用于對(duì)圖像中的級(jí)聯(lián)伽馬進(jìn)行解釋和建模的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請(qǐng)總體上涉及正電子發(fā)射斷層攝影（PET)。其具體與PET采集相結(jié)合而應(yīng)用， 并且將特別參考PET采集來(lái)描述本申請(qǐng)。然而應(yīng)當(dāng)理解，本申請(qǐng)還適用于其他使用場(chǎng)景，并 且不必限于前述應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 某些正電子發(fā)射放射性核素在其衰變中除了正電子之外還發(fā)射伽馬射線（也被 稱為"伽馬"）。這些額外的伽馬被稱為級(jí)聯(lián)伽馬或者瞬發(fā)伽馬。這樣的放射性核素包括例 如銣82(S2Rb)、碘124(mI)和釔86(S6Y)。（一種或多種）級(jí)聯(lián)伽馬與正電子近乎同時(shí)地發(fā) 射，這使其難以與期望的湮滅對(duì)分開(kāi)。
[0003] (-種或多種）級(jí)聯(lián)伽馬導(dǎo)致所獲得的PET數(shù)據(jù)的污染，這導(dǎo)致得到的PET圖像的 質(zhì)量和定量準(zhǔn)確度的降低。這與康普頓散射無(wú)關(guān)。因此，針對(duì)級(jí)聯(lián)伽馬發(fā)射的校正是重要 的，特別是在要求定量準(zhǔn)確度的應(yīng)用中。該校正特別重要的一個(gè)應(yīng)用是對(duì)心臟的定量動(dòng)態(tài) S2Rb-PET成像，這是因?yàn)槎繙?zhǔn)確度對(duì)于流程是最重要的。
[0004] 存在用來(lái)執(zhí)行針對(duì)PET中的散射事件的校正的若干方法。一種這樣的方法是單散 射仿真（SSS)。SSS仿真的挑戰(zhàn)在于，當(dāng)患者較大時(shí)，多個(gè)散射可能對(duì)所有散射事件中的大 部分有貢獻(xiàn)并且降低準(zhǔn)確度。另外，未由患者占據(jù)并且可用于估計(jì)污染的視場(chǎng)的分?jǐn)?shù)變得 非常有限。盡管如此，通過(guò)蒙特卡洛（MC)仿真已經(jīng)示出了散射貢獻(xiàn)的總體形狀不隨多個(gè)散 射的添加而顯著地改變。因此，能夠?qū)SS進(jìn)行縮放以補(bǔ)償來(lái)自多個(gè)散射的貢獻(xiàn)。
[0005] 估計(jì)針對(duì)SSS的縮放因子的典型方法是將SSS正弦圖的"尾部"部分?jǐn)M合到測(cè)得 的正弦圖，其中，尾部是指正弦圖中與成像目標(biāo)的外面相對(duì)應(yīng)的部分。在該方法中，假設(shè)測(cè) 得的數(shù)據(jù)中的尾部部分僅包括來(lái)自散射事件的貢獻(xiàn)。當(dāng)尾部可用并且在其中包括足夠的計(jì) 數(shù)時(shí)，該假設(shè)對(duì)于較小的患者是有效的。然而，當(dāng)掃描較大的患者時(shí)，尾部部分的大小減小 或消失（截?cái)啵?。在尾部部分的大小較小或消失的情況下，對(duì)尾部進(jìn)行擬合可能具有顯著的 誤差。
[0006] 執(zhí)行針對(duì)PET中的散射事件的校正的另一方法是執(zhí)行完全MC仿真以產(chǎn)生原發(fā) (primary)貢獻(xiàn)和散射貢獻(xiàn)兩者的形狀。然而，該方法要求大量的計(jì)算并且因此對(duì)于商業(yè) PET成像而言太慢。執(zhí)行針對(duì)PET中的散射事件的校正的又一方法是將基于MC的散射仿真 用于縮放和SSS，以預(yù)測(cè)分布形狀。
