使用磁共振波谱图像数据对pet或spect核成像系统的衰减校正的制作方法

专利名称：使用磁共振波谱图像数据对pet或spect核成像系统的衰减校正的制作方法
使用磁共振波谱图像数据对PET或SPECT核成像系统的衰
减校正本公开具体应用于患者成像系统，具体涉及诸如单光子发射计算机断层摄影 (SPECT)、正电子发射断层摄影(PET)扫描器等的患者成像设备。然而，应当认识到，所描述 的技术还可以应用于波谱(spectroscopy)系统、其他核成像方案、其他成像技术等。在计算机断层摄影(CT)图像中，像素值涉及像素或体素的辐射衰减特性，与之不 同的是，磁共振(MR)图像是基于来自共振偶极子、通常为氢偶极子的共振信号。他人已经 提出通过使用MR图像强度将每个像素归类为组织或空气来使用MR图像数据计算衰减因 子。另一些人已经提出使用组织的磁共振特性来分离软组织和骨骼，从而将每个体素归类 为软组织、骨骼或空气中的一种并给出为该类分配的衰减因子。在核成像中，当伽马(gamma)射线(光子)行进通过身体时，存在到达探测器的光 子的总数的衰减。这导致探测到的光子的数量随着遭遇具有高衰减的组织的路径长度而减 少，这还造成身体内“热点”的差的量化并且可能造成临床上的误诊。衰减校正(AC)是一种应用于核图像以校正光子衰减效应的定量技术。在核成像 组合(incorporate)从受检者体内分布的放射性核素获取的发射图像时，AC使用患者的组 织光子衰减分布的附加数据来产生身体的衰减效应的绘图(map)。该衰减信息通常来自CT 扫描器或核CT图像(根据核扫描器的发射辐射重建的图像)。这一信息被应用于核图像的 重建，从而抵消身体的衰减效应。在PET-MR扫描器中，不能使用用于有效提供对PET图像 的AC的常规的X射线照相术技术。此处所描述的技术提供了使用MR图像针对AC问题的 解决方案。在组合的核/MR成像中，来自MR扫描的局部MR线圈(例如，乳房线圈、直肠内线 圈等)常常在核扫描(例如，PET或SPECT)期间留在患者身上或体内，并且可能在核图像 中引起衰减。解决这种衰减的经典方法包括基准标记以识别核图像中线圈的位置并由此校 正所引起的衰减。然而，这种方法包括对标准MR线圈的修改使其应当有助于一般的MR成 像过程。对线圈的修改耗时并且劳动强度大，并且线圈组的重复造成成本高，其中，所述线 圈组中一个用于仅MR，一个用于PET-MR。此外，MR基准生成能够引起伪影的RF信号，所述 伪影能够混淆入MR图像中。本申请提供了一种用于多模式成像系统中的衰减校正的新的并经改进的系统和 方法，从而将MR图像数据用于生成具有化学位移(chemical shift)信息的MRAC，并且利用 MRAC生成无伪影的衰减绘图以校正PET图像，这克服了以上涉及的问题和其他问题。根据一个方面，一种图像校正系统包括存储在受检者的MR扫描期间采集的磁共 振(MR)波谱图像数据的存储器。该系统还包括处理器，所述处理器确定从MR波谱图像数 据中选定的体素的谱、基于每个体素的谱确定其的组织类型、将每种组织类型转换为光子 衰减值、并将针对每个体素的衰减值整合为MR衰减校正(MRAC)绘图。该系统还包括核成 像重建处理器，所述核成像重建处理器根据MRAC绘图将核图像数据重建为经衰减校正的 核图像数据。根据另一方面，一种校正核图像中的衰减的方法，包括获取针对MR图像中的一个或多个体素的MR图像数据以及针对MR图像中的一个或多个体素中的至少一个的波谱数 据；确定针对一个或多个体素中的每个的化学谱；以及根据从体素的谱确定的体素的化学 成分识别针对每个相应体素的组织类型。该方法还包括执行针对相应的组织类型的衰减值 的表查找、根据针对体素所识别的组织类型为MR图像中的每个体素分配衰减值，以生成MR 衰减校正(MRAC)绘图，并使用MRAC绘图从采集的核图像数据重建经衰减校正的核图像。根据另一方面，一种在其上存储有用于控制一个或多个计算机针对核图像中的衰 减进行校正的软件的计算机可读介质，所述软件包括用于获取针对MR图像中的一个或多 个体素的MR图像数据以及针对MR图像中的一个或多个体素中的至少一个的波谱数据，以 及确定针对一个或多个体素中的每个的化学谱。该软件还包括指令，所述指令用于根据从 体素的谱确定的体素的化学成分识别针对每个相应体素的组织类型；执行针对相应的组织 类型的衰减值的表查找；以及根据针对体素所识别的组织类型为MR图像中的每个体素分 配衰减值，以生成MR衰减校正(MRAC)绘图。该软件还包括用于使用MRAC绘图从采集的核 图像数据重建经衰减校正的核图像的指令。根据另一方面，一种用于使用磁共振(MR)图像数据和波谱数据在核图像中校正 衰减的装置，包括用于生成针对MR图像中的一个或多个体素的MR图像数据和针对MR图像 中的一个或多个体素中的至少一个的波谱数据的模块；用于确定针对一个或多个体素中的 每个的化学谱的模块；以及用于根据从体素的谱确定的体素的化学成分识别针对每个相应 体素的组织类型的模块。