用于執(zhí)行衰減校正的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種醫(yī)學成像系統(tǒng)（10）包括磁共振成像（MRI）系統(tǒng)（14）、正電子發(fā)射斷層攝影（PET）成像系統(tǒng)（12）和耦合于該MRI系統(tǒng)和PET系統(tǒng)的計算機（34）。對所述計算機編程來獲得102MR圖像數(shù)據(jù)集（50）、將MR圖像50中的至少一個對象202歸類106為骨、識別120MR圖像數(shù)據(jù)集中的參考骨體素250、對該參考骨體素的鄰居骨體素252的數(shù)量以及它們的分布計數(shù)122、基于鄰居骨體素的數(shù)量和分布生成124參考骨體素的MR-得出的PET衰減校正因數(shù)標度，以及使用該MR-得出的PET衰減校正因數(shù)對多個正電子發(fā)射斷層攝影（PET）發(fā)射數(shù)據(jù)進行衰減校正（108）。
【專利說明】用于執(zhí)行衰減校正的方法和系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本文公開的主題一般來說涉及成像系統(tǒng)，并且更具體地，涉及用于執(zhí)行醫(yī)學圖像的衰減校正的方法和系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]多模態(tài)成像系統(tǒng)使用不同的模態(tài)來掃描，例如，計算機斷層攝影(CO、磁共振成像(MRI)、正電子發(fā)射斷層攝影(PET)和單光子發(fā)射計算機斷層攝影(SPECT)。在操作期間，圖像質(zhì)量可受到各種因素的影響。一個這樣的因素是患者運動。另一個因素是使用由患者運動引起的兩個不同成像模態(tài)所采集的圖像之間的不正確衰減校正。
[0003]因此，至少一個已知的PET-CT系統(tǒng)利用由CT系統(tǒng)生成的數(shù)據(jù)來生成PET掃描數(shù)據(jù)的衰減校正。具體地，從在CT掃描期間生成的CT數(shù)據(jù)得出多個發(fā)射衰減校正因數(shù)，其中CT系統(tǒng)具體地配置成生成要用于CT衰減校正因數(shù)的數(shù)據(jù)。更具體地，CT信息用于生成在511 keV的線性衰減圖，然后可應用其來對PET信息進行衰減校正。
[0004]此外，至少一個已知的PET-MR系統(tǒng)利用由MR系統(tǒng)生成的數(shù)據(jù)來生成PET掃描數(shù)據(jù)的衰減校正。然而，利用MR數(shù)據(jù)來生成在511 keV的線性衰減圖，然后可應用其來對PET信息進行衰減校正，這可導致不希望的偽像或不正確的PET定量并且因此可使使用PET掃描數(shù)據(jù)生成的圖像的診斷值減小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在一個實施例中，提供用于校正正電子發(fā)射斷層攝影(PET)圖像的方法。該方法包括獲得磁共振(MR)圖像數(shù)據(jù) 集、將MR圖像中的至少一個對象歸類為骨、基于歸類為骨的對象生成MR-得出的PET衰減校正因數(shù)以及使用MR-得出的PET衰減校正因數(shù)對多個正電子發(fā)射斷層攝影(PET)發(fā)射數(shù)據(jù)進行衰減校正。還在本文描述醫(yī)學成像系統(tǒng)和非暫時性計算機可讀介質(zhì)。
[0006]在另一個實施例中，提供醫(yī)學成像系統(tǒng)。該醫(yī)學成像系統(tǒng)包括MRI系統(tǒng)、PET成像系統(tǒng)以及耦合于該MRI系統(tǒng)和PET系統(tǒng)的計算機。對該計算機編程來獲得MR圖像數(shù)據(jù)集、將MR圖像中的至少一個對象歸類為骨、基于歸類為骨的對象生成MR-得出的PET衰減校正因數(shù)以及使用MR-得出的PET衰減校正因數(shù)對多個正電子發(fā)射斷層攝影(PET)發(fā)射數(shù)據(jù)進行衰減校正。
[0007]在另外的實施例中，提供非暫時性計算機可讀介質(zhì)。用程序?qū)υ摲菚簳r性計算機可讀介質(zhì)編碼，對該程序編程來指示計算機以獲得MR圖像數(shù)據(jù)集、將MR圖像中的至少一個對象歸類為骨、基于歸類為骨的對象生成MR-得出的PET衰減校正因數(shù)以及使用MR-得出的PET衰減校正因數(shù)對多個正電子發(fā)射斷層攝影(PET)發(fā)射數(shù)據(jù)進行衰減校正。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是根據(jù)各種實施例形成的示范性成像系統(tǒng)的示圖。[0009]圖2是圖示根據(jù)各種實施例用于對正電子發(fā)射斷層攝影(PET)發(fā)射數(shù)據(jù)進行衰減校正的方法的流程圖。