[0007] 散射校正的前述方法的挑戰(zhàn)在于，其不解釋級(jí)聯(lián)伽馬。Hayden等人的【美國(guó)專利 No. 7894652】描述了一種方法，通過(guò)所述方法，在基于SSS的方法中連同PET散射一起校正 對(duì)級(jí)聯(lián)伽馬污染的分布進(jìn)行近似的分布。在相關(guān)工作中，Watson等人【JNuclMed. 2008; 49(補(bǔ)1) :64頁(yè)】描述了從隨機(jī)校正分布導(dǎo)出的方法。Esteves等人【JNuclCardiol.2010; 17(2) :247頁(yè)】將相同的方法應(yīng)用到人類數(shù)據(jù)，并且展示了該經(jīng)改進(jìn)的圖像結(jié)果。
[0008] 本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N克服以上提到的問(wèn)題和其他問(wèn)題的新的且經(jīng)改進(jìn)的系統(tǒng)和方 法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 根據(jù)一個(gè)方面，提供了一種解釋級(jí)聯(lián)伽馬的成像系統(tǒng)。所述成像系統(tǒng)包括至少一 個(gè)處理器，所述至少一個(gè)處理器被編程為接收對(duì)從對(duì)象的靶體積發(fā)射的探測(cè)到的伽馬射線 進(jìn)行描述的事件數(shù)據(jù)。所述探測(cè)到的伽馬射線包括從所述靶體積內(nèi)的放射性核素發(fā)射的級(jí) 聯(lián)伽馬。所述至少一個(gè)處理器還被編程為使用蒙特卡洛（MC)仿真技術(shù)對(duì)來(lái)自所述靶體積 的級(jí)聯(lián)伽馬發(fā)射和湮滅伽馬發(fā)射以及所述成像系統(tǒng)（10)的符合探測(cè)進(jìn)行仿真，以生成包 括湮滅符合事件和級(jí)聯(lián)符合事件的級(jí)聯(lián)數(shù)據(jù)集。甚至，所述至少一個(gè)處理器還被編程為利 用使用所述級(jí)聯(lián)數(shù)據(jù)集中的所述湮滅符合事件與所述級(jí)聯(lián)符合事件之間的關(guān)系的對(duì)級(jí)聯(lián) 符合的校正將所述事件數(shù)據(jù)重建為所述靶體積的圖像表示。
[0010] 根據(jù)另一方面，提供了一種解釋級(jí)聯(lián)伽馬的成像方法。接收對(duì)從對(duì)象的靶體積發(fā) 射的探測(cè)到的伽馬射線進(jìn)行描述的事件數(shù)據(jù)。所述探測(cè)到的伽馬射線包括從所述靶體積內(nèi) 的放射性核素發(fā)射的級(jí)聯(lián)伽馬。使用蒙特卡洛（MC)仿真技術(shù)對(duì)來(lái)自所述靶體積的級(jí)聯(lián)伽 馬發(fā)射和湮滅伽馬發(fā)射以及所述成像系統(tǒng)的符合探測(cè)進(jìn)行仿真，以生成包括湮滅符合事件 和級(jí)聯(lián)符合事件的級(jí)聯(lián)數(shù)據(jù)集。利用使用所述級(jí)聯(lián)數(shù)據(jù)集中的所述湮滅符合事件與所述級(jí) 聯(lián)符合事件之間的關(guān)系的對(duì)級(jí)聯(lián)符合的校正將所述事件數(shù)據(jù)重建為所述靶體積的圖像表 不。
[0011] 根據(jù)另一方面，提供了一種解釋級(jí)聯(lián)伽馬的成像系統(tǒng)。所述成像系統(tǒng)包括仿真處 理器，所述仿真處理器被配置為使用蒙特卡洛（MC)仿真技術(shù)對(duì)來(lái)自對(duì)象的靶體積的級(jí)聯(lián) 伽馬發(fā)射和湮滅伽馬發(fā)射以及所述成像系統(tǒng)的符合探測(cè)進(jìn)行仿真，以生成包括湮滅符合事 件和級(jí)聯(lián)符合事件的級(jí)聯(lián)數(shù)據(jù)集。