该装置还包括用于执行针对相应的组织类型的衰减值的表查找的 模块；用于根据针对体素所识别的组织类型为MR图像中的每个体素分配衰减值的模块，以 生成MR衰减校正(MRAC)绘图；以及用于使用MRAC绘图从采集的核图像数据重建经衰减校 正的核图像的模块。根据又一方面，一种校正核图像中的衰减的方法，包括获取针对MR图像中的一个 或多个体素的MR图像数据以及针对MR图像中的一个或多个体素中的至少一个的波谱数 据；以及确定针对一个或多个体素中的每个的化学谱。该方法还包括根据从体素的谱确定 的体素的化学成分识别每个相应体素的组织类型，其中，体素的化学成分包括胆碱、肌氨酸 酐、N-乙酰天门冬氨酸和脂类中的一种或多种，并且其中，根据每个体素的特异性化学成分 确定与其相关的组织类型。该方法附加地包括执行针对相应组织类型的衰减值的表查找； 根据针对体素所识别的组织类型为MR图像中的每个体素分配衰减值，以生成MR衰减校正 (MRAC)绘图；以及使用MRAC从采集的核图像数据重建经衰减校正的核图像。根据另一方面，一种使用预生成的衰减校正绘图校正核图像中的衰减的方法，包 括对患者执行MR扫描以生成患者内感兴趣区域的图像，并识别图像中的一个或多个解剖 界标，衰减对图像引起的对象(item)具有固定的相对位置。该方法还包括将引起衰减的对 象的衰减绘图与患者对准；从患者采集核图像数据；以及使用经对准的衰减校正绘图重建 核图像数据。根据又一方面，一种使用预生成的衰减校正绘图校正核图像中的衰减的方法，包 括使用用于发射的系统身体线圈和用于接收的单通道或多通道局部RF接收线圈对患者执 行导航(pilot)MR扫描；根据所采集的MR扫描数据生成空间分辨的、低分辨率的Bl绘图； 以及根据Bl绘图推断局部接收RF线圈相对于患者的位置。该方法还包括采集患者的核扫 描数据，并且当根据所采集的核扫描数据重建核图像以缓解由RF线圈引起的衰减时应用预生成的衰减校正绘图。一个优点在于区分了不同类型的软组织。另一优点在于使用经区分的软组织类型信息校正PET图像中的衰减。另一优点在于出于校正利用现有的MR线圈所采集的PET图像中的衰减的目的确 定MR线圈和患者之间的物理关系。另一优点在于从生成衰减绘图生成附加的诊断信息。本领域的普通技术人员在阅读并理解以下详细描述之后将认识到本主题创新的 进一步优点。本发明可以具体化为不同的部件或部件布置，以及具体化为不同的步骤和步骤安 排。附图仅用于图示说明各个方面，而不应解释为是对本发明的限制。

图1图示说明了通过在不同类型的软组织之间进行区分使用磁共振确定用于PET 成像的衰减值的系统。图2是示出了通过向脑组织应用波谱算法以生成针对多个所选定体素中的每个 的谱所生成的样本数据集的屏幕截图。图3图示说明了示例性的医院系统，其包括多个成像设备，诸如PET、MR等，其生成 由独立或共享的重建处理器重建的成像数据以生成3D图像表示。图4图示说明了用于根据本文所述的一个或多个方面校正核图像中的衰减的方法。图5图示说明了 PAC组分，其生成一个或多个衰减校正绘图或模板，用于校正由置 于患者身上或附近的RF线圈在组合的核/MR扫描(例如，PET/MR、SPECT/MR等)期间所引 起的核图像中的衰减。图6图示说明了校正PET图像中由于MR线圈或附件造成的衰减的方法，所述MR 线圈或附件在PET扫描期间位于PET视场中并且相对于患者的解剖结构具有固定的位置。图1图示说明了系统10，其通过在诸如脂肪和肌肉的不同类型的软组织之间进行 区分来使用磁共振确定用于PET或其他类型的核成像的衰减值。在磁共振成像系统中提供 的化学位移成像(CSI)和/或波谱成像技术用于确定各种预选定的代谢物或组织类型的相 对浓度。在每个体素中该代谢物的相对浓度指示由体素表示的组织的类型并且能够承载有 价值的诊断信息。匹配算法或查找表能够将不同的代谢物浓度和比例与对应的组织类型相 匹配，以及将每种组织类型与对应的衰减因子相匹配。系统10包括用户接口 12 (例如，工作站等)，用户接口 12与生成核数据15的核扫 描器14(例如，PET扫描器、SPECT扫描器等)和MR设备16中的每个耦合。在一个实施例 中，MR设备16包括用于收集MR信号的求积分体线圈(未示出)，根据所述MR信号生成全 身或局部图像。用户接口 12包括处理器18，处理器18与存储器20耦合，这两者还与显示 器22耦合。存储器20存储来自核扫描器14和/或MR设备16的图像数据对，并由处理器 生成、分析和/或执行用于根据所采集的扫描数据重建核和/或MR图像表示的重建算法 和/或处理器沈；用于生成体素代谢物浓度信息的波谱算法观；用于区分肌肉组织和脂肪 或其他脂类的化学位移序列和/或水-脂肪分离成像序列四；根据MR数据生成的一幅或 多幅衰减校正绘图30以补偿衰减的核数据；用于校正PET数据和/或图像的PET校正算法 等。