[0010]圖3是可根據(jù)各種實施例生成的示范性圖像。
[0011]圖4是可根據(jù)各種實施例生成的密度圖的一部分。
[0012]圖5是在圖4中示出的密度圖的分解圖。
[0013]圖6是可根據(jù)各種實施例生成的另一個密度圖的一部分。
[0014]圖7是在圖6中示出的密度圖的分解圖。
[0015]圖8是可根據(jù)各種實施例生成的另一個密度圖的一部分。
[0016]圖9是在圖8中示出的密度圖的分解圖。
[0017]圖10是可根據(jù)各種實施例生成的再另一個密度圖的一部分。
[0018]圖11是在圖10中示出的密度圖的分解圖。
[0019]圖12是可根據(jù)各種實施例生成的衰減校正圖。
[0020]圖13是可根據(jù)各種實施例生成的另一個衰減校正圖。
[0021]圖14是根據(jù)各種實施例在圖1中示出的第一模態(tài)單元的框示意圖。
[0022]圖15是根據(jù)各種實施例在圖1中示出的第二模態(tài)單元的框示意圖。
【具體實施方式】
[0023]前面的概要以及各種實施例的下列詳細描述當與附圖結(jié)合閱讀時將更好理解。就圖形圖示各種實施例的功能框的圖來說，功能框不一定指示硬件電路之間的劃分。從而，例如，功能框(例如，處理器或存儲器)中的一個或多個可采用單件硬件(例如，通用信號處理器或一塊隨機存取存儲器、硬盤或諸如此類)或多件硬件實現(xiàn)。相似地，程序可以是獨立程序，可作為子例程包含在操作系統(tǒng)中，可以是安裝的軟件包中的功能等。應該理解各種實施例不限于圖中示出的布置和工具。
[0024]如本文使用的，采用單數(shù)列舉的并且具有單詞“一(a)”或“一(an)”在前的元件或步驟應該理解為不排除復數(shù)個所述元件或步驟，除非這樣的排除明確地規(guī)定。此外，對本發(fā)明的“一個實施例”的引用不意在解釋為排除也包含列舉的特征的另外的實施例的存在。此外，除非對相反情況明確規(guī)定，“包括”或“具有”具有特定性質(zhì)的一個元件或多個元件的實施例可包括不具有該性質(zhì)的另外的元件。
[0025]而且，如本文使用的，短語“重建圖像”不意在排除其中生成代表圖像但不是可查看的圖像的數(shù)據(jù)的實施例。因此，如本文使用的，術語“圖像”廣泛地指可查看圖像和代表可查看圖像的數(shù)據(jù)。然而，許多實施例生成或配置成生成至少一個可查看圖像。
[0026]本文描述的各種實施例提供如在圖1中示出的成像系統(tǒng)10。該成像系統(tǒng)10是多模態(tài)成像系統(tǒng)，其包括不同類型的成像模態(tài)，例如正電子發(fā)射斷層攝影(PET)、單光子發(fā)射計算機斷層攝影(SPECT)、計算機斷層攝影(CO、超聲、磁共振成像(MRI)或能夠生成診斷圖像的任何其他系統(tǒng)。在圖示的實施例中，成像系統(tǒng)10是PET/MRI系統(tǒng)。應該認識到各種實施例不限于多模態(tài)醫(yī)學成像系統(tǒng)，而可在例如諸如獨立PET成像系統(tǒng)或獨立MRI系統(tǒng)的單模態(tài)醫(yī)學成像系統(tǒng)上使用。此外，各種實施例不限于用于對人類受檢者成像的醫(yī)學成像系統(tǒng)，而可包括用于對非人類對象等成像的獸醫(yī)或非醫(yī)學系統(tǒng)。
[0027]參考圖1，多模態(tài)成像系統(tǒng)10包括第一模態(tài)單元12和第二模態(tài)單元14。這些單元可沿軸對齊(如在10中示出的)，或在環(huán)繞患者的公共空間(例如在12內(nèi)部具有14，或反之亦然)共存。這兩個模態(tài)單元使多模態(tài)成像系統(tǒng)10能夠使用第一模態(tài)單元12在第一模態(tài)掃描對象或受檢者16以及使用第二模態(tài)單元14在第二模態(tài)掃描受檢者16。在共存模態(tài)情況下，可選地，掃描可以是同步的。多模態(tài)成像系統(tǒng)10允許在不同模態(tài)的多個掃描以便于在單模態(tài)系統(tǒng)上的診斷能力增加。在圖示的實施例中，第一模態(tài)12是PET成像系統(tǒng)并且第二模態(tài)14是MRI系統(tǒng)。成像系統(tǒng)10示出為包括與PET成像系統(tǒng)12關聯(lián)的門架18和與MRI系統(tǒng)14關聯(lián)的門架20。在操作期間，例如使用電動臺24將受檢者16安置在中心開口22 (其被限定通過成像系統(tǒng)10)內(nèi)。
