Создание оптимальных энергетических окон для рассеянных событий при формировании радионуклидных изображений

Авторы патента:


Создание оптимальных энергетических окон для рассеянных событий при формировании радионуклидных изображений
Создание оптимальных энергетических окон для рассеянных событий при формировании радионуклидных изображений
Создание оптимальных энергетических окон для рассеянных событий при формировании радионуклидных изображений
Создание оптимальных энергетических окон для рассеянных событий при формировании радионуклидных изображений

 


Владельцы патента RU 2544388:

КОНИНКЛЕЙКЕ ФИЛИПС ЭЛЕКТРОНИКС Н.В. (NL)

Изобретение относится к области формирования радионуклидных изображений и связанным с ними областям. Способ формирования радионуклидных изображений содержит этапы, на которых сохраняют данные о формировании радионуклидного изображения, содержащие количественные значения энергии событий обнаружения излучения, причем данные о формировании радионуклидного изображения получены посредством формирования радионуклидного изображения объекта; создают энергетическое окно, используемое при фильтрации данных о формировании радионуклидного изображения, основываясь на (i) полученном нерадионуклидном изображении объекта или (ii) первоначальном реконструированном изображении объекта, созданном посредством реконструкции сохраненных данных о формировании радионуклидного изображения; фильтруют сохраненные данные о формировании радионуклидного изображения, соответствующие сохраненным количественным значениям энергии событий обнаружения излучения, используя созданное энергетическое окно, для создания набора отфильтрованных данных о формировании радионуклидного изображения и реконструируют набор отфильтрованных данных о формировании радионуклидного изображения для создания реконструированного изображения объекта. Технический результат - повышение качества изображения. 4 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Нижеследующее относится к области формирования медицинских изображений, области формирования радионуклидных изображений и связанным с ними областям.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

При формировании радионуклидных изображений такими средствами, как позитронно-эмиссионная томография (PET), однофотонная эмиссионная компьютерная томография (SPECT) и прочее, объект, которому вливается или как-либо иначе вводится средство, содержащее радионуклид, контролируется детекторами прямого излучения, чтобы обнаруживать излучение, испускаемое при распространении радионуклида в объекте. Распространение радионуклида в объекте оценивается, основываясь на пространственном распределении событий обнаружения излучения.

При PET радионуклид испускает позитроны, которые быстро аннигилируют в событиях позитронно-электронной аннигиляции, каждое из которых испускает два противоположно направленных гамма-луча с энергией 511 килоэлектрон-Вольт (кэВ), и, соответственно, при PET, обнаружение двух, по существу, одновременных частиц с энергией 511 кэВ определяет "линию реакции", соединяющую события обнаружения частиц с энергией 511 кэВ. При времяпролетной PET небольшой временной интервал (или его отсутствие) между двумя, по существу, одновременными событиями обнаружения частиц с энергией 511 кэВ используется для дополнительного определения местоположения позитрона вдоль линии реакции.

При SPECT радионуклид испускает одиночные радиационные частицы и "линия реакции" или узкоугольный "конус реакции" или "плоскость реакции" определяется лучевым коллиматором, расположенным на лицевой поверхности детектора излучения.

При формировании радионуклидных изображений биологических объектов или других чувствительных к излучению объектов количество назначенного или влитого радионуклида предпочтительно или обязательно должно поддерживаться низким. В результате, частота событий обнаружения излучения низкая, и используется режим обнаружения Гейгера, в котором считаются отдельные события обнаружения излучения. Другим следствием является то, что представляет значительный интерес шум за счет радиационного фона, рассеивания или других источников событий ложного обнаружения. Эти события ложного обнаружения могут фильтроваться посредством образования энергетических окон и, в случае PET, посредством образования временных окон. Например, в PET интересующие частицы являются гамма-частицами с энергией 511 кэВ и, таким образом, события обнаружения, соответствующие частицам с энергией, сильно отличающейся от 511 кэВ, могут быть отфильтрованы. В случае PET ожидание двух, по существу, одновременных событий обнаружения с энергией 511 кэВ обеспечивает второй основанный на времени фильтр. Образование энергетических окон относительно менее эффективно для фильтрации рассеянного излучения, поскольку изменение энергии за счет события рассеивания может быть малым.

Оптимальное энергетическое окно для фильтрации событий рассеивания зависит от распределения изменений энергии, вызванных рассеиванием, которые могут зависеть от конкретного объекта. Это известно как выбор фиксированного энергетического окна для конкретного объекта, основываясь на обнаруженных событиях излучения (см., например, Wells (Уэллс) и др., "Optimal Energy Window Selection for Scintigraphy & Emission Computed Tomography", IEEE Nuclear Science Symposium Conference Record (2005)). Точность и надежность подхода Уэллса ограничиваются низкой скоростью счета событий излучения для объектов с низкой введенной дозой радионуклида. Если выбранное энергетическое окно не оптимально для применения при формировании изображения или для объекта, то события обнаружения излучения, принятые и используемые для реконструкции изображения, также не оптимальны, приводя к реконструированному изображению, которое не оптимально.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ниже обеспечиваются новые и улучшенные устройства и способы, которые решают упомянутые выше и другие проблемы.

В соответствии с одним раскрытым аспектом, система формирования изображений содержит средство хранения данных о формировании радионуклидного изображения, содержащих количественные значения энергии событий обнаружения излучения, причем данные о формировании радионуклидного изображения получены от объекта посредством устройства формирования радионуклидного изображения; средство фильтрации сохраненных данных о формировании радионуклидного изображения, соответствующих сохраненным количественным значениям энергии событий обнаружения излучения, чтобы создавать набор отфильтрованных данных о формировании радионуклидного изображения; и средство реконструкции набора отфильтрованных данных о формировании радионуклидного изображения для создания реконструированного изображения объекта.

