一種正電子發(fā)射斷層成像圖像數(shù)據(jù)集的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于產(chǎn)生至少部分運(yùn)動的檢查對象的PET圖像數(shù)據(jù)集或SPECT圖像數(shù)據(jù)集的方法，有如下步驟：記錄或計算至少一個第一PET初始圖像數(shù)據(jù)集或第一SPECT初始圖像數(shù)據(jù)集；以成像解剖特征的成像裝置記錄至少一個第一解剖圖像數(shù)據(jù)集和至少一個第二解剖圖像數(shù)據(jù)集；從上述圖像數(shù)據(jù)集中確定至少一個變換規(guī)范，并將其變換規(guī)范應(yīng)用到上述任一初始圖像數(shù)據(jù)集上來產(chǎn)生至少一個PET圖像數(shù)據(jù)集或SPECT圖像數(shù)據(jù)集。本發(fā)明還涉及一種用于產(chǎn)生至少一個PET圖像數(shù)據(jù)集或SPECT圖像數(shù)據(jù)集的成像裝置，其包括成像解剖特征的成像裝置（尤其是磁共振或X射線或計算機(jī)斷層成像或超聲裝置）、PET裝置或SPECT裝置和控制裝置。
【專利說明】一種正電子發(fā)射斷層成像圖像數(shù)據(jù)集的方法和裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于產(chǎn)生至少部分運(yùn)動的檢查對象的PET圖像數(shù)據(jù)集的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]正電子發(fā)射斷層成像、簡稱PET，是一種成像方法，借助其可以示出放射性物質(zhì)在檢查對象中的分布。在PET中使用發(fā)射正電子的放射性原子核，其中，為了記錄測量數(shù)據(jù)而圍繞檢查對象設(shè)置探測環(huán)。在所發(fā)射的正電子與電子的湮滅的情況下釋放兩個光子，其以相反的方向離開彼此。如果以探測環(huán)在預(yù)定的時段中采集到兩個光子，則將這評價為重合和由此評價為湮滅事件。因為從起始位置出來的光子離開彼此，所以將連接探測器的線稱作所謂的“l(fā)ine of response (響應(yīng)線)”、簡稱LOR。
[0003]由此，探測到的單個湮滅事件并未提供空間分辨的信息。通過探測多個湮滅事件和多個如此確定的線的疊加才能產(chǎn)生PET圖像數(shù)據(jù)集。
[0004]在此，形成在所使用的放射性原子核的放射性與用于建立PET圖像數(shù)據(jù)集的持續(xù)時間之間的關(guān)聯(lián)。為了使作為檢查對象的患者的輻射負(fù)荷保持為小的而使用弱放射性物質(zhì)。由此，用于記錄PET圖像數(shù)據(jù)集的測量時間為大約一分鐘。PET圖像數(shù)據(jù)集因此不能“實時”示出。實時成像理解為示出運(yùn)動，其中運(yùn)動的類型規(guī)定時間窗并且在該時間窗中記錄多個圖像數(shù)據(jù)集。
[0005]在此，要在實際和偽實時成像之間做區(qū)分。實際實時成像中在預(yù)定的時間窗內(nèi)記錄多個圖像數(shù)據(jù)集，而偽的實時成像中僅記錄圖像數(shù)據(jù)集的部分。偽實時成像的一個示例是對鼠心臟進(jìn)行的高分辨率的磁共振斷層成像(MRT)。在6001/min的心臟頻率中根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)不可能在周期性心臟運(yùn)動的單次循環(huán)中記錄例如五個或更多完整的Flash圖像數(shù)據(jù)集。因此，以EKG量取心臟運(yùn)動，根據(jù)EKG信號的特定區(qū)段、例如R尖峰脈沖生成觸發(fā)信號并且接下來在對于每個Flash圖像數(shù)據(jù)集記錄一個或多個k空間行。
`[0006]由此記錄圖像數(shù)據(jù)集上的一個完整單元耗時數(shù)分鐘。盡管如此，在對測量數(shù)據(jù)執(zhí)行總是必需的后處理步驟之后，存在關(guān)于鼠心臟的整個運(yùn)動的信息，其中以多個MR圖像數(shù)據(jù)集示出心跳的各階段。
[0007]實際實時成像中，在預(yù)定的時間窗內(nèi)采集多個圖像數(shù)據(jù)集。例如，可以借助在磁共振檢查范圍中的TrueFisp成像示出檢查對象的內(nèi)部器官的運(yùn)動。該成像模態(tài)的其它快速成像技術(shù)有EP1、FLASH、HASTE和PROPELLER。在此，優(yōu)選在帶有空氣入口的組織中使用基于自旋回波的方法，并且在均勻組織中使用基于梯度回波的方法。
[0008]從DE10231061A1中已知一種方法，其中應(yīng)將PET圖像數(shù)據(jù)集中的運(yùn)動偽影減小。在此，借助多個磁共振或計算機(jī)斷層成像數(shù)據(jù)集對PET圖像數(shù)據(jù)集的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)動校正。然而并沒公開PET圖像數(shù)據(jù)集的實時示出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明所基于的技術(shù)問題是提出一種方法和一種裝置，借助其能夠?qū)崿F(xiàn)在保持低輻射負(fù)荷情況下以增大的時間分辨率確定和示出PET圖像數(shù)據(jù)集或SPECT圖像數(shù)據(jù)集。
