用于利用連續(xù)的床移動(dòng)的分布式列表模式飛行時(shí)間重建的虛擬框架的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]下文總體上涉及醫(yī)學(xué)成像。本發(fā)明具體應(yīng)用在與正電子發(fā)射斷層攝影(PET)、圖像重建以及連續(xù)的床移動(dòng)(CBM)結(jié)合的應(yīng)用中，并且將具體參考其進(jìn)行描述。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明還具體應(yīng)用在其他使用場(chǎng)景中，并且不必限于前述應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]在PET成像中，探測(cè)器陣列探測(cè)從對(duì)象中的正電子煙沒(méi)事件發(fā)射的伽瑪光子對(duì)。探測(cè)到的伽馬光子對(duì)確定響應(yīng)線(LOR)。飛行時(shí)間(TOF)PET基于對(duì)每個(gè)光子對(duì)的探測(cè)之間的平均時(shí)間差來(lái)添加對(duì)煙沒(méi)事件發(fā)生的起始位置的估計(jì)結(jié)果。該估計(jì)結(jié)果是沿著LOR的距離的。探測(cè)到的符合對(duì)和TOF信息能夠被記錄在被稱為列表模式數(shù)據(jù)的事件列表中。根據(jù)列表模式數(shù)據(jù)來(lái)重建一幅或多幅圖像。
[0003]臨床工作流程包括掃描患者的時(shí)間和重建一幅或多幅圖像的時(shí)間。臨床時(shí)間是寶貴的。臨床工作流程能夠包括利用一種或多種成像模態(tài)(例如，X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT))進(jìn)行成像。改進(jìn)臨床工作流程的一種方法是快速生成圖像，同時(shí)減少總的掃描時(shí)間。當(dāng)對(duì)患者的區(qū)域進(jìn)行成像時(shí)(其比對(duì)掃描器的區(qū)域進(jìn)行成像更長(zhǎng))，使用步進(jìn)拍攝技術(shù)來(lái)生成細(xì)長(zhǎng)圖像。患者支撐物移動(dòng)到第一位置，停止并且對(duì)患者的第一區(qū)域進(jìn)行成像。對(duì)第一區(qū)域進(jìn)行成像后，支撐物被移動(dòng)到第二位置，停止并且對(duì)第二區(qū)域進(jìn)行成像等。為了均勻地進(jìn)行采樣，患者區(qū)域被交疊例如50%。然而，移動(dòng)或步進(jìn)到下一位置的時(shí)間延長(zhǎng)了總的掃描時(shí)間。停止/啟動(dòng)運(yùn)動(dòng)對(duì)一些對(duì)象是不舒服的。在多模態(tài)或混合系統(tǒng)(例如，PET-CT)中，一些模態(tài)(例如，CT)不受益于步進(jìn)拍攝方法，所述步進(jìn)拍攝方法可以實(shí)際上妨礙其他模態(tài)的工作流程。
[0004]另一方法是連續(xù)的床移動(dòng)(CBM)。CBM縮短了總的掃描時(shí)間，這是因?yàn)榇彩沁B續(xù)運(yùn)動(dòng)的并且數(shù)據(jù)被連續(xù)地收集。步進(jìn)拍攝方法中啟動(dòng)床和停止床的時(shí)間被消除。然而，單個(gè)大數(shù)據(jù)集被收集，并且圖像重建被推遲直到所有的數(shù)據(jù)都被采集。例如，在對(duì)基于正弦圖的細(xì)長(zhǎng)的數(shù)據(jù)集的重建中，每個(gè)正弦圖包括對(duì)來(lái)自數(shù)據(jù)集的全長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)貢獻(xiàn)。因此，數(shù)據(jù)不能夠被分箱成正弦圖，直到所有的數(shù)據(jù)都被收集。因此，雖然用于PET的總的數(shù)據(jù)采集時(shí)間能夠被減少，但是圖像重建被推遲，直到使用密集計(jì)算資源結(jié)束。典型地，患者沒(méi)有從掃描器被釋放，直到所重建的圖像已經(jīng)被接收并且被批準(zhǔn)，從而引起工作流程中的瓶頸。另外，將來(lái)自其他模態(tài)的圖像與所重建的圖像進(jìn)行組合被推遲，這增加了計(jì)算資源瓶頸。與其他模態(tài)的組合利用諸如衰減圖的成像組分。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]下文公開(kāi)了一種用于利用連續(xù)的床移動(dòng)的分布式列表模式重建的新的且改進(jìn)的虛擬框架，所述虛擬框架解決了上面提到的問(wèn)題和其他問(wèn)題。