В соответствии с другим раскрытым вариантом, способ содержит этапы, на которых сохраняют данные о формировании радионуклидного изображения, содержащие количественные значения энергии событий обнаружения излучения, причем данные о формировании радионуклидного изображения получены посредством формирования радионуклидного изображения объекта; фильтруют сохраненные данные о формировании радионуклидного изображения, соответствующие сохраненным количественным значениям энергии событий обнаружения излучения, чтобы создавать набор отфильтрованных данных о формировании радионуклидного изображения; и реконструируют набор отфильтрованных данных о формировании радионуклидного изображения, чтобы создать реконструированное изображение объекта.

В соответствии с другим раскрытым вариантом, способ содержит этапы, на которых фильтруют данные о формировании радионуклидного изображения, полученные посредством формирования радионуклидного изображения объекта, соответствующие количественным значениям энергии событий обнаружения излучения, используя первое и отличающееся от него второе энергетические окна для создания соответствующих первого и второго наборов отфильтрованных данных о формировании радионуклидного изображения; реконструируют первый и второй наборы отфильтрованных данных о формировании радионуклидного изображения для создания соответствующих первого и второго реконструированных изображений объекта.

В соответствии с другим раскрытым аспектом, способ содержит этапы, на которых создают энергетическое окно для конкретного объекта, чтобы фильтровать данные о формировании радионуклидного изображения, основываясь на информации, не содержащей данные о формировании радионуклидного изображения или радионуклидное изображение объекта; фильтруют данные о формировании радионуклидного изображения, полученные посредством формирования радионуклидного изображения объекта, соответствующие количественным значениям энергии событий обнаружения излучения, используя созданный для конкретного объекта фильтр, чтобы создать набор отфильтрованных данных о формировании радионуклидного изображения; и реконструируют набор отфильтрованных данных о формировании радионуклидного изображения для создания реконструированного изображения объекта.

В соответствии с другим раскрытым аспектом, система содержит носитель данных и цифровой процессор, выполненные с возможностью осуществления способа, указанного в любом из трех непосредственно предшествующих абзацев. В соответствии с другим раскрытым аспектом, на носителе данных хранятся команды, исполняемые цифровым процессором для осуществления способа, изложенного в любом из трех непосредственно предшествующих абзацев.

Одним из преимуществ, свойственных формированию радионуклидных изображений, является то, что коррекция рассеивания выполняется ретроспективно.

Другим преимуществом, свойственным формированию радионуклидных изображений, является то, что коррекция рассеивания выполняется, используя энергетическое окно, оптимизированное для конкретного применения.

Другим преимуществом, свойственным формированию радионуклидных изображений, является то, что коррекция рассеивания выполняется ретроспективно, используя различные энергетические окна, оптимизированные для различных применений.

Дополнительные преимущества будут очевидны специалистам в данной области техники после прочтения и понимания нижеследующего подробного описания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 - схематическое изображение системы формирования радионуклидного изображения с коррекцией рассеивания.

Фиг. 2 - схематическое изображение двух примеров энергетических окон.

Фиг. 3-4 - схематическая блок-схема последовательности выполнения операций обработки данных о формировании радионуклидного изображения, соответствующим образом выполняемой системой, показанной на фиг. 1.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Со ссылкой на фиг. 1, система формирования радионуклидного изображения содержит устройство 10 формирования радионуклидного изображения, которое в примере, показанном на фиг. 1, является сканером 10 позитронной эмиссионной томографии (PET), используемым для получения данных о формировании PET-изображений. Альтернативно, может быть обеспечено другое устройство формирования радионуклидного изображения, такое как гамма-камера, используемая для получения данных о формировании изображений с помощью однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (SPECT). Показанный сканер 10 PET может быть соответственно осуществлен, например, компонентом формирования PET-изображений сканера компьютерной томографии (CT)/формирования PET-изображений, такого как система CT/PET Gemini™, предлагаемая компанией Koninklijke Philips Electronics N.V. (Эйндховен, Нидерланды), или автономным PET-сканером. Гамма-камера для формирования SPECT-изображений может быть осуществлена, например, посредством SPECT-системы BrightView™, Precedence™ или SKYLight™, предлагаемой компанией Koninklijke Philips Electronics N.V. (Эйндховен, Нидерланды), и может, как вариант, также содержать встроенную возможность компьютерной томографии. Эти системы являются просто иллюстративным примером, и могут быть представлены другие варианты осуществления устройства 10 формирования радионуклидного изображения.

Объект для формирования изображений, такой как человек в качестве объекта для формирования изображений, животное в качестве объекта для формирования изображений или неодушевленный объект в качестве объекта для формирования изображений, загружается в область 11 формирования изображений устройства 10 формирования радионуклидного изображения. Объекту для формирования изображений делается введение радионуклида, который испускает излучение с характеристической энергией или с характеристическим энергетическим спектром. Для формирования изображений биологического объекта, такого как человек или животное, типичным подходом является назначение объекту радиоактивного медицинского препарата, содержащего радионуклид, например, внутривенно, перорально или другим способом введения. Поскольку радионуклид испускает излучение с характеристической энергией или в характеристическом энергетическом спектре, устройство 10 формирования радионуклидного изображения обнаруживает события излучения, чтобы получить данные о формировании радионуклидного изображения. Полученные данные о формировании радионуклидного изображения предоставляют информацию о распределении радионуклида в объекте. Например, если радионуклид несет в себе радиоактивный медицинский препарат, предназначенный для накопления в интересующем органе, то полученные данные о формировании радионуклидного изображения предоставляют информацию об интересующем органе. Формирование радионуклидного изображения может также использоваться для других целей, например для описания метаболических процессов (например, формирования функциональных изображений), идентификации областей некроза ткани и т.д.