处理器根据由化学位移序列四生成的化学位移信息生成脂肪组织图像31和非脂肪组织的“其他组织”图像32。模块四还可以是水-脂肪分离成像序列。在这种情况下，使用 Dixon技术或谱脂肪饱和度和/或水饱和度技术产生了表示水浓度的图像并产生了表示脂 肪浓度的图像。处理器18还分析MR图像数据M以区分与空气和骨骼组织相关联的体素。处理 器生成空气体素图像数据33和骨骼体素图像数据34。应当认识和/或理解，一些空气体素 包括组织，例如肺，而一些不包括组织(例如，肠的腔)。在一个实施例中，处理器18采用与经区分的体素类型(脂肪组织31、非脂肪组 织32、空气33和骨骼34)相关的信息，以生成组织类型绘图或图像35a，以及采用查找表 (LUT) 36以确定针对每种组织类型的衰减值(mu-value)(例如，针对511keV光子的衰减 值)，因为不同的组织类型引起核扫描数据的不同水平的衰减。一旦已经根据LUT为每个体 素分配了衰减值，该处理器生成MR衰减校正(MRAC)绘图30。重建处理器沈接收来自核扫 描器14的核扫描数据15，并且当生成经衰减校正的核图像38 (例如，PET或SPECT)时应用 MRAC绘图30以校正核数据15中的衰减。在另一实施例中，使用波谱分析算法观分析在MR图像数据M中识别出的空气和 /或骨骼体素。备选地，从波谱分析提取空气和骨骼体素中的一个或两者以提高系统速度 并允许系统将资源集中于对组织体素的波谱分析。除图像数据M之外，MR设备16生成针 对每个体素或体素的子集的谱数据38。由处理器18使用波谱分析算法观分析谱数据，并 且执行从谱到组织的类型转换39，其基于体素的相应的谱将体素识别为给定的组织类型。 处理器18使用该组织类型信息生成组织类型绘图或图像35b，并访问LUT36以基于体素的 组织类型识别和/或分配针对每个体素的衰减值。处理器使用根据LUT确定的衰减值生成 MRAC绘图30。重建处理器沈接收来自核扫描器14的核扫描数据15，并且当生成经衰减校 正的核图像38 (例如，PET或SPECT)时应用MRAC绘图30以校正核数据15中的衰减。应当认识到，所描述的算法包括计算机可执行指令，所述指令永久地存储于存储 器或其他实体存储介质，并由处理器调取和执行，以执行本文所描述的各种功能。在另一实施例中，处理器18根据所采集的MR数据生成全身MRAC绘图。当核扫描 器14是PET扫描器时，处理器执行PET校正算法以重建没有伪影的经衰减校正的PET图像 表示。例如，处理器18诸如通过执行波谱算法观将图像体积(例如，组织或幻影)刻画或 分割为不同类型的组织。波谱算法限定体素的3D阵列并以波谱方式分析来自每个体素的 MR信号。系统10因此成像MR扫描器16中的组织以生成针对每个体素的波谱数据，其识别 针对每个体素的组织类型，所述组织类型被输入到查找表中以生成MRAC绘图30，MRAC绘图 30用于校正PET成像期间的光子衰减。分析针对每个体素的谱以确定存在于每个体素中的 代谢物。根据每个体素中的代谢物，确定主要(predominant)的组织类型以产生组织类型 绘图或图像。查找表36是使用已知的511keV光子衰减值等预生成的，从而将来自每个体素 的组织类型信息与针对每个体素的对应的衰减值相互参照以生成组织的衰减值的3D MRAC 绘图30。可以基于谱特征使用针对一个或多个体素的衰减的加权平均。MRAC绘图的分辨 率是可配置的并且大致等于3D波谱体素尺寸的分辨率。MRAC绘图可能具有比重建的核图 像更低的分辨率。备选地，可以采用插值技术从而以更高的分辨率生成MRAC绘图。在一个 实施例中，分析MR数据以识别或自动分割与肺、身体其余部分的气泡、骨骼或其他组织或 结构对应的体素，其能够任选地从波谱分析提取，以提高系统速度和/或降低处理时间。
系统10由此提供了用于多模态PET-MR扫描器的定量软件/硬件布置，其中，使用 MRI技术以生成全部或部分身体的MRAC绘图。在一个实施例中，用于生成MRI数据的软件 应用程序和/或算法是MRI系统的采集计算机(例如，基于Windows等)的一部分。用于生 成MRAC绘图的算法或者与MRI数据采集算法在同一计算机系统上运行，或者在可访问MRI 生成的数据的另一计算机上运行。根据另一实施例，使用波谱分析算法观分析谱数据38，并将谱数据38发送至视 频处理器40用以进行处理并在谱显示器41上显示。任选地，不均衡(imbalance)分析器 42针对相应的体素分析代谢物浓度信息并生成针对该体素的代谢物不均衡信息，并且在谱 显示器41上显示该不均衡信息与谱体素数据。代谢物相关的平衡提供有价值的诊断信息。 例如，PET成像的一种用途是心脏应力测试。心脏应力也会引起代谢物平衡的改变。