[发明专利]用于核医疗成像中基于发射数据进行衰减补偿的系统和方法

说明书

技术领域

本文披露的主题一般涉及核医疗成像系统，以及更具体地来说涉及用于单光子发射计算机层析(SPECT)成像系统以及尤其在心脏成像中，使用发射数据进行SPECT系统中的发射衰减的补偿。

背景技术

已知有不同类型的成像技术，并且将其用于医疗诊断成像。例如，使用诊断核成像，如SPECT成像来研究受检者(如患者)体内的放射性核素分布。典型地，将一个或多个放射性药物或放射性同位素注入到患者体内。将典型地包括准直器的伽马照相机检测器头置于患者表面附近以捕获和记录发射的辐射从而获取图像数据。已知有不同的配置，其中伽马照相机可以在扫描期间保持在相对于关注的受检者固定的位置/朝向(例如，聚焦的检测器模块)或可绕着患者旋转。然后可以使用如背投的图像重构技术来基于所获取的图像或所获取的数据(例如，列表数据)来构造受检者内部结构内放射性示踪剂摄取分布的图像。

虽然此类常规系统可以提供具有良好诊断值的高质量图像，但是光子衰减是影响SPECT系统中的重构图像的质量的主要物理因素。此类衰减可以是由于例如发射源与系统检测器之间的组织所致。但是，在SPECT成像中，以及确切地来说在心脏病学中，重要的是存在患者身体所导致的衰减(例如，由于康普顿散射的辐射所导致的大部分中)的情况下获得精确的发射图像(成像的患者体内放射性同位素分布的三维3D图)。

在心脏成像中，光子衰减占从心肌区域发射的光子的损耗的高达85％。而且，从量化角度来看，与图像重构中使用的模型的数据不一致性在空间上也是变化的(例如，仅在一些情况中心肌内的误差70-85％)。由此，已知的重构方法需要衰减映射图的知识，例如影响到达检测器的辐射的区域中患者组织的3D模型。这些方法目前主要依赖于常常失效的、可包括辐射源的直接透射测量，或昂贵的、来自x射线计算机层析(CT)系统的测量，这些方法还可能增加给予患者的辐射剂量、额外的成像时间、几何空间上配准不良和分辨率差异。可以使用模型来表征衰减，但是实际衰减可能有很大不同。而且，因为患者尺寸和形状的高度可变性，“患者标准”可能得到差的重构结果。

发明内容

根据实施例，提供一种用于图像重构的方法。该方法包括在含至少一种放射性同位素的放射性药物的服药人的多个能量窗口处获取发射数据，其中这些能量窗口包括(i)以同位素的峰值发射为中心的至少峰值能量窗口，以及(ii)位于比峰值能量窗口低的能量范围处的至少一个散射能量窗口。该方法还包括执行所获取的发射数据的初级重构以创建峰值能量窗口和散射能量窗口的一个或多个初级图像，从峰值能量窗口的重构的初级图像或散射能量窗口的重构的初级图像的至少其中之一确定此人的身体外形。该方法还包括从峰值能量窗口的重构的初级图像识别此人的心脏轮廓，以及使用识别的心脏轮廓作为界标，以从散射能量窗口的重构的初级图像分割此人的至少左肺。该方法附加地包括基于至少确定的身体外形和分割的左肺定义衰减映射图，并使用包括更新衰减映射图和峰值能量窗口的图像的迭代联合估算重构来重构此人的关注区域的图像，其中该联合估算重构包括使用所述多个能量窗口中获取的数据。

根据另一个实施例，提供一种核医疗(NM)成像系统，其包括门架和多个核医疗(NM)照相机，多个核医疗(NM)照相机耦合到门架且配置成在含至少一种放射性同位素的放射性药物的服药人的多个能量窗口处获取发射数据，其中这些能量窗口包括(i)以同位素的峰值发射为中心的至少峰值能量窗口，以及(ii)位于比峰值能量窗口低的能量范围处的至少一个散射能量窗口。该NM成像系统还包括图像重构模块，图像重构模块配置成(i)执行所获取的发射数据的初级重构以创建峰值能量窗口和散射能量窗口的一个或多个初级图像，(ii)从峰值能量窗口的重构的初级图像或散射能量窗口的重构的初级图像的至少其中之一确定此人的身体外形，(iii)从峰值能量窗口的重构的初级图像识别此人的心脏轮廓，(iv)使用识别的心脏轮廓作为界标，以从散射能量窗口的重构的初级图像分割此人的至少左肺，(v)基于至少所确定的身体外形和所分割的左肺定义衰减映射图，以及(vi)使用包括更新衰减映射图和峰值能量窗口的图像的迭代联合估算重构来重构此人的关注区域的图像，其中该联合估算重构包括使用多个能量窗口中获取的数据。