Устройство 10 формирования радионуклидного изображения получает данные о формировании радионуклидного изображения, содержащие количественные значения энергии событий обнаружения излучения, и сохраняет эти данные в памяти 12 для хранения данных о формировании радионуклидного изображения. В некоторых вариантах осуществления полученные данные о формировании радионуклидного изображения хранятся в памяти 12 в режиме списка, содержащего время, энергию и информацию о положении для каждого события обнаружения излучения. Для данных о формировании PET-изображений хранение в режиме списка может, например, принимать форму: <время 1, энергия 1, положение 1, время 2, энергия 2, положение 2>, где "время 1", "энергия 1" и "положение 1" обозначают время, энергию и положение первого события обнаружения гамма-луча и "время 2", "энергия 2" и "положение 2" обозначают время, энергию и положение второго события обнаружения гамма-луча, по существу, одновременно происходящей пары событий обнаружения гамма-луча. Для данных PET совпадение образования временного окна и образования дополнительного окна с начальной энергией приблизительно 511 кэВ используется для идентификации кандидата, по существу, одновременно происходящей пары событий обнаружения гамма-луча. Хранилище как "время 1", так и "время 2" позволяет проводить времяпролетную (TOF) обработку во время реконструкции изображения, чтобы дополнительно определять местоположение события электронно-позитронной аннигиляции вдоль линии реакции (LOR), соединяющей, по существу, одновременно происходящие пары событий обнаружения гамма-луча. Если TOF-обработка не используется, то, как вариант, может храниться единое время для обоих событий из числа, по существу, одновременно происходящей пары событий обнаружения гамма-луча.

Для полученных данных о формировании SPECT-изображения режим хранения в виде списка может, например, принимать форму: <время, энергия, положение>, где "время", "энергия" и "положение" обозначают время, энергию и положение единого события обнаружения излучения. Как вариант, может использоваться начальное широкое энергетическое окно, чтобы идентифицировать события-кандидаты на обнаружение обнаружения луча, для которых энергия близка к энергии излучения радионуклида, используемой при формировании радионуклидного изображения. В случае SPECT, LOR определяется на основе коллимации, обеспечиваемой лучевым коллиматором, установленным вместе с детектором излучения.

Хотя данные в режиме списка, содержащие время, энергию и информацию о местоположении предпочтительны, рассматривается возможность отказаться от хранения информации о времени. Необязательное начальное энергетическое окно, если применяется, предпочтительно является относительно широким энергетическим окном, предназначенным принимать большинство или все события обнаружения излучения, соответствующие эмиссионной энергии радионуклида, используемого при формировании радионуклидного изображения, а также некоторые события обнаружения дополнительных или шумовых излучений.

Хранящиеся данные о формировании радионуклидного изображения фильтруются модулем 14 фильтрации данных в соответствии с хранящимися количественными значениями энергии событий обнаружения излучения, чтобы создать набор отфильтрованных данных о формировании радионуклидного изображения, который хранится в памяти 16. Одной из целей энергетической фильтрации является удаление событий обнаружения излучения, соответствующих рассеиванию излучения, индуцированного объектом. Несмотря на то, что рассеянное излучение может быть создано радионуклидом, рассеивание заставляет изменяться траекторию радиационной частицы, что, в свою очередь, ставит под угрозу значение события обнаружения радиационных частиц для формирования изображения. Излучение радионуклида, которое подверглось воздействию неупругого или частично неупругого рассеивания, изменяет свою энергию и, таким образом, может быть обнаружено и отфильтровано с помощью соответствующей энергетической фильтрации. Однако, как раскрыто здесь, выбор оптимального энергетического окна для энергетической фильтрации зависит от различных факторов, в том числе от геометрии объекта, являющегося целью, для которой должно быть получено реконструированное радионуклидное изображение и т. д. Соответственно, дополнительное предполагаемое создание энергетических окон, выполняемое во время сбора данных, предпочтительно не используется для этой цели и вместо этого для направления индуцированного объектом рассеивания излучения используется ретроактивная энергетическая фильтрация, выполняемая модулем 14 фильтрации данных.

С продолжающейся ссылкой на фиг. 1 и с краткой ссылкой на фиг. 2, модуль 20 выбора энергетического окна выбирает энергетическое окно для ретроактивной энергетической фильтрации, выполняемой модулем 14 фильтрации данных. Термин "энергетическое окно", как он используется здесь, предназначен для широкого охвата вариантов, таких как использование многочисленных энергетических окон (не показано, но соответствует, например, случаю формирования многочисленных радионуклидных изображений), и использования некрутых или "пологих" краев окна, которые придают вес данным о формировании радионуклидного изображения на энергетической периферии. На фиг. 2 показан этот более поздний вариант. Верхний график на фиг. 2 показывает энергетическое окно с крутыми краями, в которых события, энергия которых находится в пределах окна, принимаются или сохраняются, а события, энергия которых находится за пределами окна, отклоняются или отфильтровываются. Нижний график на фиг. 2 показывает энергетическое окно с некрутыми или пологими краями окна. Это энергетическое окно определяет веса событий, как указано ординатой на нижнем графике. Событиям, энергия которых явно находится в пределах окна, назначаются значения веса "единица" или "1" и они, следовательно, полностью сохраняются. Событиям, энергия которых явно находится вне окна, назначаются нулевые значения веса или "0" и они, следовательно, полностью отклоняются или отфильтровываются. Событиям, энергия которых находится в переходной области некрутых или пологих краев окна, назначаются веса между 0 и 1 и они, следовательно, сохраняются, но взвешенными, чтобы меньше вносить свой вклад в реконструированное изображение. Хотя нижний график на фиг. 2 демонстрирует линейные некрутые края окна, также рассматриваются и другие переходы, такие как параболические, экспоненциальные или другие формы края окна.