由此， 除了生成针对每个体素的衰减校正值之外，还提供并能够显示代谢物平衡信息。在另一实施例中，相对于软组织具有相对低图像对比度的初级(preliminary)Tl 加权的或质子密度加权的磁共振图像被用于区分空气或主要是空气的组织与所有其他组 织。这一技术快速识别与空气对应的体素，同时节省与在主要是空气的组织体素上执行波 谱分析的处理相关联的时间和计算资源。相似地，可以将初级的图像用于区分骨骼、移植物寸。在另一实施例中，执行对脂肪和肌肉之间的区分。通过背景的方式，在磁共振成像 中，水中的氢原子和脂肪中的氢原子以稍微不同的频率共振。因为位置是通过频率进行解 码的，这引起化学位移，其中，脂肪组织以频率解码的方向被位移。已经开发出多种技术用 以在脂肪和肌肉之间进行区分，抑制来自脂肪的信号、抑制来自主要是水的组织的信号等。 可以利用这些技术以在脂肪和其他软组织之间进行区分，其中，源信号主要来自水中的氢 原子。对于在患者身上或体内的固定位置应用的MR线圈，诸如乳房线圈、膝线圈、前列 腺线圈或头部线圈，所述线圈相对于解剖结构处于固定的位置。由此，根据MR确定的解剖 结构界标，能够推断出该线圈相对于解剖结构的位置。这一原理还适用于在相对于患者解 剖结构处于相对固定的位置或能够放置其中的其他类型的线圈和附件，诸如耳机、手持电 话按钮等。在组合的PET-MR扫描(例如，连续的、同时的等)中，针对高分辨率的MR图像采用 射频(RF)表面线圈。临床流程常常在开始PET扫描之前排除(一个或多个)RF线圈和/或 附件(耳机、护士呼叫设备等)的去除以使对受检者的定位干扰最小化。RF线圈由此常常 在PET视野中结束并引起图像质量的退化和/或衰减伪影。为了解决此类线圈衰减，光子衰 减校正(PAC)部件46执行基于软件的技术，所述基于软件的技术自动计算由特定表面线圈 或附件引起的衰减而无需外部基准标记和/或其他此类方法。线圈衰减特征(CAC)存储器 47存储对几何结构、安装位置信息以及在针对多种线圈类型中的每个的绘图上的线圈衰减 校正特征、附件、和/或患者身体类型(例如，高、矮、胖、儿科的等)的描述。PAC查询特征 组织结构(CTS)数据存储器48，其确定特征解剖结构的位置，靠近所述特征解剖结构的位 置安装或定位线圈。基于来自CAC存储器47的线圈几何结构以及安装位置信息，PAC导出 用于将存储的线圈衰减绘图转换或移动至与受检者和MR衰减绘图30对准的转换。能够依 次组合或应用经对准的线圈和MR衰减绘图以校正PET数据。线圈衰减绘图用于可能相对于患者支撑物或台不具有固定位置的线圈或附件，但其相对于患者具有固定的位置。关于 图5-6更为详细地描述PAC部件46和技术。图2是示出了通过从脑组织62应用波谱算法28以生成针对图2中图示的4X4 体素阵列66中的每个高亮体素的波谱谱50所生成的样本数据集的屏幕截图60。图52是 在其上面覆盖有MR波谱体素绘图63的人脑部的MR图像。对于脑组织62的MR图像52，例 如在显示器22 (图1)上呈现对应的谱。脑组织62包括肿瘤或病变64。覆盖肿瘤64和健 康脑组织62上的体素66的4X4的子集被高亮。体素的4X4的子集从MR图像的行15延 伸到行18，并从列10延伸到列13，其中，行是从上开始计数而列是从左开始计数。使用由MR设备提供的半自动算法从每个体素获取在每个体素中代谢物的化学成 分。在一个实施例中，MR设备是Wiilips Achieva MR扫描器。根据一个范例，每个体素的 化学成分包括胆碱(Cho)、肌氨酸酐(Cr)、N-乙酰基天(门)冬氨酸盐(NAA)和/或脂类 (Iip)。屏幕截图中还呈现了子集中每个体素66的化学成分，根据每个体素66的行和列坐 标对其进行标注。例如，在列10中靠近肿瘤64的中心的体素表示大量的脂类以及极少或 没有NAA和肌氨酸酐。相对于列10中的体素，在列11中的体素表示大量的NAA和肌氨酸 酐以及较少量的脂类。在覆盖健康脑组织62的列13中的体素表示极少或没有脂类以及相 对大量的NAA和肌氨酸酐。每个体素的化学成分可以用于在MR图像中的软组织之间进行 区分和/或针对其诊断价值进行显示。图像M描绘了覆盖有高亮指示NAA的相对浓度的 MR图像，以及覆盖有高亮指示相对Cho/Cr比率的图像56。使用每个体素的谱特征，基于支 配性特征分配衰减值或将其作为加权平均。应当认识到，所描述的系统和方法并不限于在 脑组织和肿瘤组织、包括接受辐射或其他治疗的肿瘤组织之间进行区分和分配衰减值，而 且可以用于在表示不同化学成分的任何类型的组织之间进行区分。参考图3，示例性医院系统100可以包括多种成像设备，诸如PET 14、MR 16等，其 生成成像数据，由独立的或共享的重建处理器102重建所述成像数据以生成3D图像表示。 通过网络104将该图像表示传输到中央存储器106或局部存储器108。