[0010]下面，實施方式僅涉及PET圖像數(shù)據(jù)集。然而其同樣也適用于SPECT圖像數(shù)據(jù)集。
[0011]根據(jù)本發(fā)明，首先記錄PET初始圖像數(shù)據(jù)集和解剖圖像數(shù)據(jù)集。在此，記錄圖像數(shù)據(jù)集意味著，借助與成像模態(tài)對應(yīng)的探測器記錄信號、也稱作測量數(shù)據(jù)或原始數(shù)據(jù)，并將其至少存儲在臨時存儲器中，按照該方法進(jìn)行后期處理(postprocessing)和之后示出或存儲。在磁共振成像范圍中的后期處理步驟例如是將測量數(shù)據(jù)分類，對測量數(shù)據(jù)或分類過的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉變換或者進(jìn)行所謂的補(bǔ)零。
[0012]記錄PET初始圖像數(shù)據(jù)集和第一解剖圖像數(shù)據(jù)集的步驟在時間順序上是可以交換的，尤其它們也可以同時進(jìn)行。
[0013]解剖圖像數(shù)據(jù)集在此是以對應(yīng)的、下面也稱作解剖成像模態(tài)的成像模態(tài)來記錄的。在此，其例如可以是磁共振裝置或計算機(jī)斷層成像裝置或X射線裝置或超聲裝置。前提是，該成像模態(tài)與PET成像相比在類似的空間分辨率的情況下能夠?qū)崿F(xiàn)較高的時間分辨率。其必需至少能夠?qū)崿F(xiàn)確定變換規(guī)范。
[0014]由此可能的是，以解剖的成像模態(tài)實現(xiàn)改進(jìn)的時間分辨率、尤其實時成像。為了能夠?qū)⒃摃r間分辨率傳輸給PET圖像數(shù)據(jù)集而在第一解剖圖像數(shù)據(jù)集之后記錄第二解剖圖像數(shù)據(jù)集。第一解剖圖像數(shù)據(jù)集在此可以以任意方法來記錄，尤其以低的時間分辨率來記錄。僅必需已知的是在周期運(yùn)動的哪個時刻記錄了該第一解剖圖像數(shù)據(jù)集。替選地，可以在不運(yùn)動的檢查對象或檢查對象的不運(yùn)動的部分中記錄該第一解剖圖像數(shù)據(jù)集。
[0015]基于該第一解 剖圖像數(shù)據(jù)集，借助第二解剖圖像數(shù)據(jù)集可以確定運(yùn)動信息和由此形成的一個或多個變換規(guī)范。尤其可以對于(至少在解剖圖像數(shù)據(jù)集的一個區(qū)域中的)每個圖像元素確定各自的變換規(guī)范。替選地，可以分割第一或第二解剖圖像數(shù)據(jù)集，并且對于每個任意片段確定變換規(guī)范。圖像元素通常也稱作像素或圖像點。
[0016]變換規(guī)范是兩維或三維和多維的數(shù)字矢量，其說明來自第一解剖圖像數(shù)據(jù)集的圖像元素如何運(yùn)動的。用作第一解剖圖像數(shù)據(jù)集的可以是任意如下解剖圖像數(shù)據(jù)集，該解剖圖像數(shù)據(jù)集在記錄PET圖像數(shù)據(jù)集的時刻或位置示出檢查對象。在此，需要在周期性和不規(guī)則運(yùn)動之間進(jìn)行區(qū)分。周期性運(yùn)動例如通過檢查對象的心跳或呼吸形成。不規(guī)則運(yùn)動是整個檢查對象的其余運(yùn)動，例如因為檢查對象安置于其上的臥榻的運(yùn)動。
[0017]在周期性運(yùn)動的情況下接下來仍然考慮跳動的心臟的示例。心臟運(yùn)動劃分為兩個主區(qū)段，即收縮和舒張。在收縮中，心肌縮到一起，并且血液從心臟中泵出。而在舒張期間與之相反血液涌流到心臟中。舒張的持續(xù)時間相對恒定，而收縮的持續(xù)時間在心率改變時變化。流出階段的開始在EKG中與R尖峰脈沖關(guān)聯(lián)并且因此可以用作用于觸發(fā)的標(biāo)記。在心率恒定的情況下，舒張和收縮具有保持相同的改變。基于例如由R尖峰脈沖或周期性心臟運(yùn)動的任意其它確定時刻說明的標(biāo)記，在周期性心臟運(yùn)動的任意時刻都可以確定或測量成像心臟的圖像數(shù)據(jù)集。尤其可能的是，在收縮開始前測量或計算第一解剖圖像數(shù)據(jù)集并且在收縮結(jié)束時測量或計算第二解剖圖像數(shù)據(jù)集。于是從第一和第二解剖圖像數(shù)據(jù)集中可以獲得任意多個變換規(guī)范，其包含關(guān)于如下的信息，即特定的圖像元素或帶有多個圖像元素的預(yù)定區(qū)域如何改變。在心臟跳動的情況下，建立變換規(guī)范是特別高要求的，因為不僅要考慮平移和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，還要考慮心臟的大小變化。
