20然后被编程为调整采集时间，使得每个角度箱包括在预先选择的数据阈值以上的数据量。在一些范例中，至少一个电子处理器20被编程为将针对每个箱的阈值计算为针对除以针对箱测量的计数率的针对箱的成像数据的阈值量或根据针对箱测量的计数率估计的针对箱的成像数据的阈值量(例如，计数的经验优化的最小数量)的结果。
在另外的实施例中，至少一个电子处理器20被编程为，在对发射成像数据的采集期间，重建发射成像数据的最初采集的部分，以生成初始图像，并且确定针对初始图像的每个单位体积的计数或计数率。至少一个电子处理器20然后被编程为调整采集时间以实现初始图像内的每个单位体积的最小计数率。
继续参考图2，在108处，至少一个电子处理器20被编程为在经调整的采集时间处停止对发射成像数据的采集。
在110处，至少一个电子处理器20被编程为执行PET图像重建过程32(参见图1)，以重建在经调整的采集时间内采集的发射成像数据，从而生成一幅或多幅重建的图像。重建的图像能够例如被显示在显示设备24上，或被存储在数据库26中。
在112处，至少一个电子处理器20被编程为在调整将经调整的采集时间设置为最大采集时间同时仍然不能满足最小建议计数要求的情况下输出用户可察觉的低计数。警告能够例如被显示在显示设备24上，或在扬声器(未示出)上被输出为音频警告。
前述范例涉及其中在图像采集期间测量的计数率(或总计数)用来调整采集时间34的“即时”实施例。在其他实施例(其可以可选地与即时方面进行组合)中，最初安排的采集时间34在每个患者基础上利用患者特异性信息被设置。在一些这样的实施例中，在(例如，来自PET扫描器12的)发射成像数据的采集开始之前，至少一个电子处理器20被编程为控制第二图像采集设备(例如，CT扫描器14)以采集第二成像数据。至少一个电子处理器20被编程为根据第二成像数据来生成衰减图。至少一个电子处理器20然后被编程为至少使用所生成的衰减图和发射图像采集设备12的灵敏性矩阵来安排用于采集的采集时间。在该实施例中，至少一个电子处理器20被编程为基于所测量的计数率、所生成的衰减图和发射图像采集设备12的灵敏性矩阵来调整采集时间，以生成经调整的采集时间。此外，至少一个电子处理器20被编程为至少使用所生成的衰减图和发射图像采集设备的灵敏性矩阵来安排被施予到要通过发射图像采集设备12成像的患者的放射药物剂量。
图3图解性地示出了即时采集时间调整的另一表示。如图3中示出的，包括以下的可能问题能够影响重建的图像的图像质量：放射药物剂量误校准、发射图像采集设备12的时钟之间的去同步；长于预期的吸收时间、以及FDG尿清除率。使用经调整的采集时间，发射图像采集设备12能够在每个检查台位置中以一致性计数水平采集成像数据以确保高图像质量。
范例
以下范例涉及全身FDG PET/CT研究。在具有基于CT的衰减校正的先进PET图像重建中，诸如灵敏性、均匀性、几何形状、死亡时间、飞行时间等的系统性能能够被准确地建模。当患者的CT图像可获得时，身体的FDG分布能够被近似。这能够利用来自已知数据库或根据大量代表性患者研究生成的数据库的FDG分布图集来执行。使用这种估计的FDG分布、根据CT图像生成的衰减图和系统模型，当一定量的计数被采集时，总体图像质量能够被预测。在该过程中，所估计的FDG分布不是绝对需要的，但是能够有助于识别图像质量更关键的区域，诸如纵隔、肝脏等。
能够开发特定的PET/CT系统来在患者的CT图像可获得时执行上面描述的对预测的图像质量和所采集的计数的估计。关系能够通过分析具有已知尺寸、计数水平等的许多患者研究来建立。备选地，关系能够针对个体患者使用快速成像模型或使用CT图像/衰减图的蒙特卡罗模拟工作、在先进图像重建中使用的系统性能模型来建立。所估计的FDG分布能够用来改善针对特定患者的模型或模拟。