[0006]根據(jù)一個(gè)方面，正電子發(fā)射斷層攝影(PET)系統(tǒng)包括:存儲(chǔ)器、對(duì)象支撐物、歸類單元以及重建單元。所述存儲(chǔ)器連續(xù)地記錄由PET探測(cè)器探測(cè)的探測(cè)到的符合事件對(duì)。所述對(duì)象支撐物支撐對(duì)象并且以連續(xù)的移動(dòng)來(lái)移動(dòng)通過(guò)所述PET探測(cè)器的視場(chǎng)。所述歸類單元將所記錄的符合對(duì)歸類到多個(gè)在空間上定義的虛擬框架中的每個(gè)中。所述重建單元將每個(gè)虛擬框架的經(jīng)歸類的符合對(duì)重建到框架圖像中，并且將所述框架圖像組合到共同的細(xì)長(zhǎng)圖像中。
[0007]根據(jù)另一方面，正電子發(fā)射斷層攝影(PET)的方法包括:將對(duì)象支撐物上的對(duì)象連續(xù)地移動(dòng)通過(guò)PET探測(cè)器的視場(chǎng)，同時(shí)將探測(cè)到的符合事件對(duì)記錄在存儲(chǔ)器中；所記錄的符合事件對(duì)被歸類到多個(gè)在空間上定義的虛擬框架中的每個(gè)中；每個(gè)虛擬框架的經(jīng)歸類的符合事件被重建到共同的細(xì)長(zhǎng)圖像中。
[0008]根據(jù)另一方面，飛行時(shí)間(TOF)正電子發(fā)射斷層攝影(PET)系統(tǒng)包括:PET探測(cè)器陣列、對(duì)象支撐物以及一個(gè)或多個(gè)處理器。所述PET探測(cè)器陣列探測(cè)并記錄列表模式中的符合事件。所述對(duì)象支撐物支撐對(duì)象并且以連續(xù)的移動(dòng)來(lái)移動(dòng)通過(guò)所述PET探測(cè)器陣列的視場(chǎng)。所述一個(gè)或多個(gè)處理器被配置為基于飛行時(shí)間信息來(lái)將所記錄的符合對(duì)歸類到相鄰的虛擬框架中。所述一個(gè)或多個(gè)處理器還被配置為重建來(lái)自每個(gè)虛擬框架的框架圖像，并且將框架圖像組合到連續(xù)的細(xì)長(zhǎng)視場(chǎng)中。
[0009]一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是改進(jìn)的患者舒適度。
[0010]另一優(yōu)點(diǎn)在于集成的多模態(tài)工作流程。
[0011]另一優(yōu)點(diǎn)在于利用分布式處理的有效的并行重建。
[0012]另一優(yōu)點(diǎn)包括縮短掃描延遲。
[0013]另一優(yōu)點(diǎn)是均勻的軸向靈敏度輪廓。
[0014]另一優(yōu)點(diǎn)在于更好的軸向采樣和空間分辨率。
[0015]另一優(yōu)點(diǎn)包括感興趣區(qū)域適于采集。
[0016]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在閱讀和理解以下詳細(xì)的說(shuō)明書的基礎(chǔ)上將認(rèn)識(shí)到其他優(yōu)點(diǎn)。
[0017]本發(fā)明可以采取各種部件和部件的布置，以及各種步驟和步驟的安排的形式。附圖僅出于圖示優(yōu)選實(shí)施例的目的，并且不得被解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1示意性地圖示了利用虛擬框架PET系統(tǒng)的CBM的實(shí)施例。
[0019]圖2示意性地圖示了利用虛擬框架的示例性CBM采集。
[0020]圖3示意性地圖示了使用事件的飛行時(shí)間(TOF)虛擬框架歸類的示例性CBM。