[0018]如果確定了變換規(guī)范，則將其應(yīng)用于PET初始圖像數(shù)據(jù)集。因此，PET初始圖像數(shù)據(jù)集和第一解剖圖像數(shù)據(jù)集必需在周期性運(yùn)動的相同時刻示出檢查對象，由此可以使用變換規(guī)范，以便可以將所進(jìn)行的運(yùn)動傳輸?shù)絇ET初始圖像數(shù)據(jù)集上。以該類型和方式，可以將成像解剖特征的成像裝置的高時間分辨率傳輸?shù)絇ET圖像數(shù)據(jù)集上。
[0019]在偽實時成像的情況下，可以記錄解剖圖像數(shù)據(jù)集上的完整集合。如果在執(zhí)行介入式手術(shù)時應(yīng)使用解剖圖像數(shù)據(jù)集，則可以在該手術(shù)開始之前記錄解剖圖像數(shù)據(jù)集的第一集合，在該手術(shù)期間可以記錄其它集合。解剖圖像數(shù)據(jù)集之一可以確定為第一解剖圖像數(shù)據(jù)集，該集合的其它解剖圖像數(shù)據(jù)集于是可以確定為第二解剖圖像數(shù)據(jù)集。
[0020]通過對于每個第二解剖圖像數(shù)據(jù)集基于第一解剖圖像數(shù)據(jù)集確定至少一個變換規(guī)范的方式來確定變換規(guī)范。將這些變換規(guī)范應(yīng)用于PET初始圖像數(shù)據(jù)集并且于是獲得PET圖像數(shù)據(jù)集的如下集合，該集合為偽實時PET圖像數(shù)據(jù)集的集合。基于保持不變的第一解剖圖像數(shù)據(jù)集確定變換規(guī)范下面稱作變換規(guī)范的完整計算。
[0021]在一個替選的實施方案中，通過在兩個在周期性運(yùn)動的進(jìn)程中彼此相繼的解剖圖像數(shù)據(jù)集中開始并且確定至少一個變換規(guī)范的方式來獲得至少一個變換規(guī)范。此過程對于所有解剖圖像數(shù)據(jù)集重復(fù)，直至對于每個解剖圖像數(shù)據(jù)集和跟隨后的解剖圖像數(shù)據(jù)集確定了至少一個變換規(guī)范。由此，每個解剖圖像數(shù)據(jù)集一次是第一解剖圖像數(shù)據(jù)集一次是第二解剖圖像數(shù)據(jù)集。在該情況下，基于首先測量的PET初始圖像數(shù)據(jù)集，每個新計算的PET圖像數(shù)據(jù)集成為新的PET初始圖像數(shù) 據(jù)集。該類型的變換規(guī)范的計算下面稱作逐步計算。
[0022]在實際的實時成像中，也可以在記錄多個第二解剖圖像數(shù)據(jù)集時基于第一解剖圖像數(shù)據(jù)集完整或逐步地確定變換規(guī)范。
[0023]優(yōu)選地，至少一個變換規(guī)范可以通過第一解剖圖像數(shù)據(jù)集與第二解剖圖像數(shù)據(jù)集的彈性配準(zhǔn)來進(jìn)行。借助彈性的圖像配準(zhǔn)方法可以特別良好地確定復(fù)雜的局部失真。特別有利地，可以分別將第一和第二解剖圖像數(shù)據(jù)集的子區(qū)用于確定至少一個變換規(guī)范。在此當(dāng)然總是有如下前提:解剖圖像數(shù)據(jù)集對至少一個如下區(qū)域進(jìn)行成像，該區(qū)域示出檢查對象的檢查區(qū)域并且用于PET成像的PET信號源自該區(qū)域。否則，確定變換規(guī)范或者到PET初始圖像數(shù)據(jù)集上的傳輸是不可能的。在此，例如在磁共振成像中必要的是，掃描檢查對象的整個橫截面，以便避免在圖像建立時的疊像(Einfaltung)。因此，總是記錄圍繞檢查對象的從中期待PET信號的部分的大區(qū)域。然而，從解剖圖像數(shù)據(jù)集中確定變換規(guī)范僅對于其中PET初始圖像數(shù)據(jù)集具有信號的區(qū)域是必要的。由此，可以基于PET初始圖像數(shù)據(jù)集確定第一解剖圖像數(shù)據(jù)集中的所謂的“感興趣區(qū)域”(R0I)，用于確定變換規(guī)范。
[0024]在此可以預(yù)定用于PET初始圖像數(shù)據(jù)集的信號強(qiáng)度的閾值，用于限制子區(qū)。
[0025]優(yōu)選地，可以從第一和/或第二解剖圖像數(shù)據(jù)集中自動確定子區(qū)。如果應(yīng)檢查特定的器官，則可以通過其借助輸入裝置的輸入來以模式識別算法自動地在解剖圖像數(shù)據(jù)集中將該器官分離出。這些信息也能夠?qū)崿F(xiàn)使用優(yōu)化的彈性的配準(zhǔn)方法，其在對于檢查對象的每個器官確定變換規(guī)范之前例如可以以初始值的優(yōu)化集合來啟動。
[0026]在此當(dāng)然基于:除了所檢查器官的選擇之外，所有描述的方法步驟、計算和測量都借助至少一個控制裝置來進(jìn)行。
[0027]優(yōu)選地，可以從運(yùn)動校正過的測量數(shù)據(jù)中確定PET初始圖像數(shù)據(jù)集。如開頭已經(jīng)描述那樣已知的是，對PET測量的測量或原始數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)動校正，以便將污點形式的運(yùn)動偽影最小化。該方法可以補(bǔ)充于根據(jù)本發(fā)明的方法來應(yīng)用，以便減小運(yùn)動偽影。特別有利地，可以加倍使用至少一個變換規(guī)范:首先考慮其用于對PET測量信號進(jìn)行運(yùn)動校正。然后將其應(yīng)用于PET初始圖像數(shù)據(jù)集，以便生成PET圖像數(shù)據(jù)集。