С продолжением ссылки на фиг. 1, модуль 20 выбора энергетических окон выбирает энергетическое окно для ретроактивной фильтрации энергии, выполняемой модулем 14 фильтрации данных. Для выбора энергетических окон могут использоваться различные критерии. Например, энергетическое окно может быть выбрано, основываясь на величине геометрического размера (например, высота, обхват, вес) объекта. Эта информация об объекте может быть введена радиологом или другим пользователем через интерфейс 22 пользователя, такой как показанный для примера компьютер, или может быть определена, основываясь на нерадионуклидном изображении, таком как изображение объекта, создаваемое показанным для примера магнитно-резонансным (MR) сканером 24 и сохраняемое в памяти 26 MR-изображений. Другие способы формирования изображений также могут использоваться, чтобы создавать изображение, из которого получается информацию о геометрии объекта. Например, может использоваться изображение, сделанное с помощью компьютерной томографии (СТ). В некоторых вариантах осуществления устройство 10 формирования радионуклидного изображения является гибридной системой, содержащей способ формирования радионуклидного изображения, такой как PET или SPECT, вместе со способом получения изображений с помощью СТ, что предпочтительно делает удобным получение СТ-изображения объекта для использования с помощью модуля 20 выбора энергетического окна. При другом подходе данные о формировании радионуклидного изображения, хранящиеся в памяти 12, первоначально реконструируются, без применения модуля 14 фильтрации данных, чтобы создать грубое изображение объекта, из которого получается информация о геометрии объекта.

Другие критерии, соответственно используемые модулем 20 выбора энергетического окна при выборе энергетического окна для ретроактивной фильтрации энергии, содержат цель, для которой предназначено реконструированное изображение. Например, относительно большее энергетическое окно сохраняет больше данных о формировании радионуклидного изображения, что обычно приводит в результате к эстетически более приятному изображению, которое является изображением с визуально улучшенным качеством восприятия изображения. С другой стороны, относительно малое энергетическое окно отбрасывает больше данных о формировании радионуклидного изображения, но оставшиеся данные о формировании радионуклидного изображения после фильтрации лучше соответствуют характеристической энергии или энергетическому спектру испускания радионуклида и содержат меньше шума, и, таким образом, количественная точность повышается и эти данные могут быть более подходящими для количественного анализа изображения. Предпочтительно, поскольку модуль 14 фильтрации данных выполняет ретроспективную фильтрацию энергии, основываясь на выбранном энергетическом окне, также возможно и предполагается реконструировать изображения, используя различные энергетические окна, например, чтобы создать изображение с улучшенным качеством изображения для осмотра человека и другое изображение с улучшенной количественной точностью для количественного анализа.

Модуль 14 фильтрации данных выполняет фильтрацию данных, по меньшей мере, соответствующую хранящимся количественным значениям энергии события обнаружения излучения, чтобы создать набор отфильтрованных данных о формировании радионуклидного изображения, который хранится в памяти 16. Дополнительно, модуль 14 фильтрации данных выполняет фильтрацию данных в соответствии с одним или более другими параметрами. Например, ретроспективная фильтрация данных может быть выполнена, основываясь на информации о местоположении, например, чтобы удалить сомнительные данные о формировании изображения, полученные детектором шумового излучения. В другом примере, ретроспективная фильтрация данных может быть выполнена, основываясь на времени сбора данных, например, чтобы удалить данные о формировании изображения во время интервала, который подвергся риску из-за идентифицированного шумового всплеска, вызванного внешним источником шума.

Данные о формировании радионуклидного изображения, отфильтрованные модулем 14 фильтрации данных и сохраненные в памяти 16, реконструируются модулем 30 реконструкции для создания реконструированного изображения, которое хранится в памяти 32. Модуль 30 реконструкции может использовать любой подходящий алгоритм реконструкции изображения, который соответствует данным о формировании радионуклидного изображения. Некоторые подходящие алгоритмы реконструкции изображения содержат отфильтрованную рирпроекцию, итерационную рирпроекцию или так далее. Дополнительно, алгоритм реконструкции изображения содержит коррекцию изображения для затухания излучения, основанную на карте затуханий, например, как предусматривается в соответствии с СТ-изображением или другим источником. Модуль 34 объединения и форматирования изображений форматирует изображения для просмотра или визуализации на интерфейсе 22 пользователя. Дополнительно, модуль объединения и форматирования изображений создает составное изображение, объединяя вместе два или более изображений. Например, PET-изображение может объединяться с MR-изображением, создаваемым MR-сканером 24, или могут быть объединены два РЕТ-изображения, реконструированных, используя различные энергетические окна. Объединение изображений может использовать различные парадигмы комбинации изображений, такие как показ одного изображения в полутоновой шкале и использование другого изображения для цветового кодирования изображения в полутоновой шкале.