[0028]成像系統(tǒng)10還包括操作者工作站30。在操作期間，電動臺24響應于從操作者工作站30接收的一個或多個命令而將受檢者16移入門架18和/或20的中心開口 22內(nèi)。工作站30然后操作第一和/或第二模態(tài)12和14以既掃描受檢者16又采集受檢者16的發(fā)射數(shù)據(jù)和/或MRI數(shù)據(jù)。工作站30可實施為個人計算機(PC)，其接近成像系統(tǒng)10而安置并且經(jīng)由通信鏈路12而硬接線到成像系統(tǒng)10。工作站30還可實施為例如膝上型計算機或手持式計算機的便攜式計算機，其將信息傳送到成像系統(tǒng)10并且接收來自成像系統(tǒng)10的信息?？蛇x地，通信鏈路32可以是無線通信鏈路，其能夠?qū)⑿畔o線地傳送到工作站30和/或?qū)碜怨ぷ髡?0的信息無線地傳送到成像系統(tǒng)10。在操作中，工作站30配置成實時控制成像系統(tǒng)10的操作。還對工作站30編程來執(zhí)行本文描述的醫(yī)學圖像診斷采集和重建過程。
[0029]操作者工作站30包括中央處理單元(CPU)或計算機34、顯示器36和輸入裝置38。如本文使用，術語“計算機”可包括任何基于處理器或基于微處理器的系統(tǒng)，其包括使用微控制器、精簡指令集計算機(RISC)、 專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、邏輯電路和能夠執(zhí)行本文描述的功能的任何其它電路或處理器的系統(tǒng)。上文的示例只是示范性的，并且從而不意在采用任何方式限定術語“計算機”的定義和/或含義。在示范性實施例中，計算機34執(zhí)行存儲在一個或多個存儲元件或存儲器中的指令集，以便處理從第一和第二模態(tài)12和14接收的信息。存儲元件還可根據(jù)期望或需要來存儲數(shù)據(jù)或其他信息。存儲元件可采用位于計算機34內(nèi)的信息源或物理存儲器元件的形式。
[0030]成像系統(tǒng)10還包括衰減校正模塊40，其配置成實現(xiàn)本文描述的各種方法。一般，在人體的許多區(qū)域中，骨密度可模仿為具有不太致密的內(nèi)核的致密外殼，這取決于骨結(jié)構(gòu)的位置和大小。例如，人的顱骨趨于具有較大的密度但總尺寸較薄。然而，骨盆骨、股骨、脊髓和/或其他大的骨結(jié)構(gòu)可具有致密的外殼，但在中心核中可具有總體密度較低的骨髓。因此，對于511keV PET數(shù)據(jù)的基于MR的衰減校正，衰減校正模塊40配置成對MRI圖像中的骨中的至少一個估計511keVgamma射線的線性衰減系數(shù)。更具體地,衰減校正模塊40配置成基于不同圖像特征的類別(例如諸如在下文更詳細描述的骨)而轉(zhuǎn)換MR圖像。
[0031]衰減校正模塊40可實現(xiàn)為安裝在計算機34中的一件硬件?？蛇x地，衰減校正模塊40可實現(xiàn)為安裝在計算機34上的指令集。該指令集可以是獨立程序，可作為子例程包含在安裝計算機34上的操作系統(tǒng)中，可以是計算機34上安裝的軟件包中的功能等。應該理解各種實施例不限于圖中示出的布置和工具。
[0032]指令集可包括各種命令，其指示作為處理機的計算機34執(zhí)行特定的操作，例如本文描述的各種實施例的方法和過程。指令集可采用軟件程序的形式。如本文使用的，術語“軟件”和“固件”是可互換的，并且包括存儲在存儲器中用于計算機執(zhí)行的任何計算機程序，該存儲器包括RAM存儲器、ROM存儲器、EPROM存儲器、EEPROM存儲器以及非易失性RAM(NVRAM)存儲器。上文的存儲器類型只是示范性的，并且從而關于可用于存儲計算機程序的存儲器類型不是限制性的。
[0033]圖2是用于對PET發(fā)射數(shù)據(jù)進行衰減校正的示范性方法100的流程圖。在各種實施例中，方法100可例如使用計算機34和/或衰減校正模塊40而實現(xiàn)。在102，例如使用在圖1中示出的MRI系統(tǒng)14來采集MRI數(shù)據(jù)集50。該MRI數(shù)據(jù)集50可通過執(zhí)行受檢者16的掃描來產(chǎn)生MRI數(shù)據(jù)集50而獲得。可選地，可從在先前的受檢者16掃描期間收集的數(shù)據(jù)獲得MRI數(shù)據(jù)集50，其中MRI數(shù)據(jù)集50已經(jīng)存儲在例如存儲器裝置42 (在圖1中示出)的存儲器裝置中?？刹捎萌魏胃袷酱鎯RI數(shù)據(jù)集50?？稍谑軝z者16的實時掃描期間獲得MRI數(shù)據(jù)集50。例如，可在實時檢查受檢者16期間從MRI系統(tǒng)14接收MRI數(shù)據(jù)集50時對MRI數(shù)據(jù)執(zhí)行本文描述的方法。在各種實施例中，MRI數(shù)據(jù)集50包括至少一個骨。例如，圖3是受檢者16的示范性圖像200，其包括示范性對象202。在各種實施例中，對象202可以是第一骨類型或類別204 (例如諸如顱骨)，其具有大致上均勻的密度。在各種其他實施例中，對象202可以是第二骨類型或類別206，其具有外部部分(具有較高密度)和內(nèi)部部分，其具有比外部部分要低的密度，諸如例如股骨、骨盆骨。