[0028]PET測量和借助成像解剖特征的成像裝置進(jìn)行的測量可以在此并行執(zhí)行。不僅在計算機(jī)斷層成像設(shè)備也在磁共振裝置中已知的是集成PET裝置、尤其是探測器環(huán)。在這種混合設(shè)備中可以有利地省去圖像數(shù)據(jù)集的配準(zhǔn)。 [0029]與所使用的放射性藥品的劑量和類型以及所需的信噪比有關(guān)地，第一 PET初始圖像數(shù)據(jù)集的記錄持續(xù)特定的時段、例如一分鐘。在記錄第一 PET初始圖像數(shù)據(jù)集之后測量的PET測量數(shù)據(jù)可以要么用于產(chǎn)生其它PET初始圖像數(shù)據(jù)集要么不斷地為了提高信噪比而添加至第一 PET初始圖像數(shù)據(jù)集。特別有利地，檢查對象可以在記錄第二解剖圖像數(shù)據(jù)集和第二 PET初始圖像數(shù)據(jù)集之前部分受控地運(yùn)動。該實施方案可以在評估腫瘤時使用。在此利用的是:當(dāng)在解剖圖像數(shù)據(jù)集中不可見的腫瘤與周圍的組織，例如胸膜或腹膜粘連并且使得該腫瘤運(yùn)動時，該腫瘤觸發(fā)解剖圖像數(shù)據(jù)集中的變化，因為該腫瘤帶動周圍組織。在計算變換規(guī)范之后，將其應(yīng)用于PET初始圖像數(shù)據(jù)集。由此，將比照第一解剖圖像數(shù)據(jù)集成像的第二運(yùn)動傳輸?shù)降谝?PET初始圖像數(shù)據(jù)集上。如果將該計算出的PET圖像數(shù)據(jù)集與在檢查對象的運(yùn)動、尤其移動之后采集的PET圖像數(shù)據(jù)集相比較，則獲得對于腫瘤與周圍組織的粘連的程度。在完全粘連的情況下獲得計算出的和測量出的PET圖像數(shù)據(jù)集的百分百一致，在無粘連情況下不再形成一致的信號。這些極端在實際中通常不能實現(xiàn)，因為例如完全暴露的腫瘤情況下，移動自由度由于鄰接的組織而會是小的并且因此一致是難以避免的。
[0030]腫瘤的移動可以以針或?qū)Ч軄韴?zhí)行。這些介入式器械在解剖圖像數(shù)據(jù)集中是可見的。如果其也應(yīng)在PET圖像數(shù)據(jù)集中示出，則必須有放射性藥品位于其中。該放射性藥品可以被容納在介入式器械的末端的空腔中或者也通過在器械中的鉆孔在介入式手術(shù)期間才引入到介入式器械中。
[0031]此外，本發(fā)明還涉及一種用于產(chǎn)生至少一個PET或SPECT圖像數(shù)據(jù)集的成像裝置，其包括成像解剖特征的成像裝置(尤其是磁共振或X射線或計算機(jī)斷層成像或超聲裝置)、PET裝置或SPECT裝置和控制裝置。
[0032]前述方法在控制裝置中的實施在此可以作為軟件或(固定接線的)硬件進(jìn)行。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]從下面對本發(fā)明的有利實施方案的描述中得出本發(fā)明的其它優(yōu)點、特征和特點。其中:
[0034]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的流程圖，
[0035]圖2示出了以完整變換規(guī)范計算PET圖像數(shù)據(jù)集，
[0036]圖3示出了 MR和PET圖像數(shù)據(jù)集的組合示圖，
[0037]圖4示出了以逐步變換規(guī)范計算PET圖像數(shù)據(jù)集，
[0038]圖5示出了 PET測量數(shù)據(jù)的運(yùn)動校正，
[0039]圖6示出了以運(yùn)動校正計算PET圖像數(shù)據(jù)集，
[0040]圖7示出了 PET偽實時圖像數(shù)據(jù)集，
[0041]圖8示出了檢查區(qū)域的運(yùn)動控制，[0042]圖9示出了在檢查對象中運(yùn)動子區(qū)的確定，以及
[0043]圖10示出了運(yùn)動區(qū)段的確定。
[0044]下面示出的附圖簡化地示出了根據(jù)本發(fā)明的方法。首先，該方法二維地示出，然而同樣可以三維地執(zhí)行。為此應(yīng)三維地構(gòu)建變換規(guī)范。此外，僅示出與平移和示出的元素的中點有關(guān)的變換規(guī)范。當(dāng)然，配準(zhǔn)方法、尤其是用于彈性配準(zhǔn)的配準(zhǔn)方法是已知的，并且在根據(jù)本發(fā)明的方法的范圍中也是可能的，對于運(yùn)動的對象形成更復(fù)雜的變換規(guī)范。由于這些限制，將變換規(guī)范簡化為二維矢量，其可以借助箭頭示出。
