用于PET-CT图像伪影评估和校正的系统和方法与流程

背景技术：

1、本文所公开的主题涉及医学成像，并且更具体地涉及医学图像伪影校正。

2、非侵入性成像技术允许获得患者/对象的内部结构或特征的图像，而无需对患者/对象执行侵入性过程。具体地讲，此类非侵入性成像技术依赖于各种物理原理(诸如x射线穿过目标体积的差分透射、体积内的声波反射、体积内不同组织和材料的顺磁性、目标放射性核素在体内的分解等)，以采集数据和构建图像或以其他方式表示观察到的患者/对象的内部特征。

3、在诸如正电子发射断层摄影(pet)和单光子发射计算机断层摄影(spect)等功能性医学成像模态中，衰减校正是图像重建过程的重要部分。通常，用于衰减校正算法的数据是根据利用计算机断层摄影(ct)或磁共振成像(mri)进行的相关联解剖图像扫描来生成的。为了实现高质量的功能图像，两种模态之间的空间匹配或配准需要准确。图像配准不良的常见源头是偶发性的患者运动和自然的呼吸运动或心脏器官运动。尽管实现在同一患者运动阶段采集功能和解剖图像数据将总是有益的，但是这通常难以用典型的临床方案考虑事项来实现。因此，已经尝试在图像重建框架内在算法上校正该问题。

4、衰减校正失配图像伪影可能影响临床诊断的准确性和可靠性，因为在病变或其他结构化组织中的放射性示踪剂摄取相对于真实值可能表现得明显过低或过高。例如，上肝区域的病变或下肺区域的病变可能会受到呼吸运动的显著影响，从而导致功能-解剖失配。在心脏成像中，左心室成像摄取可能受到心肌扩张和收缩周期的影响。相关的常见问题是，下肺的成像区域具有强活动值抑制，这可能导致医生错过真实的临床发现。

5、已经尝试了若干不同的方法来试图减轻所描述的伪影问题。在一种已知的方法中，在pet和spect中，所检查的功能图像通常是在自然器官运动期间所采集的数据在一段时间内的平均值，或者它们是来自门控采集(基于仪器的或数据驱动的)的所选重建阶段(即，“冻结”状态)的结果。对应解剖图像(比如来自ct的解剖图像)通常是在异步屏气扫描中采集的，或者在来自自然呼吸扫描的任意短时间帧中采集的。能够选择与ct图像可能最佳配准的特定重建pet阶段。然而，在这种方法中，pet图像质量可能显著降低，并且仍然不能保证与ct的最佳配准。另外，基于3d图像的pet-ct配准的已知方法也可能有帮助，但前提是相关的功能和解剖图像结构之间存在足够的结构相似性。不幸的是，这种相似性并不总是能够得到保证，并且在具有严重伪影的情况下，可能存在特别大的结构差异。此外，还研究了这些方法的一些其他组合和变型。在任何实际选择的解决方案中，总计算时间也应该是重要的考虑因素。

6、另外，在缺乏飞行时间(tof)能力的pet系统中，所描述的伪影问题可能更严重(即，衰减失配伪影更强)。特别地，这些伪影可能出现在具有宽重合接受角的全身非tofpet系统中，其中投影射线可能频繁地穿过患者体内特别高的衰减路径。

技术实现思路

1、下文示出了本文所公开的某些实施方案的概述。应当理解，提供这些方面仅仅是为了向读者提供这些特定实施方案的简要概述，并且这些方面并非旨在限制本公开的范围。实际上，本公开可涵盖下文可能未示出的各个方面。