在与网络连接的站110，操作员使用用户接口 12从而将选定的患者MR图像、PET 图像、波谱信息和/或MRAC绘图移动至中央存储器106和局部存储器108，或在中央存储 器106和局部存储器108之间进行移动。视频处理器116在各种视窗(viewport) 118中 显示MR图像，例如Tl加权的或质子密度图像、波谱图像、MRAC绘图校正的PET图像、谱等。 例如，可以在显示器22的第一视窗IlS1中显示在其上面覆盖有MRAC体素绘图的PET图像 (预-衰减校正或后-衰减校正)。可以在第二视窗11 中显示MR图像。第三视窗11 可以显示MR图像和PET图像的覆盖图。在另一实施例中，在第一视窗IlS1中显示的PET图像上覆盖MRAC绘图，并在第二 视窗11 中显示覆盖有高亮指示第一代谢物(例如，NAA等)的相对浓度的PET图像。在 第三视窗11 中显示覆盖有高亮指示相对Cho/Cr比率的PET图像。备选地，第三视窗(或 第四视窗，未示出)显示针对PET图像或其区域中的全部体素或体素的子集的谱数据。可以在其他的应用中使用经校正的PET图像以及MR图像。例如，治疗规划站130 可以使用经校正的PET图像和/或其他图像以规划治疗方案。一旦经规划满足了操作员的 要求，能够将所规划的治疗传送至实施所规划的方案的治疗设备132，这适于自动流程。其 他的站可以在各种其他规划过程中使用经衰减校正的PET图像。
在另一实施例中，在视窗11 中显示的覆盖图可调整，从而相对于PET图像(例 如，经衰减校正的PET图像、非衰减校正的PET图像等)权重MR图像，反之亦然。例如，可 以对滑动条或旋钮(未示出)进行调整以改变MR图像或PET图像的权重，所述滑动条或旋 钮可以是机械的或呈现在显示器22上并利用输入设备进行操作。在一个范例中，操作员可 以通过MR和PET图像数据的多个和/或连续组合将视窗11 中的图像从纯粹(purely)的 MR数据(其可以在IlS1中示出)调整为纯粹的PET图像数据(如视窗11 中所示)。例 如，可以离散地或连续地从0 1至1 0调整MR图像数据与PET图像数据的比率。作为 另一选择，可以用灰阶显示MR图像而以彩色显示PET图像。MR图像中的界标帮助将PET图 像与受检者相关联。图4图示说明了用于根据本文所描述的一个或多个方面校正核图像中的衰减的 方法。在150，针对MR图像中的一个或多个体素获取MR图像数据，以及获取针对MR图像中 的一个或多个体素中的至少一个的波谱数据。在152，确定针对一个或多个体素中的每个的 化学谱。在154，根据从体素的谱确定的体素的化学成分识别针对每个相应体素的组织类 型。例如，给定体素的化学成分可以包括胆碱、N-乙酰基天(门)冬氨酸盐和/或脂类中 的一种或多种。由此根据给定体素的特异性化学成分确定所表示的组织类型。在156，执行表查找以识别针对相应组织类型的衰减值。在158，根据针对体素所 识别的组织类型为MR图像中的每个体素分配衰减值，以生成MR衰减校正(MRAC)绘图。在 160，使用MRAC绘图根据所采集的核图像数据重建经衰减校正的核图像。图5图示说明了生成用于校正在组合的核/MR扫描(例如，PET/MR、SPECT/MR等) 期间由置于患者身上或体内的RF线圈在核图像中所引起的衰减的一个或多个衰减校正绘 图或模板。当线圈/附件与受检者支撑物台顶没有固定的关系时，通过分析RF线圈相对于 被成像的受检者的位置，PAC部件便于解决影响PET图像质量(例如，引起光子衰减)的RF 线圈或附件(的问题)。例如，在成像时(PET或MR成像)特定的RF线圈和附件相对于具 体的患者解剖结构总是恒定的严格刚性物理坐标。对线圈位置的信息用于生成针对表面RF 线圈的PET图像的衰减校正的模板，并基于在图像重建期间的智能组织分割被应用于PET 图像。能够在PET图像中引起所描述的衰减的RF线圈的一个范例是乳房线圈。乳房线圈 一般为刚性结构但不必位于相对于受检者支撑物台顶的固定位置。然而，乳房线圈与受检 者的解剖结构具有固定的关系。这一信息能够用于在(x、y、z)空间中、即利用与核数据相 同的坐标系统推断乳房线圈的位置。所描述的技术可应用于RF线圈和附件的子集，其包括 但不限于头部线圈、双侧乳房线圈、直肠内线圈、肩部线圈、膝/脚/踝线圈、这些线圈的敏 感编码(SENSE)版本(例如，具有8个元件)、乳房成像垫、耳机、护士呼叫设备等。这种设 备处于或能够被放置在相对于特定可成像解剖结构的固定位置，而非台顶上的固定位置， 并且针对这些设备的衰减绘图由此能够在空间上整合到所采集的患者图像中，用于校正由 他们所引起的衰减。应当认识到，在一些情况下，局部线圈可以是组合的发射/接收(T/R) 线圈，由此该技术并不限于仅接收的线圈。