[0045]以后置的阿拉伯?dāng)?shù)字，例如以Ml、M2和M3所做的標(biāo)注意味著時間順序的示出。MR圖像數(shù)據(jù)集M2于是在MR圖像數(shù)據(jù)集Ml之后記錄。如果未明確提及，則由此不應(yīng)預(yù)言其為絕對看到的第一、第二和第三MR圖像數(shù)據(jù)集。類似地使用后置的小寫字母。其示出了順序的不確定的數(shù)。然而，標(biāo)注Mo例如顯示出該MR圖像數(shù)據(jù)集是在MR圖像數(shù)據(jù)集Mn之后采集的。
【具體實施方式】
[0046]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的基本流程。在步驟SI中記錄兩個解剖圖像數(shù)據(jù)集，并且由此在步驟S2中確定變換規(guī)范。在步驟SI和S2之前、期間或之后在步驟S3中記錄PET初始圖像數(shù)據(jù)集P1。作為步驟S4，將在步驟S2中獲得的變換規(guī)范應(yīng)用于該P(yáng)ET初始圖像數(shù)據(jù)集P1。由此產(chǎn)生PET初始圖像數(shù)據(jù)集P2。其可以在下一步驟中單獨(dú)或與第二解剖圖像數(shù)據(jù)集組合在顯示裝置I上顯示和/或在非臨時性存儲器2中存儲。
[0047]根據(jù)步驟SI記錄兩個解剖圖像數(shù)據(jù)集的持續(xù)時間以與按照步驟S3記錄PET初始圖像數(shù)據(jù)集(例如一分鐘)相比短得多的時段(例如兩秒)進(jìn)行。由此，隨之產(chǎn)生PET圖像數(shù)據(jù)集P2與測量該P(yáng)ET圖像數(shù)據(jù)集P2相比快得多。以該方式和方法可能的是，更快地更新PET圖像數(shù)據(jù)集并且尤其將其實時示出。由此可以以PET圖像數(shù)據(jù)集示出低于PET裝置的時間分辨率的運(yùn)動。`
[0048]圖2示出了借助磁共振裝置在沒有運(yùn)動校正的情況下產(chǎn)生PET圖像數(shù)據(jù)集。首先記錄和示出PET初始圖像數(shù)據(jù)集2。由于檢查對象運(yùn)動，所以在PET初始圖像數(shù)據(jù)集2中成像的放射性原子核的信號3模糊。檢查對象的輪廓4通常不可見并且僅為了更好定向而勾畫。
[0049]在記錄PET初始圖像數(shù)據(jù)集I之后或期間，采集MR圖像數(shù)據(jù)集Ml作為第一解剖圖像數(shù)據(jù)集。其成像檢查對象5在胃部6的高度上的橫截面。胃部的中間通過中點7來表示。將TrueFisp序列用作記錄序列，以便實現(xiàn)非常短的測量持續(xù)時間。
[0050]在MR圖像數(shù)據(jù)集Ml之后采集MR圖像數(shù)據(jù)集M2，從MR圖像數(shù)據(jù)集Ml和M2中確定變換規(guī)范T12，并且將其應(yīng)用于PET初始圖像數(shù)據(jù)集2的數(shù)據(jù)點。如更上面已經(jīng)闡述那樣，為了簡化示圖而將僅一個變換規(guī)范T12應(yīng)用于PET信號3的中點8上。當(dāng)然，可以對于PET初始圖像數(shù)據(jù)集Pl的每個圖像元素都確定各自的變換規(guī)范，以便不僅考慮平移而且還考慮旋轉(zhuǎn)或拉伸。由此得到如下PET圖像數(shù)據(jù)集P2，在其中PET信號3圍繞在變換規(guī)范T12中包含的矢量移動。在圖像數(shù)據(jù)集PU P2、P3、P4和Pn中，為了更好取向而用虛線示出檢查對象5和胃部6的輪廓，雖然這些輪廓在圖像數(shù)據(jù)集PU P2、P3、P4和Pn中不可成像。
[0051]接著MR圖像數(shù)據(jù)集M2之后，采集MR圖像數(shù)據(jù)集M3并且借助MR圖像數(shù)據(jù)集Ml和M3獲得變換規(guī)范T13。通過將T13應(yīng)用于PET初始圖像數(shù)據(jù)集Pl，形成計算出的PET圖像數(shù)據(jù)集P3。
[0052]該流程以MR圖像數(shù)據(jù)集M4，…，Mn、分別相應(yīng)計算出的變換規(guī)范T14，…，Tln和PET圖像數(shù)據(jù)集P4，…，Pn繼續(xù)，直至測量出第二 PET初始圖像數(shù)據(jù)集Po。第二 PET初始圖像數(shù)據(jù)集Po的記錄與MR圖像數(shù)據(jù)集M2到Mn的記錄并行進(jìn)行。
[0053]因為變換規(guī)范T12，…，Tln是分別基于第一磁共振成像數(shù)據(jù)集Ml確定的，所以其涉及完整變換規(guī)范。
[0054]在第二 PET初始圖像數(shù)據(jù)集Po的最終階段中測量的MR圖像數(shù)據(jù)集Mo與PET初始圖像數(shù)據(jù)集Po形成用于確定PET圖像數(shù)據(jù)集Pp，Pq,…的基礎(chǔ)。基本上為了執(zhí)行該方法甚至不再需要第二 PET初始圖像數(shù)據(jù)集Po，由此卻將數(shù)據(jù)庫保持為當(dāng)前的。
[0055]在PET圖像數(shù)據(jù)集的純粹測量中僅提供帶有大約I分鐘時間距離的PET初始圖像數(shù)據(jù)集Pl和Po，而通過根據(jù)本發(fā)明的方法可以以PET圖像數(shù)據(jù)集P2到Pn填充該時間間隙。PET圖像數(shù)據(jù)集Pl到Pn于是形成圖像數(shù)據(jù)的能夠?qū)崿F(xiàn)PET信息的實時示出的集合。由此可以例如在介入式手術(shù)中使用該P(yáng)ET信息。