图4图示了所公开的PET/CT系统如何接收来自指定图像质量预期的医师的输入、患者CT图像，并且生成所需的计数的输出以实现预期的图像质量。如图4中示出的，预期的图像质量、患者CT图像和/或FDG吸收图集被用作输入。图像质量与计数水平关系能够通过成像模型或模拟工作来建立并且被保存用于针对特定系统的工具，或能够针对每个特定患者被即时建立。
当所公开的系统被用于自动且即时的PET规划和优化时，在PET扫描的每个检查台位置处，该系统在检查台位置处测量实际计数率。该系统获取预期图像质量的输入、实现这种图像质量所需要的预测的计数和所测量的计数率，以针对特定检查台位置计算/优化采集时间。
为了对患者剂量降低和最小化的应用，如果患者的最近CT可获得(并且不存在患者的显著BMI改变)，那么该系统能够在放射药物注射之前估计患者中的放射性示踪剂分布和用于规划的PET扫描的相应检查台位置(诸如覆盖肝脏的检查台位置)处的计数率。而且当短肝脏放射性示踪剂(例如，Rb-82)被使用时，CT扫描通常在这种放射性示踪剂的注射之前被完成。使用规划的PET采集时间，该系统然后能够计算所需的最佳剂量，并且向医师建议该最佳剂量。医师然后能够规定到患者的所注射的剂量，具有剂量是最小的但是图像质量基于成像研究被保证(即，小病变检测)的信心。在稍后的PET采集中，本发明的自动且即时的规划应用还用来双重保证期望的计数在每个检查台位置处被采集，进而，期望的图像质量被实现。
已经参考优选实施例描述了本发明。他人在阅读和理解以上具体实施方式的情况下可以进行修改或更改。本文旨在将本发明解释为包括所有这种修改和更改，只要它们落入随附权利要求书及其等价方案的范围之内。
Claims (20)
1.一种非瞬态计算机可读介质，存储能由包括至少一个电子处理器(20)的工作站(18)读取并运行以执行采集和重建方法(30、32)的指令，所述方法包括：
使用发射图像采集设备(12)来采集发射成像数据，其中，所述采集被安排为在采集时间内被执行；
在所述采集期间，测量所采集的发射成像数据的计数或计数率；
在所述采集期间，基于所测量的计数或计数率来调整所述采集时间以生成经调整的采集时间；
在所述经调整的采集时间处停止所述采集；以及
重建在所述经调整的采集时间内采集的所述发射成像数据以生成一幅或多幅重建的图像。
2.根据权利要求1所述的非瞬态计算机可读介质，其中，所述测量包括在测量时间间隔内测量计数率，并且所述调整包括将所述经调整的采集时间设置为以下中的更小者：(i)采集根据所述计数率估计的目标总计数的时间或(ii)最大采集时间。
3.根据权利要求1所述的非瞬态计算机可读介质，其中，所述测量包括随着所述采集根据时间测量所述计数，并且所述调整包括将所述经调整的采集时间设置为以下中的更小者：(i)所述计数到达目标总计数的时间或(ii)最大采集时间。
4.根据权利要求1或2中的任一项所述的非瞬态计算机可读介质，其中，所述方法还包括：
如果所述调整将所述经调整的采集时间设置为所述最大采集时间，则输出用户可察觉的低计数警告。
5.根据权利要求1-4中的任一项所述的非瞬态计算机可读介质，还包括：
使用被存储在数据库(26)中的历史成像数据来生成所述计数率与所述采集时间之间的校准值；以及
使用所生成的校准值来调整所述采集时间以生成所述经调整的采集时间。
6.根据权利要求1-5中的任一项所述的非瞬态计算机可读介质，还包括：
在对发射成像数据的所述采集开始之前，从具有与所述发射图像采集设备(12)不同的模态的第二图像采集设备(14)采集第二成像数据；
根据所述第二成像数据来生成衰减图；以及
至少使用所生成的衰减图和所述发射图像采集设备的灵敏性矩阵来安排用于所述采集的所述采集时间。
7.根据权利要求6所述的非瞬态计算机可读介质，其中，所述发射图像采集设备(12)是正电子发射断层摄影(PET)成像设备，并且所述第二图像采集设备(14)是计算机断层摄影(CT)成像设备。
8.根据权利要求6和7中的任一项所述的非瞬态计算机可读介质，其中，所述调整包括基于所测量的计数率、所生成的衰减图和所述发射图像采集设备(12)的所述灵敏性矩阵来调整所述采集时间，以生成所述经调整的采集时间。