[0034]在104，例如使用在圖1中示出的PET系統(tǒng)12來采集PET發(fā)射數(shù)據(jù)集52或正弦圖。PET發(fā)射數(shù)據(jù)集52可通過執(zhí)行受檢者16的掃描來產(chǎn)生PET發(fā)射數(shù)據(jù)集52而獲得?？蛇x地，可從在先前的受檢者16掃描期間收集的數(shù)據(jù)獲得PET發(fā)射數(shù)據(jù)集52，其中PET發(fā)射數(shù)據(jù)集52已經(jīng)存儲在例如存儲器裝置42 (在圖1中示出)的存儲器裝置中?？刹捎萌魏胃袷酱鎯ET發(fā)射數(shù)據(jù)集52。還可在受檢者16的實時掃描期間獲得PET發(fā)射數(shù)據(jù)集52。例如，可在實時檢查受檢者16期間從PET系統(tǒng)12接收PET發(fā)射數(shù)據(jù)集52時對PET發(fā)射數(shù)據(jù)執(zhí)行本文描述的方法。
[0035]在106，MRI數(shù)據(jù)集50中的至少一個對象202被歸類為骨。更具體地，并且如在圖3中示出的，代表對象202的體素具有較高的強度并且從而表現(xiàn)為更亮的體素。然而，環(huán)繞對象202的軟組織、器官等具有較低的密度并且從而表現(xiàn)為更暗的體素。因此，在各種實施例中，為了將對象202歸類為骨，對MRI數(shù)據(jù)集50執(zhí)行基于強度的分割。在操作中，分割算法(其可安裝在衰減校正模塊40上)配置成定位感興趣的對象，例如骨202，并且使骨202的圖像數(shù)據(jù)與不太感興趣或不感興趣的環(huán)繞對象的圖像數(shù)據(jù)分開。
[0036]分割算法使用一定的原理，由此一般來說假設對象202可通過確定圖像數(shù)據(jù)中每個體素的強度而與其他解剖特征有區(qū)別。基于體素中的每個的強度值，骨202可與其他解剖特征區(qū)別開。因此，在106，分割算法例如使用取閾值過程而自動將MRI數(shù)據(jù)集50中的每個體素的強度值與預定強度值比較。在示范性實施例中，該預定強度值可以是預定強度值的范圍。預定強度值范圍可基于例如骨的先驗信息而自動設置?？蛇x地，預定范圍可由操作者手動輸入。在一個實施例中，如果代表對象202的體素的強度值在預定范圍內(nèi)，該體素歸類為骨。否則，該體素歸類為不屬于骨。應該認識到，分割算法還可與其他分割技術一起使用來識別骨。另外，如應該意識到的，可使用其他適合的分割算法。
[0037]在各種實施例中，MRI數(shù)據(jù)集50中的圖像數(shù)據(jù)(例如，使用分割算法而識別的體素信息)可用于生成三維密度圖，在本文也稱為標簽圖，其中識別為骨的體素被分配第一標簽圖值，并且不是骨的體素被分配第二標簽圖值。例如，圖4圖示可在106生成的示范性三維(3D)密度圖220的一部分并且圖5是在圖4中示出的標簽圖220的分解圖。在圖示的實施例中，密度圖220包括二十七個體素222。更具體地，密度圖220圖示被二十六個體素所環(huán)繞的中心體素i。在圖示的實施例中，這二四六個體素鄰近體素i并且因此在本文稱為“鄰居”。應該意識到，在操作中，密度圖220可包括數(shù)千個體素222并且示出二十七個體素222來解釋本文描述的各種實施例。在圖示的實施例中，識別為骨的體素222被分配第一標簽圖值，例如1，并且不是骨的體素222被分配第二標簽圖值，例如O。因此，在各種實施例中，對象202可通過執(zhí)行MRI數(shù)據(jù)集50的分割并且對每個體素222分配標簽圖值(其指示體素222是骨或不是骨)而歸類為骨。
[0038]另外，在各種實施例中，對象202可通過手動將對象202與圖集中的多個圖像比較而歸類為骨。如本文使用的，圖集是電子或硬拷貝文件，其包括人類解剖結(jié)構(gòu)的各種部位的一個或多個圖像。因此，在操作中，用戶可手動觀察對象202并且手動將大致上與觀察的對象相同的圖像定位在圖集內(nèi)。在各種其他實施例中，對象202可基于先驗知識而歸類為骨。更具體地，操作者可基于操作者經(jīng)驗而具有對象202是顱骨、股骨等的先驗知識。標簽圖值然后可由操作者手動輸入密度圖200內(nèi)。
[0039]再次參考圖2，在108，MR-得出的PET衰減校正因數(shù)基于在106分配的標簽圖值而生成。在各種實施例中，生成MR-得出的PET衰減校正因數(shù)包括在120選擇參考骨體素、在122識別具有與參考骨體素相同的標簽圖值的鄰居體素以及在124基于鄰居骨體素的數(shù)量而生成參考骨體素的MR-得出的PET衰減校正因數(shù)。在126，對MRI數(shù)據(jù)集50中歸類為骨的每個體素重復步驟120-124。衰減校正因數(shù)然后用于對PET圖像進行衰減校正。