[0056]在檢查或者介入式手術(shù)的范圍中，可以持續(xù)記錄MR圖像數(shù)據(jù)集和PET測量數(shù)據(jù)。在特定的時間間隔之后，分別有新的PET初始圖像數(shù)據(jù)集準(zhǔn)備好，在其上可以應(yīng)用新計算出的變換規(guī)范。
[0057]圖3示出了圖像數(shù)據(jù)集的優(yōu)選示出形式。在此，交疊地示出對應(yīng)的MR和PET圖像數(shù)據(jù)集。由此形成組合圖像數(shù)據(jù)集Mi+Pi的序列，其中，i表示任意數(shù)。每個組合圖像數(shù)據(jù)集在需要時在其計算之后立即在顯示裝置I上示出，并且與此并行地存儲在非臨時性存儲器2中。
[0058]圖4示出了用于計算變換規(guī)范的一個替選方案。替代總是基于第一 MR圖像數(shù)據(jù)集I計算該變換規(guī)范，逐步地從一個MR圖像數(shù)據(jù)集到下一個，例如從M3到M4地確定(變換規(guī)范)。由此在相應(yīng)地標(biāo)注中形成變換規(guī)范T12，T23, T34,…，Tmn。變換規(guī)范然后也不再全都應(yīng)用于PET初始圖像數(shù)據(jù)集P1，而是應(yīng)用于每次的最后的PET圖像數(shù)據(jù)集。T23到P2上的應(yīng)用形成P3，T34到Ρ3上的應(yīng)用形成Ρ4等等。PET圖像數(shù)據(jù)集Ρ2于是成為新的PET初始圖像數(shù)據(jù)集。
[0059]這些變換規(guī)范于是可以逐步地應(yīng)用。
[0060]圖5和6示出了帶有運(yùn)動校正過的PET圖像數(shù)據(jù)集的根據(jù)本發(fā)明的方法。圖5示出了直至用于計算PET初始圖像數(shù)據(jù)集Pl的區(qū)段，圖6示出了跟隨其后的區(qū)段。在此，為了簡化示圖，并不示出例如為胃部6的圖像內(nèi)容。并行于PET裝置的測量數(shù)據(jù)NI，Ν2, -,Nn,分別采集X射線圖像數(shù)據(jù)集Rl，R2,…，Rm。X射線圖像數(shù)據(jù)集Rl，R2,…，Rm的數(shù)目并不必須對應(yīng)于測量數(shù)據(jù)NI，N2,…，Nn的數(shù)目。如果測量數(shù)據(jù)點Ni這樣位于兩個X射線圖像數(shù)據(jù)集之間，使得不再能夠以所要求的精度執(zhí)行運(yùn)動校正，則可以從兩個X射線圖像數(shù)據(jù)集中插值出中間圖像數(shù)據(jù)集，其對應(yīng)于檢查對象5在記錄測量數(shù)據(jù)點Ni的時刻的運(yùn)動狀態(tài)，以便獲得相應(yīng)的變換規(guī)范。已經(jīng)描述的變換規(guī)范即也適于校正運(yùn)動偽影。為了執(zhí)行測量數(shù)據(jù)NI，N2，…，Nn的運(yùn)動校正，相應(yīng)地需要PET測量數(shù)據(jù)NI，N2，…，Nn與X射線圖像數(shù)據(jù)集Rl, R2,...,Rm的時間配準(zhǔn)。
`[0061]在從運(yùn)動校正的測量數(shù)據(jù)NI，N2，…，Nn中產(chǎn)生第一 PET初始圖像數(shù)據(jù)集Pl之后，將隨后記錄的X射線圖像數(shù)據(jù)集Rn，Ro, Rp,…用于確定完整的變換規(guī)范Tin，Tlo,…并且由此確定PET圖像數(shù)據(jù)集P2，P3,…。將Tln應(yīng)用于Pl形成P2，將Tlo應(yīng)用于Pl形成P3，等。
[0062]PET裝置的、并行于X射線圖像數(shù)據(jù)集繼續(xù)采集的測量數(shù)據(jù)No，Np, Nq,…借助X射線圖像數(shù)據(jù)集Rn，Ro, Rp,…來運(yùn)動校正并且添加至PET初始圖像數(shù)據(jù)集P1。即，PET初始圖像數(shù)據(jù)集Pl在初次建立之后連續(xù)改變。在此尤其改進(jìn)信噪比。
[0063]在圖2、4、5和6中示出了采集實際的實時圖像數(shù)據(jù)、即MR圖像數(shù)據(jù)集M1，…，Mo和X射線圖像數(shù)據(jù)集Rl，R2，一，Ru。而圖7與之相反示出了偽實時圖像數(shù)據(jù)集的使用。例如直接在介入式手術(shù)之前或在其開始時記錄MR圖像數(shù)據(jù)集M1，…，M8。同時或者此后采集PET初始圖像數(shù)據(jù)集P1。為了可以進(jìn)行PET測量數(shù)據(jù)的運(yùn)動校正，在R尖峰脈沖上觸發(fā)其(如MR測量)，或者存儲于測量數(shù)據(jù)點相應(yīng)的心動周期(Herzphase)。MR圖像數(shù)據(jù)集Ml,…，M8在由收縮和舒張構(gòu)成的心跳循環(huán)中對檢查對象的心臟成像。