Ретроспективная энергетическая фильтрация, обеспечиваемая модулем 14 фильтрации данных, используя энергетическое окно, выбранное модулем 20 выбора окна, обеспечивает существенную гибкость. Первоначальные данные (дополнительно обработанные грубой ожидаемой энергетической фильтрацией) хранятся в памяти 12 в виде данных в режиме списка или в другом формате данных, который содержит количественные значения событий обнаружения излучения. В результате, различные энергетические окна могут быть выбраны и применены для оценки эффекта образования энергетических окон, приводя в результате к реконструированному изображению. При дополнительном или альтернативном подходе энергетическое окно может дополнительно итеративно улучшаться, используя первоначально реконструированное радионуклидное изображение в качестве входных данных в модуль 20 выбора энергетического окна (схематично показано на фиг. 1 пунктирной линией, соединяющей память 32 реконструированных изображений с модулем 20 выбора энергетического окна). Некоторые иллюстративные примеры применения приводятся ниже.

Продолжая ссылку на фиг. 1 и с дополнительной ссылкой на фиг. 3, описывается иллюстративный пример выбора энергетического окна, основываясь на величине геометрического размера (высота, обхват, вес и так далее) объекта. В этом показанном примере MR-изображение объекта извлекается модулем 20 выбора энергетического окна из памяти 26 MR-изображений. На этапе операции 40 из MR-изображения определяется характеристика объекта. Характеристика объекта должна служить доказательством рассеивания индуцированного объектом излучения. Например, на обхват объекта в виде человека влияет расстояние прохождения через биологическую ткань, которую пересекает радиационная частица, испускаемая радионуклидом, чтобы достигнуть детектора излучения устройства 10 формирования радионуклидного изображения. Таким образом, больший обхват, как ожидается, должен коррелироваться со статистически увеличенным рассеиванием излучения, индуцированного объектом, в то время как меньший обхват, как ожидается, должен коррелироваться со статистически сниженным рассеиванием излучения, индуцированного объектом. На этапе операции 42 величина рассеивания излучения, индуцированного объектом, оценивается, основываясь на характеристике объекта. Операция 42 может быть основана на эмпирически созданной таблице поиска или на математическом соотношении, связывающем рассеивание излучения, индуцированного объектом, и характеристику объекта.

Если величина рассеивания излучения, индуцированного объектом, мала, то большая часть излучения, испускаемого радионуклидом, введенным в объект посредством вливания, должна достигнуть детекторов без рассеивания. В этом случае может быть выбрано относительно малое энергетическое окно, которое будет сохранять большую часть данных о формировании радионуклидного изображения. С другой стороны, если величина рассеивания излучения, индуцированного объектом, будет большой, то существенная доля радиационных частиц, испускаемых радионуклидом, влитым в объект, как можно ожидать, будет подвергаться событию рассеивания, прежде чем достигнет детектора. В этом случае, должным образом выбирается относительно большое энергетическое окно, чтобы сохранить больше данных о формировании радионуклидного изображения, с принятием компромиссных решений, что некоторые сохраненные данные о формировании радионуклидного изображения могут иметь место благодаря рассеянному излучению, которое вносит некоторую ошибку в реконструированное изображение.

Таким образом, в целом, предпочтительно выбирать относительно большое энергетическое окно в ответ на рассеивание излучения, индуцированного объектом, оцениваемого как относительно более высокое, и выбирать относительно малое энергетическое окно в ответ на рассеивание излучения, индуцированного объектом, оцениваемого как относительно более низкое. В некоторых вариантах осуществления энергетическое окно выбирается так, чтобы максимизировать эквивалентную шуму частоту счета или плотность, которая эффективно выравнивает сохранение существенной доли полученных данных о формировании радионуклидного изображения и отказа от существенной доли шума за счет рассеивания, индуцированного объектом. На этапе операции 44 энергетическое окно вычисляется, основываясь на предполагаемой величине рассеивания излучения, индуцированного объектом. Это энергетическое окно используется модулем 14 фильтрации данных, чтобы фильтровать данные о формировании радионуклидного изображения, хранящиеся в памяти 12, чтобы создать отфильтрованные данные о формировании радионуклидного изображения, которые хранятся в памяти 16 и реконструируются, чтобы сформировать реконструированные изображения, как описано со ссылкой на фиг. 1.

С продолжающейся ссылкой на фиг. 1 и дополнительной ссылкой на Фиг. 4, представлен иллюстративный пример использования создания ретроспективного энергетического окна для формирования различных изображений, оптимизированных для различных целей. В первой последовательности реконструкции изображения модуль 20 выбора энергетического окна выполняет операцию 50 выбора, чтобы выбрать относительно большое энергетическое окно, которое обеспечивает улучшенное качество изображения. Операция 52 фильтрации выполняется модулем 14 фильтрации данных, используя относительно большое энергетическое окно, выбранное на этапе операции 50, чтобы создать первый набор 54 отфильтрованных данных о формировании радионуклидного изображения, который реконструируется модулем 30 реконструкции при операции 56 реконструкции изображения, чтобы создать реконструированное изображение 58 с улучшенным качеством изображения.

Точно также, во второй последовательности реконструкции изображения, модуль 20 выбора энергетического выбора выполняет операцию 60 выбора, чтобы выбрать относительно меньшее энергетическое окно, которое обеспечивает улучшенную количественную точность. Операция 62 фильтрации выполняется модулем 14 фильтрации данных, используя относительно меньшее энергетическое окно, выбранное на этапе операции 60, чтобы создать второй набор 64 отфильтрованных данных о формировании радионуклидного изображения, который реконструируется модулем 30 реконструкции на этапе операции 66 реконструкции изображения, чтобы создать реконструированное изображение 68 с улучшенной количественной точностью.