[0040]更具體地，如上文討論的，大的骨通常具有致密緊湊的骨殼，其環(huán)繞具有骨和骨髓混合物的密度較低的骨小梁中心。因此，骨的內(nèi)部可通過選擇參考骨體素并且然后計算鄰居體素的數(shù)量(例如，基于在106分配的標簽圖值也歸類為骨的鄰近體素)而與骨的外部區(qū)分開。一般，對“表面”骨部分分配較高的密度值并且對“內(nèi)部”骨部分分配較低的密度值以在PET衰減校正期間使用。
[0041]例如,并且再次參考圖4和5,初始選擇參考骨體素250,例如體素i。在圖示的實施例中，先前已經(jīng)識別參考骨體素250并且對其分配標簽圖值1，如上文描述的。然后識別鄰居體素252或連接的體素中的每個。如本文使用的，鄰居意指在X方向、y方向和z方向上鄰近參考骨體素250的體素。因此,在圖示的實施例中，參考骨體素250具有二十六個鄰居體素252。然而，應該認識到，本文描述的方法可用超過二十六個鄰居體素來實現(xiàn)。例如，還可選擇各種連接的體素。如本文使用的，連接的體素意指鄰近鄰居體素的體素。例如，并且參考圖4，假設選擇體素256作為參考體素，則體素258將是鄰居體素并且體素260將是連接的體素。應該意識到，鄰居體素252可從參考體素250而安置在X方向、y方向和z方向中的每個上。此外，連接的體素(例如體素260)也可從參考體素250而安置在X方向、I方向和z方向中的每個上。因此，在圖示的實施例中，鄰居體素252代表環(huán)繞參考骨體素250的鄰居體素252的3x3x3的盒。
[0042]在識別鄰居體素252和/或連接的體素后,在122對歸類為骨體素的鄰居體素252和/或連接的體素計數(shù)。更具體地，對具有標簽圖值I的鄰居體素252計數(shù)。在圖4和5的圖示實施例中，參考骨體素250具有二十六個鄰居體素252。此外，鄰居體素252中的二十五個被歸類為非骨體素(O)并且因此不被計數(shù)。因此，在圖4和5中圖示的實施例中，因為所有鄰居體素252不是骨，這表示參考體素250和鄰居體素252代表“獨立”骨體素，并且因此衰減校正因數(shù)(即，分配給參考體素250的密度值)處于默認密度值。
[0043]圖6圖示可在106生成的另一個示范性三維(3D)密度圖270的一部分并且圖7是在圖6中示出的標簽圖270的分解圖。在圖示的實施例中，密度圖270包括二十七個體素222，其中參考體素250再次具有二十六個鄰居體素252。此外，鄰居體素252中的九個被歸類為骨體素(I)并且鄰居體素252中的十七個被歸類為非骨體素并且因此未被計數(shù)。因此，在圖6和7中圖示的實施例中，因為鄰居體素252的分布展現(xiàn)作為邊緣體素的參考體素250，對參考體素250分配衰減校正因數(shù)(即，密度值)，其高于在圖4和5中分配給參考體素250的密度值。應該認識到，分配給參考體素250的密度值基于歸類為骨的鄰居體素250的數(shù)量和分布。例如，假設分配給參考像素的密度值在O和I的范圍之間。從而，如果鄰居體素252中沒有一個被歸類為骨，分配給參考體素的密度值是I?？蛇x地，如果所有鄰居體素252被歸類為骨,分配給參考體素的密度值減小。因此，基于被歸類為骨的鄰居體素252和/或連接的體素的數(shù)量而對參考體素250分配密度值。從而，在圖6和7中圖示的實施例中，因為鄰居體素252中的九個被歸類為骨并且自參考體素250在一個方向上,分配給參考體素250的密度值可增加,例如近似1.3。
[0044]圖8圖示可在106生成的另一個示范性三維(3D)密度圖300的一部分并且圖9是在圖8中示出的標簽圖300的分解圖。在圖示的實施例中，密度圖300包括二十七個體素222，其中參考體素250再次具有二十六個鄰居體素252。此外，鄰居體素252中的十七個被歸類為骨體素(I)并且鄰居體素252中的九個被歸類為非骨體素并且因此未被計數(shù)。在該示例中，與圖6和7中的示例相比，參考體素250對骨較少為‘外部’，并且例如可具有分配為默認骨衰減校正因數(shù)值1.1的密度值。
[0045]圖10圖示可在106生成的另一個示范性三維(3D)密度圖310的一部分并且圖11是在圖10中示出的標簽圖310的分解圖。在圖示的實施例中，密度圖310包括二十七個體素222，其中參考體素250再次具有二十六個鄰居體素252。此外，鄰居體素252中的二十六個被歸類為骨體素(I)并且沒有鄰居體素252被歸類為非骨體素并且因此未被計數(shù)。因此，在圖10和11中圖示的實施例中，因為鄰居體素252中的全部被歸類為骨(即，近似100%)，分配給參考體素250的密度值可減小,例如近似默認骨衰減校正因數(shù)值0.9。