前四個MR圖像數(shù)據(jù)集Ml、M2、M3和M4成像收縮，并且后四個MR圖像數(shù)據(jù)集M5、M6、M7和M8成像舒張。從MR圖像數(shù)據(jù)集M1，…，M8中如已經(jīng)描述那樣計算逐步的或者完整的變換規(guī)范。在執(zhí)行運(yùn)動校正之后計算PET初始圖像數(shù)據(jù)集P1。從該P(yáng)ET初始圖像數(shù)據(jù)集中在使用如示出的變換規(guī)范T12，T13, T14, -T18或者替選地使用T12，T23, T34, -T78的前提下計算PET圖像數(shù)據(jù)集P2，P3，P4，…，P8。在介入式手術(shù)期間，可以將MR圖像數(shù)據(jù)集M1，...，M8與PET圖像數(shù)據(jù)集Pl,…，P8組合并且將其在使用EKG的前提下對于心臟循環(huán)的每個正確的階段顯示。
[0064]在一個心臟循環(huán)中能記錄多少M(fèi)R圖像數(shù)據(jù)集尤其與所使用的記錄序列有關(guān)。MR圖像數(shù)據(jù)集的個數(shù)8純粹是示例性的。
[0065]圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的另一實施方案。在此，在介入式手術(shù)的范圍中將器械、例如針引入到檢查對象中并且引導(dǎo)至檢查位置、即腫瘤。在記錄帶有所測量的PET信號9的PET初始圖像數(shù)據(jù)集Pl和第一 MR圖像數(shù)據(jù)集Ml之后，將針引向腫瘤，以便以受控方式使該腫瘤運(yùn)動。用于記錄由PET信號10和其它MR圖像數(shù)據(jù)集M2構(gòu)成的第二 PET圖像數(shù)據(jù)集P2的PET測量數(shù)據(jù)然后繼續(xù)被記錄。從MR圖像數(shù)據(jù)集Ml和M2中確定變換規(guī)范的集合并且將其應(yīng)用于第一 PET圖像數(shù)據(jù)集Pl。這些變換規(guī)范的應(yīng)用引起計算出的PET信號9’，相應(yīng)的PET圖像數(shù)據(jù)集以P1’來表示。因為腫瘤或更一般化而言檢查對象在運(yùn)動區(qū)域中不僅僅簡單被移動，所以單個變換規(guī)范不足以描述其運(yùn)動，因此使用變換規(guī)范的集合。將如此計算的PET圖像數(shù)據(jù)集P1’與所測量的PET圖像數(shù)據(jù)集P2比較。如果圖像數(shù)據(jù)或所示出的PET信號9’和10彼此偏差，如在圖8中最右邊看到那樣，則腫瘤是可自由運(yùn)動的，因為在PET圖像數(shù)據(jù)集P2中測量的運(yùn)動并不反映在MR圖像數(shù)據(jù)集M2中并且因此并不傳輸?shù)接嬎愠龅腜ET圖像數(shù)據(jù)集P1’上。MR圖像數(shù)據(jù)集M2在許多情況下僅成像周圍組織而并不成像腫瘤，在PET圖像數(shù)據(jù)集P2中卻相反。僅能在PET圖像數(shù)據(jù)集P2中看到的運(yùn)動于是顯示，腫瘤和鄰接的組織并未粘連。
[0066]相反地， PET圖像數(shù)據(jù)集P1’和P2或者相應(yīng)的信號9’和10的一致示出腫瘤與鄰接的組織的粘連。
[0067]除了 MR裝置之外，當(dāng)然還可以使用X射線裝置、計算機(jī)斷層成像裝置或超聲裝置。為了以X射線裝置或計算機(jī)斷層成像裝置成像圍繞借助PET觀察的檢查區(qū)域的解剖結(jié)構(gòu)和尤其軟組織，必要時應(yīng)注入對比劑。可使用的是所有具有比PET裝置高的時間分辨率并且產(chǎn)生可以計算變換規(guī)范的測量信號的成像模態(tài)。[0068]圖9示出了將變換規(guī)范的確定限制到解剖圖像數(shù)據(jù)集的子區(qū)11上。MR圖像數(shù)據(jù)集M1-M8覆蓋整個運(yùn)動循環(huán)。MR圖像數(shù)據(jù)集M2-M8在彈性配準(zhǔn)的范圍中分別與MR圖像數(shù)據(jù)集Ml彈性地配準(zhǔn)。在此，確定檢查對象的運(yùn)動區(qū)段的最大和最小伸展和/或旋轉(zhuǎn)和/或平移，并且于是確定檢查對象5的其中主要發(fā)生運(yùn)動的子區(qū)11。由于整個檢查對象5的細(xì)微運(yùn)動，也可以預(yù)定待超過的閾值。至少一個變換規(guī)范的確定在檢查對象5的運(yùn)動的子區(qū)11的確定之后限制到該子區(qū)11上。由此加速變換規(guī)范的計算。
[0069]其它加速通過在圖10中示出的方法是可能的。檢查對象5的待檢查的、運(yùn)動的區(qū)段12進(jìn)一步通過如下方式縮小:僅對于與PET初始圖像數(shù)據(jù)集Pl對應(yīng)的MR圖像數(shù)據(jù)集Ml、或者更一般而言解剖圖像數(shù)據(jù)集的這樣的圖像元素確定變換規(guī)范，對于這些圖像元素在PET初始圖像數(shù)據(jù)集Pl中存在信號9、尤其是在閾值以上的信號。MR圖像數(shù)據(jù)集Ml中的運(yùn)動的子區(qū)11于是并不被完全考慮，而是僅考慮區(qū)段12，對于該區(qū)段在PET初始圖像數(shù)據(jù)集Pl中存在信號。