[0021]圖4是使用利用虛擬框架的CBM的實(shí)施例的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]參考圖1，示意性地圖示了利用虛擬框架TOF-PET系統(tǒng)(I)的CBM的實(shí)施例。系統(tǒng)I包括以橫截面示出的TOF-PET掃描器2。也可以預(yù)期非TOF PET。所述掃描器被配置具有對(duì)象支撐物或床3，所述對(duì)象支撐物或床3以連續(xù)的移動(dòng)來(lái)移動(dòng)通過(guò)PET探測(cè)器陣列4。在開(kāi)口或膛6周圍設(shè)置探測(cè)器，通過(guò)所述開(kāi)口或膛6，對(duì)象支撐物在軸向方向8上移動(dòng)。開(kāi)口周圍的探測(cè)器4的設(shè)置定義視場(chǎng)10。對(duì)象支撐物3支撐被注射放射性藥物的對(duì)象12。當(dāng)對(duì)象支撐物3移動(dòng)通過(guò)視場(chǎng)10時(shí)，放射性藥物隨著其被組織攝取然后洗脫而發(fā)生衰變。當(dāng)放射性藥物發(fā)生衰變時(shí)，正電子被發(fā)射，這引起發(fā)射作為符合對(duì)的伽馬光子的煙沒(méi)事件。來(lái)自視場(chǎng)10的伽瑪光子的符合對(duì)被探測(cè)器4探測(cè)到。CBM或?qū)ο笾挝锏囊苿?dòng)被記錄，例如，初始位置、恒定速度以及消逝時(shí)間和/或通過(guò)位置傳感器，所述位置傳感器記錄與探測(cè)器同步的時(shí)間\處的確切位置。用于每個(gè)探測(cè)器事件的數(shù)據(jù)包括每個(gè)事件對(duì)被探測(cè)到的時(shí)間、每個(gè)事件被探測(cè)到時(shí)的探測(cè)器的位置以及在探測(cè)的時(shí)間處的支撐物位置。
[0023]要被成像的體積或?qū)ο?2沿著對(duì)象支撐物移動(dòng)的軸向方向被劃分成由距離定義的相鄰的空間虛擬框架14。虛擬框架14能夠是任何長(zhǎng)度的并且由框架單元16進(jìn)行配置。由框架單元16配置的每個(gè)虛擬框架14的長(zhǎng)度能夠基于各種因素，例如，掃描協(xié)議、視場(chǎng)長(zhǎng)度、分布式計(jì)算配置、對(duì)象支撐物的速度、預(yù)期的圖像質(zhì)量、來(lái)自另一成像模態(tài)的對(duì)象的解剖結(jié)構(gòu)的特征等。例如，一個(gè)框架可以被設(shè)計(jì)為大腦的尺寸，并且另一框架被設(shè)計(jì)為心臟的尺寸，另一個(gè)被設(shè)計(jì)為腹部的尺寸等?？蚣苣軌虮纫晥?chǎng)10更長(zhǎng)、更短，或與視場(chǎng)10的尺寸相同。在具有許多分布式處理器的另一范例中，許多虛擬框架能夠用于分布重建工作量。利用用于對(duì)象支撐物的速度的高速率，指示更長(zhǎng)的虛擬框架。
[0024]探測(cè)到的符合對(duì)事件以列表模式被記錄。探測(cè)器4被連接到列表模式存儲(chǔ)器18，所述存儲(chǔ)器18按順序記錄符合對(duì)事件。列表模式包括每個(gè)探測(cè)到的伽瑪光子的時(shí)間和位置，根據(jù)每個(gè)探測(cè)到的伽瑪光子的所述時(shí)間和位置導(dǎo)出飛行時(shí)間信息。當(dāng)對(duì)象支撐物3連續(xù)地移動(dòng)通過(guò)視場(chǎng)10時(shí)，事件數(shù)據(jù)在列表模式中被連續(xù)地采集。每個(gè)虛擬框架14移動(dòng)到視場(chǎng)中，通過(guò)視場(chǎng)并且穿出視場(chǎng)。列表模式存儲(chǔ)器能夠是瞬態(tài)的或非瞬態(tài)的。非瞬態(tài)存儲(chǔ)器包括諸如磁盤、虛擬磁盤、基于云的存儲(chǔ)器等的存儲(chǔ)介質(zhì)。
[0025]歸類單元20基于煙沒(méi)衰變事件發(fā)生的空間位置來(lái)將符合對(duì)歸類到虛擬框架14中的一個(gè)中。歸類包括從探測(cè)器的坐標(biāo)系到對(duì)象支撐物的坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。如果對(duì)象沒(méi)有移動(dòng)，那么對(duì)象支撐物和對(duì)象共享相同的坐標(biāo)系。這兩個(gè)坐標(biāo)系共享相同的平面位置或χ-y坐標(biāo)并且僅在z方向上或軸向方向上是不同的。歸類分辨在Zd或探測(cè)器坐標(biāo)與z s或?qū)ο笾挝镒鴺?biāo)之間的差。能夠使用來(lái)自列表模式的時(shí)間和在相同時(shí)間處的對(duì)象支撐物的相對(duì)位置來(lái)執(zhí)行分辨。根據(jù)初始位置、速度以及消逝時(shí)間和/或確定在時(shí)間點(diǎn)處的位置的傳感器來(lái)確定對(duì)象支撐物的相對(duì)位置。例如，利用初始位置時(shí)間h、坐標(biāo)位置Zs