Два изображения 58, 68 дополнительно объединяются на этапе операции 70, выполняемой модулем 34 объединения и форматирования изображений, чтобы создать объединенное изображение, которое отображается на интерфейсе 22 пользователя на этапе операции 72 отображения. Объединение изображений может использовать любую соответствующую парадигму объединения изображений. При одном подходе реконструированное изображение 58 с улучшенным качеством отображается как полутоновое изображение, которое является цветокодированным на основе значений интенсивности реконструированного изображения 68 с улучшенной количественной точностью. При другом подходе реконструированное изображение 68 с улучшенной количественной точностью обрабатывается, используя количественный алгоритм обработки изображений для создания обработанного изображения, обеспечивающего цветовое кодирование для полутонового отображения реконструированного изображения 68 с улучшенной количественной точностью. Например, реконструированное изображение 68 с улучшенной количественной точностью может использоваться для вычисления карты стандартизированного значения поглощения (SUV), и цветовое кодирование может повлечь за собой наложение кривых изо-SUV на полутоновое изображение. Вместо использования объединенного изображения, два реконструированных изображения 58, 68 могут отображаться рядом друг с другом или в другой ориентации.

Реконструированное изображение с улучшенной количественной точностью 68 может использоваться другими способами. Например, в некоторых вариантах конструкции реконструированное изображение 68 с улучшенной количественной точностью используется для вычисления значений для количественного анализа. Реконструированное изображение 58 с улучшенным качеством изображения может затем отображаться вместе со значениями количественного анализа, вычисленными из реконструированного изображения 68 с улучшенной количественной точностью, показанного рядом (или под или над) с изображением 58. Также предполагается хранить различные реконструированные изображения 58, 68 в различных базах данных. Например, реконструированное изображение 58 с улучшенным качеством изображения может храниться в базе данных больничной информационной системы (HIS), тогда как изображение 68 с улучшенной количественной точностью может храниться в базе данных рентгенологической информационной системы (RIS).

Альтернативно, система связи и архивирования изображений (PACS) может хранить оба изображения 58, 68 вместе с изображением, извлеченным по запросу PACS, в зависимости от источника запроса. Таким образом, например, по запросу от базы данных система HIS соответственно извлекает реконструированное изображение с улучшенным качеством изображения 58; тогда как по запросу от базы данных RIS соответственно извлекает реконструированное изображение 68 с улучшенной количественной точностью.

Раскрытое создание ретроспективных энергетических окон может использоваться другими способами. Например, при другом подходе набор различных энергетических окон в различных положениях и/или с различной шириной может использоваться для создания соответствующих наборов отфильтрованных данных о формировании радионуклидного изображения, которые отдельно реконструируются и отображаются вместе на интерфейсе 22 пользователя. Пользователь может затем выбрать и сохранить одно или более реконструированных изображений, которые, как считает пользователь, обладают лучшим качеством изображения. Поскольку данные в режиме списка доступны в памяти 12, это может быть сделано без дополнительного сбора данных о формировании изображений.

Другой пример относится к формированию многочисленных радионуклидных изображений, при котором характеристическая энергия или характеристический энергетический спектр двух радионуклидов близок по энергии или имеет перекрывающиеся энергетические спектры. В этом случае, энергетические окна для двух радионуклидов могут регулироваться, используя нескольких кандидатов пар энергетических окон, реконструируя изображение для каждого кандидата, и выбирая лучшие изображения либо вручную, либо основываясь на соответствующем количественном критерии, таком как минимизация кросс-корреляции изображений.

Более широко, энергетическое окно может быть выбрано, основываясь на протоколе, для которого должно использоваться изображение. Таким образом, различные энергетические окна могут использоваться для реконструкции изображения, предназначенного для отображения, в зависимости от количественного анализа (например, фиг. 4); но, дополнительно, различные энергетические окна могут использоваться для реконструкции изображений для различных типов количественных анализов или для различных отображений или предоставлений и так далее.

На фиг. 1 схематично показаны различные компоненты 14, 20, 30, 34, связанные с обработкой. Эти различные компоненты 14, 20, 30, 34, связанные с обработкой, могут быть осуществлены по-разному в виде одного или более цифровых процессоров, соответственно запрограммированных, чтобы выполнять функции компонент 14, 20, 30, 34, связанных с обработкой. Также предполагается, что один или более компонентов обработки должны содержать в себе один или более компонентов заказных специализированных интегральных схем (ASIC). Например, модуль 30 реконструкции может содержать конвейер для реконструкции изображений на основе специализированной ASIC, выполняющей часть или весь алгоритм реконструкции изображения. На фиг. 1 схематично показаны различные компоненты 12, 16, 26, 32 памяти. Эти различные компоненты 12, 16, 26, 32 памяти могут быть по-разному осуществлены одним или более устройствами памяти, такими как один или более магнитных носителей данных, таких как жесткий диск, один или более оптических носителей данных, таких как оптический диск, один или более электронных носителей данных, таких как флэш-память, оперативная память (RAM), и так далее или различные их комбинации. Также, дополнительно, раскрытые способы могут быть осуществлены средой хранения данных для хранения команд, которые могут исполняться цифровым процессором для выполнения варианта осуществления раскрытых способов. Носитель данных, хранящий команды, может содержать, например, один или более магнитных носителей данных, таких как жесткий диск, один или более оптических носителей данных, таких как оптический диск, один или более электронных носителей данных, таких как флэш-память, оперативная память, и так далее или различные их комбинации.