[0070]替選的實施方案:
[0071]-逐步的或完整的變換規(guī)范
[0072]-實際的或偽實時成像
[0073]-來自整個檢查對象的或來自子區(qū)的變換規(guī)范
[0074]-帶有/沒有運(yùn)動校正
[0075]可以任意地彼此混合。
[0076]然而形成部分的協(xié)作效果。例如可以將對變換規(guī)范的確定通過進(jìn)行運(yùn)動校正和由此避免模糊來限制到檢查對象 的極小的圖像區(qū)域或子區(qū)11上。
【權(quán)利要求】
1.一種用于產(chǎn)生至少部分運(yùn)動的檢查對象(5)的PET圖像數(shù)據(jù)集(P2)的方法，具有如下步驟: a)記錄或計算至少一個第一PET初始圖像數(shù)據(jù)集(Pl)或者第一 SPECT初始圖像數(shù)據(jù)集， b)以成像解剖特征的成像裝置記錄至少一個第一解剖圖像數(shù)據(jù)集(Ml，Rl), c)以所述成像解剖特征的成像裝置記錄至少一個第二解剖圖像數(shù)據(jù)集(M2，R2)， d)從所述第一解剖圖像數(shù)據(jù)集和第二解剖圖像數(shù)據(jù)集中確定至少一個變換規(guī)范(T12, T13,…，Tin), e)通過將所述至少一個變換規(guī)范(T12，T13,-,Tin)應(yīng)用到所述PET初始圖像數(shù)據(jù)集(PD或者所述SPECT初始圖像數(shù)據(jù)集上來產(chǎn)生至少一個PET圖像數(shù)據(jù)集(P2)或者SPECT圖像數(shù)據(jù)集。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將磁共振裝置或計算機(jī)斷層成像裝置或X射線裝置或超聲裝置用作成像解剖特征的成像裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述至少一個變換規(guī)范(T12，T13，...， Tin, T23,…，Tmn)通過所述第一解剖圖像數(shù)據(jù)集(Ml，Rl)與所述第二解剖圖像數(shù)據(jù)集(M2，R2)的彈性配準(zhǔn)來實現(xiàn)。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其特征在于，分別將所述第一解剖圖像數(shù)據(jù)集和第二解剖圖像數(shù)據(jù)集(Ml，Rl, M2，R2)的子區(qū)(11)用于確定所述至少一個變換規(guī)范(T12, T13,…，Tin, T23,…，Tmn)。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其特征在于，自動從所述第一解剖圖像數(shù)據(jù)集和/或第二解剖圖像數(shù)據(jù)集(Ml，Rl, M2，R2)中確定所述子區(qū)(11)。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其特征在于，從運(yùn)動校正過的測量數(shù)據(jù)(NI, N2,…，Nn)中確定所述PET初始圖像數(shù)據(jù)集(Pl,Po)或者所述SPECT初始圖像數(shù)據(jù)集。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其特征在于，將在記錄所述PET初始圖像數(shù)據(jù)集(Pl)之后記錄的PET測量數(shù)據(jù)(No，Np, Nq,…)添加至用于建立所述PET初始圖像數(shù)據(jù)集(Pl)的PET測量數(shù)據(jù)(NI，N2, -,Nn),以便獲得信噪比改進(jìn)的PET初始圖像數(shù)據(jù)集(P1)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到6之一所述的方法，其特征在于，將在記錄所述第一PET初始圖像數(shù)據(jù)集(Pl)之后記錄的PET測量數(shù)據(jù)(No，Np, Nq,…)用于建立至少一個其它PET初始圖像數(shù)據(jù)集(Po)。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其特征在于，多次執(zhí)行步驟c)到e)。
10.一種用于產(chǎn)生至少一個PET圖像數(shù)據(jù)集(P2)或者SPECT圖像數(shù)據(jù)集的成像裝置，包括尤其為磁共振裝置或X射線裝置或計算機(jī)斷層成像裝置或超聲裝置的成像解剖特征的成像裝置、PET裝置或SPECT裝置以及控制裝置，所述成像裝置構(gòu)建用于執(zhí)行根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項所述的方法。
【文檔編號】A61B6/03GK103654829SQ201310424662
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月19日
【發(fā)明者】S.施密特 申請人:西門子公司