因此，PAC部件146包括绘图生成器170，其生成一个或多个衰减校正绘图或模板， 在PET图像重建期间使用所述绘图或模板以解决在PET扫描期间在PET视野中由MR线圈 或附件所引起的衰减。在一个实施例中，线圈衰减绘图与组织衰减校正绘图30组合。在另一实施例中，使用这两种绘图校正PET数据。执行智能分割算法172以检测MRI图像中特定组织类型或解剖特征的存在，并将 先前针对线圈或设备确定的线圈衰减绘图放置(对准)在患者身上合适的相对位置。根据 范例，该分割算法识别乳房的轮廓，并且对准器将针对乳房线圈的衰减绘图与所识别的轮 廓对准。在另一范例中，该分割算法识别针对被成像的前列腺的轮廓，并将针对直肠前列 腺线圈的衰减绘图与所识别的轮廓对准，用于在PET图像重建期间的衰减校正。应当认识 到，所描述的技术可以用于这些方案，其中，使用双模态PET/MR序列成像，其中，使用组合 的PET/MR同时成像，或用于任何其他合适的方案，其中，MR线圈或其他附件在PET扫描期 间被定位在PET视野中。PAC部件46耦合到用户接口 12，并且由(一个或多个)处理器18进行控制。此 外，由PAC部件或其子部件/算法接收的、生成的和/或操纵的信息能够存储在存储器20 中并且任选地在显示器22上显示。在一个实施例中，在显示器上向用户显示衰减的PET图 像、MR图像和经衰减校正的PET图像中的一个或多个。用户能够观察根据MR图像所识别 的解剖结构界标或轮廓，并且能够基于所述界标或轮廓定位或调整线圈衰减绘图或模板、 以及由此PET图像数据的位置，从而用于重建经衰减校正的PET图像。在一个实施例中，使用MRI设备执行患者的初始侦测或导航扫描；生成图像切片； 并执行智能分割算法以识别图像切片中的界标从而对患者解剖结构建模。一旦采集了侦测 扫描数据并且从所识别的界标推断或推测出了线圈的位置，PAC部件将预生成的线圈衰减 校正绘图与解剖结构模型对准。在另一实施例中，MR图像器16(图1)用于在侦测扫描期间采集数据，由绘图生成 器170使用所述数据以生成低分辨率的Bl绘图。例如，在3T和以上，线圈或附件的离散效 应在Bl场中引起扭曲。为了降低这种扭曲，当对患者成像时采用多通道发射线圈与RF衬片 的。正在开发这种Bl映射技术从而以高时效的方式进行操作并且该技术能够用于帮助描 绘所应用的线圈的场的特征。然后将空间分辨的Bl绘图用于推断线圈相对于MR扫描器、 以及因此相对于PET探测器和患者解剖结构的位置。此外，Bl绘图可以用于估计有或无需 解剖结构(例如，界标)信息的线圈位置。在另一实施例中，使用所识别的解剖结构界标信息调整引起衰减的线圈或设备、 或其部分，或将其与患者对准，从而确保该线圈或设备适当地与衰减绘图对准。例如，一旦 已经识别手的位置之后，可以将护士呼叫设备(例如，具有按钮和/或内部通讯器的设备， 患者使用该设备呼叫护士等)置于患者的手中，使得当针对呼叫设备的衰减校正绘图与患 者的手对准时，其还正确地与呼叫设备对准。根据另一范例，技术人员或操作员调整所有线 圈或其一部分，从而将其与一个或多个所识别的解剖结构对准，由此便于改进的衰减校正 或与标准预生成的衰减校正绘图的对准。通过这种方式，可以适当地将非对称线圈或设备 与患者的解剖结构对准，并且由此与(一幅或多幅)衰减校正绘图对准，用于校正由线圈或 设备所引起的衰减。图6图示说明了校正由于在PET扫描期间处于PET视野中、并且相对于患者的解 剖结构具有固定位置的MR线圈或部件在PET图像中造成的衰减的方法。在190，生成或校 准多个局部MR线圈类型中的每个的光子衰减校正(PAC)绘图(例如，线圈衰减绘图)并将 其存储在CAC存储器47中。在一个实施例中，使用CT扫描器、其他X射线扫描器、辐射衰减测量、组合的PET/CT扫描器等利用已知的技术生成PAC图。在192，执行智能分割算法以检 测患者的MR图像中的解剖结构特征。例如，通过智能分割算法在患者的MRI图像中识别诸 如乳房轮廓的身体边界，并且在相应的身体轮廓上覆盖PAC绘图。亦即，在194，使用在MRI 图像中所识别的界标，将该图与PET成像空间中的对应的界标对准。在196，使用PAC绘图 针对线圈衰减校正PET图像。应当认识到，可以针对不同的RF线圈和/或附件、以及针对不同的患者体型预生 成多个PAC绘图，以便针对具有衰减校正的PET图像重建的快速PAC绘图选择和校准。例 如，可以针对肥胖患者、高的患者、矮的患者、小儿患者等生成多幅绘图。类似的，可以针对 各种RF线圈和附件(例如，乳房线圈、头部线圈、膝线圈、耳机等)中的每个生成一幅或多 幅绘图。已经参考若干实施例描述了本发明。本领域的技术人员在阅读和理解前述详细描 述之后，可以做出修改和变型。其意图是将本发明解释为包括所有这种修改和变型，只要它 们落入所附权利要求或与其相当的范围内。
权利要求