В настоящем документе описаны один или более предпочтительных вариантов осуществления. После прочтения и понимания предшествующих подробных описаний специалисты в данной области техники могут внести свои изменения и создать модификации. Подразумевается, что настоящий документ истолковывается так, чтобы содержать в себе все такие изменения и модификации настолько, насколько они попадают в пределы объема прилагаемой формулы изобретения или ее эквивалентов.

1. Способ формирования радионуклидных изображений, содержащий этапы, на которых:
сохраняют данные о формировании радионуклидного изображения, содержащие количественные значения энергии событий обнаружения излучения, причем данные о формировании радионуклидного изображения получены посредством формирования радионуклидного изображения объекта;
создают энергетическое окно, используемое при фильтрации данных о формировании радионуклидного изображения, основываясь на (i) полученном нерадионуклидном изображении объекта или (ii) первоначальном реконструированном изображении объекта, созданном посредством реконструкции сохраненных данных о формировании радионуклидного изображения;
фильтруют сохраненные данные о формировании радионуклидного изображения, соответствующие сохраненным количественным значениям энергии событий обнаружения излучения, используя созданное энергетическое окно, для создания набора отфильтрованных данных о формировании радионуклидного изображения; и
реконструируют набор отфильтрованных данных о формировании радионуклидного изображения для создания реконструированного изображения объекта.

2. Способ формирования радионуклидных изображений по п.1, дополнительно содержащий этапы, на которых:
получают нерадионуклидное изображение объекта; и
создают энергетическое окно, используемое при фильтрации, основываясь на нерадионуклидном изображении объекта.

3. Способ формирования радионуклидных изображений по п.1, в котором этап создания содержит этап, на котором выбирают энергетическое окно для максимизации эквивалентной шуму скорости счета или плотности.

4. Способ формирования радионуклидных изображений по п.1, в котором этап создания содержит этап, на котором выбирают энергетическое окно на основании величины геометрического размера объекта.

5. Способ формирования радионуклидных изображений по п.1, в котором этап создания содержит этап, на котором создают энергетическое окно на основании первоначального реконструированного изображения объекта, созданного посредством реконструкции сохраненных данных о формировании радионуклидного изображения.

6. Способ формирования радионуклидных изображений по п.1, в котором этап создания содержит этапы, на которых:
оценивают рассеивание излучения, индуцированного объектом; и
выбирают энергетическое окно для использования при фильтрации, при этом относительно большое энергетическое окно выбирается в ответ на относительно высоко оцененное рассеивание излучения, индуцированного объектом, и относительно малое энергетическое окно выбирается в ответ на относительно низко оцененное рассеивание излучения, индуцированного объектом.

7. Способ формирования радионуклидных изображений, содержащий этапы, на которых:
создают энергетическое окно для конкретного объекта для фильтрации данных о формировании радионуклидного изображения, основываясь на информации, не содержащей данные о формировании радионуклидного изображения или радионуклидное изображение объекта;
фильтруют данные о формировании радионуклидного изображения, полученные посредством формирования радионуклидного изображения объекта, соответствующие количественным значениям энергии событий обнаружения излучения, используя фильтр, созданный для конкретного объекта, для создания набора отфильтрованных данных о формировании радионуклидного изображения; и
реконструируют набор отфильтрованных данных о формировании радионуклидного изображения для создания реконструированного изображения объекта.

8. Способ формирования радионуклидных изображений по п.7, дополнительно содержащий этапы, на которых:
получают нерадионуклидное изображение объекта; и
создают энергетическое окно для конкретного объекта, используемое при фильтрации, основываясь на нерадионуклидном изображении объекта.

9. Способ формирования радионуклидных изображений по п.7, в котором этап создания содержит этап, на котором создают энергетическое окно для конкретного объекта для фильтрации на основании величины геометрического размера объекта.

10. Система формирования радионуклидных изображений, содержащая носитель данных и цифровой процессор, выполненный с возможностью осуществления способа по любому из пп.1-9.

11. Носитель данных, на котором хранятся команды, исполняемые цифровым процессором для осуществления способа формирования радионуклидных изображений по любому из пп.1-9.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к системам формирования ядерного изображений. При детектировании событий сцинтилляции в системе формирования ядерного изображения процесс обработки установки временной метки и стробирования энергии внедряют в автономные детекторные модули (ADM) (14) для уменьшения объема последующей обработки.

Изобретение относится к спектральному получению отображения и находит конкретное применение в спектральной компьютерной томографии (КТ). Система получения отображения содержит матрицу (110) детекторов, включающую в себя матрицу (202) сцинтилляторов, которая принимает излучение и генерирует показывающий это световой сигнал, и матрицу (204) цифровых фотоумножителей, оптически связанных с матрицей (202) сцинтилляторов, которая принимает световой сигнал и генерирует показывающий это цифровой сигнал, препроцессор (118), содержащий канал (212) подсчета фотонов, который обрабатывает цифровой сигнал и генерирует первый выходной сигнал, интегрирующий канал (210), который обрабатывает цифровой сигнал и генерирует второй выходной сигнал, и канал (214) генерирования моментов, который обрабатывает цифровой сигнал и генерирует третий выходной сигнал, причем упомянутый канал генерирования моментов содержит фильтр (218), умножитель 220 и интегратор 222, и реконструктор (122), который спектрально разлагает первый, второй и третий выходные сигналы.