[0046]—般，本文描述的方法配置成通過對相同(例如，是骨體素)的鄰居體素的數(shù)量計數(shù)而識別內(nèi)部和外部骨體素。例如，如果參考骨體素是骨，做出關于有多少鄰居體素也是骨的確定。因此，在各種實施例中，可基于被歸類為骨的鄰居體素的數(shù)量來調(diào)制衰減。在一個實施例中，如果所有鄰居體素252是骨，這表示參考體素250和鄰居體素252代表骨的內(nèi)部部分并且被分配較低的衰減校正因數(shù)。例如，圖12是示范性衰減校正圖320，其圖示參考體素250和最近的鄰居體素252。如在圖12中示出的，參考體素250大致上被也是骨的鄰居體素環(huán)繞。從而，參考體素250位于骨的內(nèi)部部分中并且被分配較低的衰減校正因數(shù)。
[0047]然而，在其他實施例中，如果近似一半的鄰居體素252是骨體素并且另一半不是骨體素并且骨/不是骨的分布具有邊緣表面的形狀(0/1是分布的左/右、上/下，等)，對參考骨體素分配較高的衰減校正因數(shù)。例如，圖13是示范性衰減校正圖330，其圖示參考體素260和最近的鄰居體素262，其中近似一半的最近鄰居體素262是骨體素并且一半不是骨體素。從而，參考體素260位于骨的外部部分中并且被分配較高的衰減校正因數(shù)。衰減校正因數(shù)基于識別為骨的鄰居體素的數(shù)量。在各種實施例中，衰減校正因數(shù)可以在預定范圍內(nèi)。例如，在一個實施例中，如果最近鄰居體素中的全部是骨體素，可對參考骨體素分配默認骨衰減校正因數(shù)值0.9的衰減校正因數(shù)。可選地，如果鄰居體素中僅一個是骨體素，可對參考骨體素分配近似I的衰減校正因數(shù)。在各種實施例中，分配給每個參考體素的衰減校正因數(shù)標度是基于在例如O與I之間的線性標度。從而，如果一半的鄰居體素是骨體素并且分布在自參考體素的一個方向上，并且一半的鄰居體素不是骨體素并且分布在自參考體素的相對方向上，可對參考骨體素分配近似1.1的衰減校正標度因數(shù)。
[0048]本文描述利用MR信息來提供PET圖像的衰減校正的方法和系統(tǒng)。更具體地，各種實施例識別較厚的骨，其一般來說具有骨髓(脊椎、骨盆)的“軟”(較低衰減)中心。在操作中，MR圖像用于發(fā)現(xiàn)骨類。然后確定歸類為骨的每個體素在骨類內(nèi)的鄰居體素的數(shù)量。基于增加或固定的大量鄰居體素對骨體素分配較低的衰減校正因數(shù)，因為識別為骨的體素越靠內(nèi)，更有可能的是，一些類型的人骨的體素的密度更小。應該認識到本文描述的方法還可“向后”運行。更具體地，可在MR圖像數(shù)據(jù)集中識別參考非骨體素，可對參考骨體素的鄰居非骨體素的數(shù)量和分布計數(shù)、可基于鄰居非骨體素的數(shù)量和分布生成參考非骨骨體素的MR-得出的PET衰減校正因數(shù)標度；并且可基于鄰居非骨體素的數(shù)量和分布生成參考非骨體素的MR-得出的PET衰減校正因數(shù)標度。
[0049]本文描述的方法的各種實施例可提供作為醫(yī)學成像系統(tǒng)(例如如在圖1中示出的雙模態(tài)成像系統(tǒng)10)的一部分或與其一起使用。圖14是第一模態(tài)單元12 (例如，PET成像系統(tǒng)，在圖1中示出)的框示意圖。圖15是第二模態(tài)單元14 (例如，MRI系統(tǒng)，在圖1中示出)的框示意圖。
[0050]如在圖14中示出的，PET 系統(tǒng)12包括檢測器陣列400，其布置為單獨檢測器模塊402的環(huán)組裝件。檢測器陣列10還包括中心開口 22，其中可例如使用電動臺24(在圖1中示出)來安置對象或患者，例如受檢者16。電動臺24與檢測器陣列400的中心軸對齊。在操作期間，電動臺24響應于從操作者工作站30接收的一個或多個命令而使受檢者16移入檢測器陣列400的中心開口 22內(nèi)。更具體地，PET掃描儀控制器410對通過通信鏈路32從操作者工作站30接收的命令作出響應。因此，通過PET掃描儀控制器410從操作者工作站30控制掃描操作。
[0051]在操作期間，當光子與檢測器陣列400上的閃爍體碰撞時，光子碰撞在閃爍體上產(chǎn)生閃爍。閃爍體產(chǎn)生模擬信號，其被傳送到可形成檢測器陣列400的一部分的電子器件段(未示出)。電子器件段在發(fā)生閃爍事件時輸出模擬信號。提供一組采集電路420來接收這些模擬信號。采集電路420處理模擬信號來識別每個有效事件并且提供指示識別的事件的數(shù)字號碼或值。例如，該信息指示何時發(fā)生事件以及檢測該事件的閃爍閃爍體的位置。
[0052]數(shù)字信號通過通信鏈路(例如，線纜)傳送到數(shù)據(jù)采集控制器422。數(shù)據(jù)采集處理器422適于基于接收的信號執(zhí)行散射校正和/或各種其他操作。PET系統(tǒng)12還可包括圖像重建處理器424，其經(jīng)由通信鏈路426而互連到數(shù)據(jù)采集控制器422。在操作期間，圖像重建處理器424對數(shù)字信號執(zhí)行各種圖像增強技術并且生成受檢者16的圖像。