1.一种图像校正系统(10)，包括存储器(20)，其存储在对受检者的MR扫描期间采集的磁共振(MR)波谱图像数据04、38)；处理器(18)，其确定针对从所述MR波谱图像数据选定的体素的谱；基于每个体素的谱针对每个体素确定组织类型；将每种组织类型转换为光子衰减值；并且将针对每个体素的所述衰减值整合为MR衰减校正(MRAC)绘图(30)；以及核成像重建处理器(26)，其根据所述MRAC绘图(30)将核图像数据(1 重建为经衰减 校正的核图像数据。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述处理器(18)访问包括针对多种组织类型的已 知的511keV光子衰减值的查找表(LUT) (36)，根据与每个体素的化学成分相关联的所述组 织类型为所述MRAC绘图(30)中的相应体素分配所述511keV光子衰减值。
3.如权利要求1所述的系统，还包括生成所述核图像数据(1 的正电子发射断层摄影(PET)扫描器或单光子发射计算机 断层摄影(SPECT)扫描器中的至少一种。
4.如权利要求1所述的系统，其中，所述处理器(18)采用所述MRAC绘图(30)以根据 所述经衰减校正的核图像数据(1 重建经衰减校正的核图像(37)。
5.如权利要求4所述的系统，还包括显示器(22)，其呈现所述经衰减校正的核图像(37)、选定体素的谱(50)和化学成分信 息中的至少一个。
6.如权利要求5所述的系统，其中，所述显示器02)呈现MR图像和所述经衰减校正的 核图像的能调整的覆盖图，所述能调整的覆盖图能够在MR图像数据与核图像数据的0 1 和1 0的比率之间进行调整。
7.如权利要求5所述的系统，其中，针对每个体素的所述化学成分信息包括胆碱、肌氨 酸酐、N-乙酰基天(门)冬氨酸盐和/或脂类中的一种或多种，并且其中，根据每个体素中 的特异性化学成分确定与每个体素相关联的组织类型。
8.如权利要求1所述的系统，还包括采集所述MR图像数据04、38)的MR成像设备(16)和采集所述核图像数据(1 的核 扫描器(14)。
9.如权利要求8所述的系统，其中，所述MR设备(16)生成所述受检者的低对比度Tl 加权的或质子密度加权的MR图像数据，并且其中，所述处理器(18)分析所述低对比度的MR 图像数据以区分与空气或主要是空气的组织相关联的体素和与其他组织相关联的体素，并 根据波谱分析排除空气或主要是空气的组织体素。
10.如权利要求9所述的系统，其中，所述MR设备(16)生成化学位移图像数据并且所 述处理器(18)分析所述受检者的所述化学位移图像数据以区分与主要是水的组织相关联 的体素和与脂肪组织相关联的体素。
11.如权利要求1所述的系统，其中，当重建所述核图像数据(15)时，所述核成像重建 处理器06)采用预生成的线圈衰减校正绘图，所述线圈衰减校正绘图描述置于所述受检者身上的局部线圈和附件中的至少一个的衰减特征。
12.一种校正核图像中的衰减的方法，包括获取针对MR图像中的一个或多个体素的MR图像数据和针对所述MR图像中的所述一 个或多个体素中的至少一个的波谱数据；确定针对所述一个或多个体素中的每个的化学谱；根据从所述体素的所述谱确定的所述体素的化学成分识别针对每个相应体素的组织 类型；针对相应组织类型的衰减值执行表查找；根据针对所述体素所识别的所述组织类型为所述MR图像中的每个体素分配衰减值， 以生成MR衰减校正(MRAC)绘图(30)；以及使用所述MRAC绘图根据所采集的核图像数据重建经衰减校正的核图像(37)。
13.如权利要求12所述的方法，还包括向用户显示所述经衰减校正的核图像(37)和选 定体素的谱(50)。
14.如权利要求12所述的方法，还包括生成受检者的低对比度Tl加权的或质子密度加权的MR图像数据，使用所述低对比度 的MR图像数据区分与空气或主要是空气的组织相关联的体素和与组织相关联的体素，并 根据波谱分析排除空气体素。
15.如权利要求12所述的方法，还包括使用所述MR图像数据04)区分与骨骼相关联的体素和与组织相关联的体素，并根据 波谱分析排除骨骼体素。
16.如权利要求12所述的方法，还包括生成受检者的化学位移图像数据并区分与主要是水的组织相关联的体素和与脂肪组 织相关联的体素。
17.如权利要求12所述的方法，其中，使用正电子发射断层摄影(PET)成像技术或单光 子发射计算机断层摄影(SPECT)成像技术中的至少一种采集所述核图像数据。
18.如权利要求12所述的方法，其中，所述衰减值包括针对多种组织类型的511keV光 子衰减值。
19.如权利要求12所述的方法，还包括当重建经衰减校正的核图像(37)时，采用预生成的线圈衰减绘图，所述线圈衰减绘图 描述置于受检者身上或体内的局部MR线圈和组件中的至少一个的衰减特征。
20.一种包括计算机的解剖结构图像系统，所述计算机被编程以执行如权利要求12所 述的方法。