Изобретение относится к способам и устройствам определения положения и интенсивности пучка заряженных частиц. Устройство для мониторинга параметров пучка ионов содержит сцинтиллятор, установленный перпендикулярно направлению пучка ионов, фотоприемники, расположенные равномерно по периметру сцинтиллятора, схему регистрации и обработки сигналов с фотоприемников, при этом сцинтиллятор выполнен в виде дискообразной светонепроницаемой камеры, а фотоприемники установлены в отверстиях, выполненных в ее боковой стенке, и снабжены светофильтрами, прозрачными для инфракрасного излучения, при этом сцинтиллятор вместе с фотоприемниками заключен в герметичную оболочку с отверстиями для впуска и выпуска сцинтиллирующего газа.

Изобретение относится к формированию спектральных изображений и находит конкретное применение в спектральной компьютерной томографии (CT). Спектральный процессор, который обрабатывает сигнал детектора, показывающий полихроматическое излучение, детектированное системой формирования изображений, содержащий: первый канал обработки, который формирует первый спектральный сигнал, полученный из сигнала детектора, при этом первый спектральный сигнал включает в себя первую спектральную информацию о сигнале детектора; и второй канал обработки, который формирует второй спектральный сигнал, полученный из составляющей переменного тока сигнала того же самого сигнала детектора, при этом второй спектральный сигнал включает в себя вторую спектральную информацию о сигнале детектора, при этом первый и второй спектральные сигналы используются для спектрального разложения сигнала детектора.

Изобретение относится к устройству формирования гамма-изображения. Устройство формирования гамма-изображения, содержащее гамма-камеру (10) для съемки изображения наблюдаемой сцены (17) в гамма-лучах, называемого гамма-изображением, имеющую переднюю сторону (11) и ось обзора (х1'), и вспомогательную камеру (15) для съемки изображения наблюдаемой сцены (17) в видимом свете, при этом вспомогательная камера (15) расположена перед передней стороной (11) гамма-камеры (10), которая представляет собой коллиматорную гамма-камеру с точечным отверстием, причем вспомогательная камера (15) имеет оптическую ось (х2'), по существу, совпадающую с осью обзора (х1') гамма-камеры (10), так что изображение в видимом свете и гамма-изображение снимаются, по существу, одновременно с одним и тем же направлением обзора, благодаря чему определяют расположение источников радиации, находящихся на расстоянии от десятков сантиметров до десятков метров от гамма-камеры.

Изобретение относится к области диагностической визуализации. Аппарат для диагностической визуализации, содержащий: детекторную матрицу, включающую в себя индивидуальные детекторные элементы (16), для приема событий излучения от области сканирования (18); инициирующий процессор (20) для присвоения метки времени воспринятым потенциальным событиям; процессор (24) верификации событий, который применяет критерии верификации к пикам канала измерительного элемента; процессор (30) преобразования событий, который преобразует воспринятые события и соответствующие линии отклика в пространственно смещенные преобразованные события; буферную память (32) для хранения событий в виде списка для хранения действительных событий, имеющих метку времени; процессор (34) восстановления для реконструирования действительных событий в виде изображения области (18) сканирования; и дополнительно содержащий: процессор (38) анализа изображения, который анализирует изображение, реконструированное процессором (34) восстановления, на предмет артефактов движения и распознает события излучения для преобразования процессором (30) преобразования событий; при этом анализ посредством процессора (38) анализа изображения применяется несколько раз с целью уменьшения артефактов в реконструированном изображении с каждым повтором.

Изобретение относится к устройству рентгеновской визуализации и способу рентгеновской визуализации с использованием рентгеновских лучей. .

Изобретение относится к позитронно-эмиссионной томографии (PET) и/или однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (SPECT) в медицинских приложениях с использованием пикселей разных размеров или подобного.

Изобретение относится к медицинским системам получения изображения, в частности оно касается гамма-камер, содержащих две, три, четыре или более радиационных детекторных головок, и описывается с конкретной ссылкой на них.

Изобретение относится к области спектральной компьютерной томографии (СТ), а также относится к детектированию рентгеновского излучения и другого излучения, где желательно получить информацию относительно интенсивности или энергетического спектра обнаруженного излучения.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к технологиям формирования медицинских изображений. Система детекторов излучения содержит первый и второй слои детекторов, с различными размерами поперечных сечений, расположенные друг под другом. Система формирования изображений, обеспечивающая осуществление способа формирования изображения, содержит гентри, множество систем детекторов, расположенных вокруг области исследования, источник рентгеновского излучения и процессор реконструкции. Комбинированная система формирования изображений в передаваемом и эмиссионном излучении содержит гентри, источник передаваемого излучения, расположенный смежно с областью исследования, и систему детекторов излучения, расположенных вокруг области исследования. Использование изобретения позволяет повысить эффективность сканирования. 4 н. и 15 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к формированию изображений, а конкретнее к чувствительным к вертикальному излучению детекторам одной и/или многих энергий. Матрица чувствительных к вертикальному излучению детекторов включает в себя по меньшей мере одну детекторную пластину. Детекторная пластина включает в себя матрицу сцинтилляторов, включающую в себя, по меньшей мере, верхнюю сторону, которая принимает излучение, нижнюю сторону и заднюю сторону, и монтажную плату фотодатчиков, включающую в себя фоточувствительную область, оптически связанную с задней стороной матрицы сцинтилляторов. Детекторная пластина дополнительно включает в себя обрабатывающую электронику, размещенную под матрицей сцинтилляторов, гибкую монтажную плату, электрически соединяющую фоточувствительную область и обрабатывающую электронику, и экран для защиты от излучения, расположенный под нижней частью матрицы сцинтилляторов между сцинтиллятором и обрабатывающей электроникой, тем самым защищая обрабатывающую электронику от остаточного излучения, проходящего через матрицу сцинтилляторов. Технический результат - повышение качества изображения. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 11 ил.
Наверх