[发明专利]核图像重建

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于获得对象的核图像的系统，该系统包括用于接收对象的核图像和形态学图像的输入，被配置成处理图像并使用形态学图像生成经校正的核图像的处理单元，以及用于提供经校正的核图像的输出。

本发明还涉及一种获得活动对象的核图像的方法。

本发明还涉及一种计算机程序产品。

背景技术

单光子发射计算机断层摄影(SPECT)和正电子发射断层摄影(PET)是核医学成像中最常用的装置，其用于提供例如心脏功能或肿瘤生长与位置的重要信息。SPECT和PET流程中的复杂化因素是患者的呼吸导致被成像对象的运动。

在CT中发送波束通过身体，并且探测器在对侧测量线积分，而与之相反的，SPECT和PET中的信号来自于身体内部的放射性示踪剂。因此，信号源的精确位置是事先未知的，从而在到达探测器的途中其他结构吸收了多少信号也是未知的。然而，当额外提供了关于被采集区域的形态学和材料信息时，可以对SPECT或PET图像执行吸收校正。通常通过额外采集MRI或CT图像提供必要的信息，其中MRI具有吸引力，因为其不会使受检者暴露于电离辐射，而CT具有可直接根据数据导出衰减性质的优点。包含形态学图像中的吸收信息的对应图被称为衰减图。

由于在图像采集期间患者自由呼吸，所以获得的SPECT和PET图像包含严重的运动伪影。在呼吸运动期间，许多器官处在非常不同的位置，其中它们中的大多数也显著变形。由于这种呼吸运动，非常难以提供精确的衰减图，从而为核图像提供正确的形态学信息。在当前语境中，必须要指出，由于SPECT和PET扫描的采集时间长，所以无法选择屏住呼吸。

在过去，已经提出了一些解决方案来处理由于核成像期间对象的运动导致的问题。WO 03/107275公开的国际专利申请描述了结合采集的CT图像使用运动模型以生成受检者特异性生理模型。使用受检者特异性模型配准CT图像和PET图像。使用运动模型便于空间对准的图像的配准。尽管这一公开的专利申请确实提供了在空间上精确对准来自不同成像装置的图像的方法，经配准的核图像的质量仍然受到患者呼吸运动的强烈影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种获得活动对象的高质量核图像的方法。

本发明由独立权利要求限定。在从属权利要求中限定了有利的实施例。

根据本发明的第一方面，这一目的是通过提供一种用于获得活动对象的核图像的系统实现的，该系统包括：用于接收所述对象的核图像和形态学图像的输入；被配置成基于估计的运动信息和采集的核图像生成经运动校正的核图像的处理单元；以及用于提供经校正的核图像的输出。处理单元还被配置成处理形态学图像以获得对象的稀疏(sparse)运动信息，并使用该稀疏运动信息和运动模型获得关于对象的估计的运动信息。

例如，当采集患者的胸廓或上腹的核图像时，需要时变的形态学信息以便严格地提供针对对应核图像的校正形态学信息，而不是提供呼吸周期中不同时间的信息，其中许多器官在非常不同的位置，它们中的大多数还显著变形。尽管有在一个扫描器布置中组合SPECT/PET与MRI/CT的装置，但这样的装置不能够提供适于实时校正核图像的精确形态学信息。例如，MRI和CT扫描器不能够实时采集大视场的图像。此外，所需的MRI/CT扫描的实时处理将需要巨大量的计算能力。

利用根据本发明的系统，通过在估计过程中包括呼吸模型形式的先验呼吸信息，经由形态学成像装置上的优化采集规程支持了对患者运动和器官变形的估计。因此，可以通过更为有效的方式获得显著改善相应图像的图像质量的用于校正核图像的时变形态学信息。利用稀疏运动信息，可以调整/参数化以上运动模型(优选从代表性患者群体导出)，从而可以在整个身体中例如以运动矢量场的形式估计患者特异性运动。因此，主要优点是，扫描器不需要采集整个感兴趣区域中，而是仅采集若干关键位置处的详细运动。利用估计的密集(dense)运动信息，可以生成估计的运动信息并将其用于核图像重建。

应当指出的是，WO 03/107275A1公开了使用基于CT的衰减图来校正核(PET)图像。然而，衰减是以常规方式执行的。运动模型仅用于改进来自不同成像装置的图像配准，并非用于改进核图像的校正。

在优选实施例中，该系统包括核成像装置和/或形态学成像装置。

所述处理单元可以被配置成基于估计的运动信息生成时变衰减图，并利用所述时变衰减图校正所采集的核图像。利用时变衰减图，可以实时校正核图像以通过非常有效的方式提供高质量的核图像。