21.如权利要求12所述的方法，还包括使用所述经衰减校正的核图像(37)生成针对所述受检者的治疗方案，并将所述规划 的治疗方案输出到治疗设备(132)。
22.—种在其上存储有用于控制一个或多个计算机以校正核图像中的衰减的软件，所 述软件包括用于控制一个或多个处理器以执行如权利要求12所述的方法的指令。
23.一种使用磁共振(MR)图像数据04)和波谱数据(38)校正在核图像中的衰减的装 置，包括模块(16、18)，其用于生成针对MR图像中的一个或多个体素的MR图像数据Q4)和针 对所述MR图像中的所述一个或多个体素中的至少一个的波谱数据(38)；模块(18、观)，其用于确定针对所述一个或多个体素中的每个的化学谱(50)； 模块(18、39)，其用于根据从所述体素的所述谱(50)确定的所述体素的化学成分识别 针对每个相应体素的组织类型；模块(18、36)，其用于针对相应的组织类型的衰减值执行表查找； 模块(18)，其用于根据针对所述体素所识别的所述组织类型为所述MR图像中的每个 体素分配衰减值，以生成MR衰减校正(MRAC)绘图(30)；以及模块(1846)，其用于使用所述MRAC绘图(30)根据所采集的核图像数据(1 重建经 衰减校正的核图像(37)。
24.一种校正核图像中的衰减的方法，包括获取针对MR图像中的一个或多个体素的MR图像数据和针对MR图像中的所述一个或 多个体素中的至少一个的波谱数据；确定针对所述一个或多个体素中的每个的化学谱；根据从所述体素的所述化学谱确定的所述体素的化学成分识别针对每个相应的体素 的组织类型，其中，体素的所述化学成分包括胆碱、肌氨酸酐、N-乙酰基天(门)冬氨酸盐和 /或脂类中的一种或多种，并且其中，根据每个体素中的特异性化学成分确定与每个体素相 关联的组织类型；针对相应的组织类型的衰减值执行表查找；根据针对所述体素所识别的所述组织类型为所述MR图像中的每个体素分配衰减值， 以生成MR衰减校正(MRAC)绘图(30)；以及使用所述MRAC绘图(30)根据所采集的核图像数据重建经衰减校正的核图像(37)。
25.一种使用预生成的衰减校正绘图校正核图像中的衰减的方法，包括 执行对患者的MR扫描以生成在所述患者内感兴趣区域的图像；在所述图像中识别一个或多个解剖结构界标，引起衰减的对象对所述图像具有固定的 相对位置；将所述引起衰减的对象的衰减绘图与所述患者对准； 从所述患者采集核图像数据；以及 使用经对准的衰减校正绘图重建所述核图像数据。
26.如权利要求25所述的方法，其中，所述核扫描数据是正电子发射断层摄影(PET)扫 描数据和单光子发射计算机断层摄影(SPECT)扫描数据中的至少一种。
27.如权利要求25所述的方法，其中，所述引起衰减的对象是表面射频(RF)线圈、置于 所述患者身上的耳机、护士呼叫设备、MR盘、MR垫、MR非线圈附件、手术规划附件和治疗规 划附件中的一个或多个。
28.—种处理器(18)，执行用于执行如权利要求25所述的方法的计算机可执行指令。
29.一种存储器(20)，存储用于执行如权利要求25所述的方法的计算机可执行指令。
30.如权利要求25所述的方法，还包括将所述引起衰减的对象与所识别的一个或多个解剖结构界标对准，由此确保所述引起 衰减的对象和所述衰减绘图是对准。
31. 一种使用预生成的衰减校正绘图校正核图像中的衰减的方法，包括 使用用于发射的系统身体线圈和用于接收的单通道或多通道局部接收射频(RF)线圈 对患者执行导航MR扫描；根据所采集的MR扫描数据生成空间分辨的、低分辨率Bl绘图； 根据所述Bl绘图推断所述局部接收RF线圈相对于所述患者的位置； 采集患者的核扫描数据；以及当重建核图像时，根据所采集的核扫描数据应用预生成的衰减校正绘图，以减轻由所 述RF线圈引起的衰减。
全文摘要
当校正正电子发射断层摄影(PET)中的衰减时，利用描述MR图像中的一个或多个体素的化学成分的波谱数据(38)生成受检者的磁共振(MR)图像(24)。执行表查找以基于所述MR图像数据和谱成分数据识别针对每个体素的组织类型，并基于每个体素的组织类型为每个体素分配衰减值以生成MR衰减校正(MRAC)绘图(30)。在核图像(37)的重建期间使用MRAC绘图(30)以校正其中的衰减。此外，使用预生成的衰减校正绘图校正在组合的MR/核扫描期间的核图像器视野中存留的由于MR线圈或其他附件造成的衰减，在执行MR扫描之后所述预生成的衰减校正绘图被应用于核图像以识别解剖结构界标，所述解剖结构界标用于将预生成的衰减校正绘图与患者对准。
文档编号G01N24/08GK102124361SQ200980131562
公开日2011年7月13日 申请日期2009年7月22日 优先权日2008年8月15日
发明者M·A·莫里希, N·欧嘉 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司