[0053]如在圖15中示出的，MRI系統(tǒng)14包括超導磁體組裝件500，其包括超導磁體502。該超導磁體502由在磁體線圈支承或線圈架上支承的多個磁線圈形成。在一個實施例中，超導磁體組裝件500還可包括熱屏蔽504。容器506 (也稱為低溫恒溫器)環(huán)繞超導磁體502，并且該熱屏蔽504環(huán)繞該容器506。該容器506典型地填充有液氦來冷卻導磁體502的線圈?？森h(huán)繞容器506的外表面提供熱絕緣(沒有示出)。MRI系統(tǒng)14還包括主梯度線圈520、屏蔽梯度線圈522和RF傳送線圈524。MRI系統(tǒng)14 一般來說還包括控制器530、主磁場控制532、梯度場控制534、存儲器裝置42、顯示裝置36、傳送-接收(T-R)開關540、RF傳送器542和接收器544。
[0054]在操作中，例如受檢者16 (在圖1中示出)的對象的身體放置在適合的支承(例如，電動臺24 (在圖1中示出))上的開口 22中。超導磁體502產(chǎn)生橫過該開口 226的均勻和靜態(tài)的主磁場仏。開口 22中以及對應地患者中的電磁場強度經(jīng)由主磁場控制532由控制器530控制，其還控制到超導磁體502的通電電流的供應。
[0055]提供可包括一個或多個梯度線圈元件的主梯度線圈520使得磁梯度可以在三個正交方向X、y和Z中的任意一個或多個上施加在開口 22中的磁場Btl上。主梯度線圈520通過梯度場控制534通電并且也由控制器530控制。
[0056]RF線圈組裝件524布置成傳送磁脈沖和/或可選地同時檢測來自患者的MR信號(如果還提供接收線圈元件)。RF線圈組裝件524可以可選擇地通過T-R開關540而分別互連到RF傳送器542或接收器544中的一個。RF傳送器542和T-R開關540由控制器530控制使得RF場脈沖或信號由RF傳送器542生成并且選擇性地施加于患者用于在患者中激發(fā)磁共振。
[0057]施加RF脈沖之后，再次致動T-R開關540以使RF線圈組裝件524從RF傳送器542去耦合。檢測的MR信號進而發(fā)送到控制器530?？刂破?30可包括處理器554，其控制MR信號的處理來產(chǎn)生代表受檢者16的圖像的信號。代表該圖像的處理信號還傳送到顯示裝置36來提供圖像的視覺顯示。具體地，MR信號填充或形成k空間，將其傅立葉變換來獲得可視圖像，可在顯示裝置3 6上查看該可視圖像。
[0058]如本文使用的，指令集可包括各種命令，其指示作為處理機的計算機或處理器執(zhí)行特定的操作，例如本發(fā)明的各種實施例的方法和過程。指令集可采用軟件程序的形式，其可形成一個或多個有形的非暫時性計算機可讀介質(zhì)的一部分。該軟件可采用例如系統(tǒng)軟件或應用軟件的各種形式。此外，該軟件可采用單獨程序或模塊的集合、更大程序內(nèi)的程序模塊或程序模塊的一部分的形式。該軟件還可包括采用面向?qū)ο缶幊痰男问降哪K化編程。輸入數(shù)據(jù)由處理機的處理可響應于操作者命令，或響應于先前處理的結(jié)果，或響應于由另外一個處理機做出的請求。
[0059]如本文使用的，術語“軟件”和“固件”可包括存儲在存儲器中用于計算機執(zhí)行的任何計算機程序，該存儲器包括RAM存儲器、ROM存儲器、EPROM存儲器、EEPROM存儲器以及非易失性RAM (NVRAM)存儲器。上文的存儲器類型只是示范性的，并且從而關于可用于存儲計算機程序的存儲器類型不是限制性的。
[0060]要理解上文的描述意在說明性而非限制性。例如，上文描述的實施例(和/或其的方面)可互相結(jié)合使用。另外，可做出許多修改以使特定情況或材料適應各種實施例的教導而沒有偏離它們的范圍。雖然本文描述的材料的尺寸和類型意在限定各種實施例的參數(shù)，它們絕不是限制性的而僅僅是示范性的。當回顧上文的描述時，許多其他的實施例對于本領域內(nèi)技術人員將是明顯的。各種實施例的范圍因此應該參照附上的權(quán)利要求與這樣的權(quán)利要求擁有的等同物的全范圍而確定。在附上的權(quán)利要求中，術語“包含”和“在…中”用作相應術語“包括”和“其中”的易懂語的等同物。此外，在隨附權(quán)利要求中，術語“第一”、“第二”和“第三”等僅僅用作標簽，并且不意在對它們的對象施加數(shù)值要求。此外，隨附權(quán)利要求的限制沒有采用部件加功能格式書寫并且不意在基于35 U.S.C § 112的第六段解釋，除非并且直到這樣的權(quán)利要求限定明確地使用后跟功能描述而無其他結(jié)構(gòu)的短語“用于…的部件”。
[0061]該書面描述使用示例來公開各種實施例，其包括最佳模式，并且還使本領域內(nèi)任何技術人員能夠?qū)嵺`各種實施例，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)和執(zhí)行任何包含的方法。各種實施例的專利范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領域內(nèi)技術人員想到的其他示例。這樣的其他示例如果它們具有不與權(quán)利要求的文字語言不同的結(jié)構(gòu)元件，或者它們包括與權(quán)利要求的文字語言 無實質(zhì)區(qū)別的等同結(jié)構(gòu)元件則確定在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