所述仿真處理器還被配置為對(duì)所述靶體積中的湮滅伽馬 的散射進(jìn)行仿真，以生成包括原發(fā)符合事件和散射符合事件的散射數(shù)據(jù)集。甚至，所述仿真 處理器還被配置為將所述散射數(shù)據(jù)集和所述級(jí)聯(lián)數(shù)據(jù)集組合，以創(chuàng)建校正數(shù)據(jù)集。所述成 像系統(tǒng)還包括重建處理器，所述重建處理器被配置為使用用于對(duì)事件數(shù)據(jù)中的級(jí)聯(lián)伽馬和 散射進(jìn)行校正的所述校正數(shù)據(jù)集來(lái)將所述事件數(shù)據(jù)重建為所述靶體積的圖像表示。
[0012] -個(gè)優(yōu)勢(shì)在于PET圖像中的經(jīng)改進(jìn)的質(zhì)量。
[0013] 另一優(yōu)勢(shì)在于PET圖像中的經(jīng)改進(jìn)的定量準(zhǔn)確度。
[0014] 另一優(yōu)勢(shì)在于，與利用使用完全蒙特卡洛（MC)仿真的級(jí)聯(lián)伽馬校正的重建相比， 具有較快的重建。
[0015] 另一優(yōu)勢(shì)在于對(duì)心臟的經(jīng)改進(jìn)的銣82 (S2Rb)成像。
[0016] 本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀并理解了下面的具體說(shuō)明后，將意識(shí)到本發(fā)明的進(jìn)一步的 優(yōu)勢(shì)。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 本發(fā)明可以采取各種部件和各部件的布置以及各種步驟和各步驟的安排的形式。 附圖僅出于圖示優(yōu)選實(shí)施例的目的，并且不應(yīng)被解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0018] 圖1圖示了校正級(jí)聯(lián)伽馬的正電子發(fā)射斷層攝影（PET)系統(tǒng)。
[0019] 圖2圖示了用于確定原發(fā)級(jí)聯(lián)伽馬和散射符合事件的分布的方法。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 本發(fā)明使用基于蒙特卡洛（MC)仿真的技術(shù)來(lái)預(yù)測(cè)正電子發(fā)射斷層攝影（PET)數(shù) 據(jù)中級(jí)聯(lián)伽馬射線（也被稱為瞬發(fā)伽馬）的傾向，以在圖像重建期間解釋級(jí)聯(lián)伽馬并且改 進(jìn)得到的圖像的準(zhǔn)確度。級(jí)聯(lián)伽馬是由某些放射性核素（例如銣82(S2Rb)、碘124 (1241)和 釔86(S6Y))在其衰變期間發(fā)射的除正電子之外的伽馬射線（也被稱為"伽馬"）。由于基于 MC仿真的技術(shù)也能夠被用于單散射仿真和校正，因此這種級(jí)聯(lián)伽馬校正可以被合并到單散 射仿真和校正算法中。
[0021] 參考圖1，多模態(tài)成像系統(tǒng)10包括PET掃描器12,以使用發(fā)射級(jí)聯(lián)伽馬的放射性 核素來(lái)生成原始PET數(shù)據(jù)。這樣的放射性核素能夠包括例如S2Rb、124I和/或S6Y。PET掃描 器12包括被布置在PET掃描器12的膛16周?chē)奶綔y(cè)器14。膛16限定檢查區(qū)域18。探 測(cè)器14典型地被布置為固定環(huán)。然而，還預(yù)期可旋轉(zhuǎn)頭。
[0022] 系統(tǒng)10還包括計(jì)算機(jī)斷層攝影（CT)掃描器20以生成輻射衰減數(shù)據(jù)。CT掃描器 20包括非旋轉(zhuǎn)機(jī)架22和其上安裝有CT掃描器20的X射線管26的旋轉(zhuǎn)機(jī)架24