2、在一个实施方案中，提供了一种用于医学成像数据的自动伪影评估和校正的计算机实现的方法。该方法包括经由处理器获得受检者的发射断层摄影功能图像数据和对应的重建解剖图像体积，该发射断层摄影功能图像数据和该对应的重建解剖图像体积包括具有自然运动的至少一个器官。该方法还包括经由处理器预先确定用于具有自然运动的至少一个器官的空间失配校正的专用模型。该方法还包括经由处理器执行发射断层摄影功能图像数据的初始图像重建，以基于对应的重建解剖图像体积利用衰减校正来生成重建发射断层摄影功能图像体积。该方法甚至还包括经由处理器识别该重建发射断层摄影功能图像体积和对应的重建解剖图像体积内的相关解剖区域，其中功能图像质量能够受到至少一个器官的自然运动的影响。该方法还包括经由处理器识别和评估重建发射断层摄影功能图像体积中与功能解剖空间失配有关的潜在衰减校正图像伪影。该方法还包括经由处理器基于所确认的衰减校正图像伪影来估计模型参数，其中模型参数表示功能解剖空间失配。该方法还包括经由处理器利用专用模型和模型参数两者来校正对应的重建解剖图像体积，以生成经校正解剖图像体积。该方法还包括经由处理器基于该经校正解剖图像体积利用衰减校正来重建发射断层摄影功能图像数据，以生成经校正发射断层摄影功能图像体积。

3、在另一个实施方案中，提供了一种用于医学成像数据的自动伪影评估和校正的系统。该系统包括编码处理器可执行例程的存储器。该系统还包括处理器，该处理器被配置为访问存储器并且执行处理器可执行例程，其中例程在由处理器执行时使处理器执行动作。该动作包括获得受检者的发射断层摄影功能图像数据和对应的重建解剖图像体积，该发射断层摄影功能图像数据和该对应的重建解剖图像体积包括具有自然运动的至少一个器官。该动作还包括预先确定用于具有自然运动的至少一个器官的空间失配校正的专用模型。该动作还包括执行发射断层摄影功能图像数据的初始图像重建，以基于对应的重建解剖图像体积利用衰减校正来生成重建发射断层摄影功能图像体积。该动作甚至还包括识别该重建发射断层摄影功能图像体积和对应的重建解剖图像体积内的相关解剖区域，其中功能图像质量能够受到至少一个器官的自然运动的影响。该动作还包括识别和评估重建发射断层摄影功能图像体积中与功能解剖空间失配有关的潜在衰减校正图像伪影。该动作还包括基于所确认的衰减校正图像伪影来估计模型参数，其中模型参数表示功能解剖空间失配。该动作还包括利用专用模型和模型参数两者来校正对应的重建解剖图像体积，以生成经校正解剖图像体积。该动作还包括基于该经校正解剖图像体积利用衰减校正来重建发射断层摄影功能图像数据，以生成经校正发射断层摄影功能图像体积。

4、在另一个实施方案中，提供了一种非暂态计算机可读介质。该计算机可读介质包括处理器可执行代码，该处理器可执行代码在由处理器执行时使该处理器执行动作。该动作包括获得受检者的发射断层摄影功能图像数据和对应的重建解剖图像体积，该发射断层摄影功能图像数据和该对应的重建解剖图像体积包括具有自然运动的至少一个器官。该动作还包括预先确定用于具有自然运动的至少一个器官的空间失配校正的专用模型。该动作还包括执行发射断层摄影功能图像数据的初始图像重建，以基于对应的重建解剖图像体积利用衰减校正来生成重建发射断层摄影功能图像体积。该动作甚至还包括识别该重建发射断层摄影功能图像体积和对应的重建解剖图像体积内的相关解剖区域，其中功能图像质量能够受到至少一个器官的自然运动的影响。该动作还包括识别和评估重建发射断层摄影功能图像体积中与功能解剖空间失配有关的潜在衰减校正图像伪影。该动作还包括基于所确认的衰减校正图像伪影来估计模型参数，其中模型参数表示功能解剖空间失配。该动作还包括利用专用模型和模型参数两者来校正对应的重建解剖图像体积，以生成经校正解剖图像体积。该动作还包括基于该经校正解剖图像体积利用衰减校正来重建发射断层摄影功能图像数据，以生成经校正发射断层摄影功能图像体积。