[0062]部件列表
【權(quán)利要求】
1.一種醫(yī)學成像系統(tǒng)(10)，包括: 磁共振成像(MRI)系統(tǒng)(14); 正電子發(fā)射斷層攝影(PET)成像系統(tǒng)(12);以及 計算機(34)，其耦合到所述MRI系統(tǒng)和所述PET系統(tǒng)，對所述計算機編程以: 獲得(102) MR圖像數(shù)據(jù)集(50)； 將所述MR圖像(50)中的至少一個對象(202)歸類(106)為骨； 識別(120)所述MR圖像數(shù)據(jù)集中的參考骨體素(250)； 對所述參考骨體素的鄰居骨體素(252)的數(shù)量以及它們的分布計數(shù)(122)； 基于鄰居骨體素的所述數(shù)量和分布生成(124)所述參考骨體素的MR-得出的PET衰減校正因數(shù)標度；以及 使用所述MR-得出的PET衰減校 正因數(shù)對多個正電子發(fā)射斷層攝影(PET)發(fā)射數(shù)據(jù)進行衰減校正(108)。
2.如權(quán)利要求8所述的醫(yī)學成像系統(tǒng)，其中，進一步對所述計算機編程以執(zhí)行MR圖像數(shù)據(jù)集的基于強度的分割來識別所述骨。
3.如權(quán)利要求8所述的醫(yī)學成像系統(tǒng)(10)，其中，進一步對所述計算機(34)編程以: 將所述對象(202)與圖集中的多個圖像比較；以及 基于所述比較將所述骨歸類。
4.如權(quán)利要求8所述的醫(yī)學成像系統(tǒng)(10)，其中，進一步對所述計算機(34)編程以: 對代表骨的體素分配第一標簽圖值；以及 對不是骨的體素分配第二標簽圖值。
5.如權(quán)利要求8所述的醫(yī)學成像系統(tǒng)(10)，其中，進一步對所述計算機(34)編程以: 識別(120)所述MR圖像數(shù)據(jù)集(50)中的參考骨體素(250)； 對所述參考骨體素的連接骨體素(252)的數(shù)量以及它們的分布計數(shù)(122);以及基于連接骨體素和鄰居骨體素的數(shù)量生成(124)所述參考骨體素的MR-得出的PET衰減校正因數(shù)標度。
6.如權(quán)利要求8所述的醫(yī)學成像系統(tǒng)(10)，其中，進一步對所述計算機(34)編程以: 對代表骨的體素(250)分配標簽圖值； 識別具有與參考骨體素相同的標簽圖值的鄰居體素(252)和它們的分布； 基于鄰居骨體素的所述數(shù)量生成所述參考骨體素的MR-得出的PET衰減校正因數(shù)標度。
7.如權(quán)利要求8所述的醫(yī)學成像系統(tǒng)(10)，其中，進一步對所述計算機編程以: 確定(122 )參考骨體素(250 )周圍的連接骨體素的數(shù)量和它們的分布；以及 基于連接骨體素和鄰居骨體素的確定數(shù)量和分布生成(124) MR-得出的PET衰減校正因數(shù)。
8.一種非暫時性計算機可讀介質(zhì)，其用程序編碼，對所述程序編程來指示計算機(34)以: 獲得(102)磁共振(MR)圖像數(shù)據(jù)集(50)； 將所述MR圖像中的至少一個對象(202)歸類(156)為骨； 識別(120)所述MR圖像數(shù)據(jù)集中的參考骨體素(250)；對所述參考骨體素的鄰居骨體素(252)的數(shù)量計數(shù)(122)； 基于鄰居骨體素的所述數(shù)量生成(124)所述參考骨體素的MR-得出的PET衰減校正因數(shù)；以及 使用所述MR-得出的PET衰減校正因數(shù)對多個正電子發(fā)射斷層攝影(PET)發(fā)射數(shù)據(jù)進行衰減校正(108)。
9.如權(quán)利要求15所述的非暫時性計算機可讀介質(zhì)，其中，進一步對所述程序編程來指示所述計算機(34)執(zhí)行所述MR圖像數(shù)據(jù)集(50)的基于強度的分割以識別所述骨。
10.如權(quán)利要求15所述的非暫時性計算機可讀介質(zhì)，其中，進一步對所述程序編程來指示所述計算機(34)以: 將所述對象(202)與圖集中的多個圖像比較；以及 基于所述比較將 所述骨歸類。
【文檔編號】G06T5/00GK103445801SQ201310205887
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月29日
【發(fā)明者】S.D.沃倫韋伯, A.H.R.朗 申請人:通用電氣公司