9.根据权利要求5-8中的任一项所述的非瞬态计算机可读介质，还包括：
至少使用所生成的衰减图和所述发射图像采集设备的所述灵敏性矩阵来安排被施予到要通过所述发射图像采集设备(12)成像的患者的放射药物剂量。
10.根据权利要求1-9中的任一项所述的非瞬态计算机可读介质，其中：
所述测量包括针对跨越180°的断层摄影范围的角度箱测量计数率；并且
所述调整包括调整所述采集时间，使得每个角度箱包括在预先选择的数据阈值以上的数据量。
11.根据权利要求1-10中的任一项所述的非瞬态计算机可读介质，其中：
所述测量包括，在所述采集期间，重建所述发射成像数据的最初采集的部分以生成初始图像，并且确定针对所述初始图像的每个单位体积的计数或计数率；并且
所述调整包括调整所述采集时间以实现所述初始图像内的每个单位体积的最小计数。
12.一种成像系统(10)，包括：
正电子发射断层摄影(PET)设备(12)；以及
至少一个电子处理器(20)，其被编程为：
控制所述发射图像采集设备以采集发射成像数据，其中，所述采集被安排为在采集时间内被执行；
在所述采集期间，测量所采集的发射成像数据的计数或计数率；
在所述采集期间，基于所测量的计数或计数率来调整所述采集时间以生成经调整的采集时间；
在所述经调整的采集时间处停止所述采集；并且
重建在所述经调整的采集时间内采集的所述发射成像数据以生成一幅或多幅重建的图像。
13.根据权利要求12所述的成像系统(10)，其中，所述至少一个电子处理器(20)还被编程为：
在测量时间间隔内测量计数率；并且
将所述经调整的采集时间设置为以下中的更小者：(i)根据所述计数率估计的目标总计数或(ii)最大采集时间。
14.根据权利要求12所述的成像系统(10)，其中，所述至少一个电子处理器(20)还被编程为：
随着所述采集根据时间测量所述计数；并且
将所述经调整的采集时间设置为以下中的更小者：(i)所述计数到达目标总计数的时间或(ii)最大采集时间。
15.根据权利要求11所述的成像系统(10)，其中，所述至少一个电子处理器(20)还被编程为：
如果所述调整将所述经调整的采集时间设置为所述最大采集时间，则控制显示设备(24)以显示用户可察觉的低计数警告。
16.根据权利要求12-15中的任一项所述的成像系统(10)，其中，所述至少一个电子处理器(20)还被编程为：
使用被存储在数据库(26)中的历史成像数据来生成所述计数率与所述采集时间之间的校准值；并且
使用所生成的校准值来调整所述采集时间以生成所述经调整的采集时间。
17.根据权利要求12-16中的任一项所述的成像系统(10)，其中，所述至少一个电子处理器(20)还被编程为：
在对发射成像数据的所述采集开始之前，控制计算机断层摄影(CT)设备(14)以采集CT成像数据；
根据所述CT成像数据来生成衰减图；并且
至少使用所生成的衰减图和所述PET设备(12)的灵敏性矩阵来安排用于所述采集的所述采集时间。
18.根据权利要求17所述的成像系统(10)，其中，所述至少一个电子处理器(20)还被编程为：
基于所测量的计数率、所生成的衰减图和所述PET设备(12)的所述灵敏性矩阵来调整所述采集时间，以生成所述经调整的采集时间。
19.一种图像采集和重建方法(30、32)，所述方法包括：
基于在所安排的动态采集时间内采集的发射成像数据的所测量的计数率来调整采集时间；并且
重建在经调整的采集时间内采集的所述发射成像数据的一个或多个帧或部分以生成一幅或多幅重建的图像。
20.根据权利要求19所述的图像重建方法(30、32)，还包括：
如果所述调整将所述经调整的采集时间设置为所述最大采集时间，则控制显示设备(24)以显示用户可察觉的低计数警告。
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