[发明专利]校正多模态成像数据的方法和装置

说明书

技术领域

一般来说，本发明涉及能够在多种模态中操作的成像系统，更具体地说，涉及用于校正多模态成像数据的装置和方法。

背景技术

多模态成像系统能够利用不同的模态进行扫描，这些模态例如但不限于正电子发射断层摄影(PET)、单光子发射计算断层摄影(SPECT)和计算断层摄影(CT)。常规的PET/CT成像系统获得CT图像以在PET中进行衰减校正并提供解剖学信息以帮助医生定位在对患者进行PET成像期间所用的示踪剂摄入。在一些情况下，分别读取CT诊断图像。重建的CT值(CT number)的精确度对于确保器官中的示踪剂摄入的充分表示很重要。在正常的扫描条件下，CT成像系统可以容易地满足此约束，因为CT重建算法所需的CT值一致性要求的公差很紧。

在诸如集成PET/CT系统的多模态系统中，PET和CT图像应当固有地彼此记录。当将PET和CT成像系统的探测器以物理方法安装到公共架体时，会产生固有记录。常规的集成PET/CT系统或SPECT/CT系统利用由CT成像系统生成的数据来为PET或SPECT扫描数据生成衰减校正信息。具体来说，从在CT扫描期间生成的CT数据导出多个发射衰减校正因子。术语CTAC用于表示从CT图像导出的发射衰减系数图。CT诊断图像的图像质量远远超过生成CTAC所需的图像质量。

另外，患者运动导致的成像伪影对于PET衰减校正来说成为越来越重要的问题。例如，由于CT图像通常是在短时期内获得的，所以 由CT图像生成的衰减图表示在没有呼吸运动的全呼气期间患者的衰减特性。相比之下，PET图像通常是在相对较长的时期内获得，由于获取时间较长，所以在此期间允许患者自由呼吸。这两种数据获取模式之间的不匹配会导致在经衰减校正的PET图像中出现图像伪影。

一种已知的减少成像伪影的方法是将多个呼吸期的CT图像(或最大强度CT图像)平均，以模仿在多个呼吸周期上采集到的PET获取的效果。另一种已知的减少成像伪影的方法是利用呼吸门控CT获取来生成与呼吸门控PET获取的呼吸特性更佳匹配的衰减校正图。典型的协议需要利用呼吸运动监视设备来摄影CT获取6-8秒。然后，重建多个呼吸期的CT图像以便与呼吸门控PET获取中的对应呼吸期匹配。

尽管每种已知方法都可有效地减少患者运动导致的图像伪影，但是由于摄影CT扫描需要在一定的延长时期内多次连续暴露至x-射线，所以每种已知方法也会使递送给患者的X-射线辐射剂量增加。因为诊断CT图像的分辨率远远超过生成CTAC所需的分辨率，所以一种减少X-射线辐射剂量的方法是减小X-射线管电流，即，减小CT图像分辨率。

例如，当将X-射线管电流设定为足以生成CT诊断图像的电平时，电子噪声只是由x-射线光子统计引起的波动的一小部分，并且因此不会显著影响最终的投影读数。但是，当减小X-射线管电流、从而减小x-射线通量时，电子噪声变成是总噪声的很大一部分。因此，当减小X-射线管电流以减少患者剂量时，会使图像阴影显著增加，并且CT值不精确度变得更加明显。另外，将X-射线管电流减小至低于用于生成诊断CT图像的电平最终会产生PET衰减校正不可接受的CT图像。

发明内容

在一个实施例中，提供一种校正多模态成像数据的方法。该方法包括：将由CT成像系统生成的管电流调节至小于用于生成诊断质量 CT图像的管电流值的管电流值；以及利用设定在较低管电流值的CT成像系统来对患者成像。该方法还包括：生成多个计算断层摄影(CT)投影数据；以及预处理CT投影数据以生成经预处理的CT投影数据。该方法还包括：利用均值保留滤波器来对经预处理的CT投影数据滤波，以减少电子噪声的影响，并生成经滤波的CT投影数据；以及对经滤波的CT投影数据执行负对数运算(minus-logarithmic operation)以生成经校正的多模态成像数据。该方法还包括生成CT图像，使用该CT图像来生成用于校正PET数据的衰减校正因子。

在另一个实施例中，提供一种多模态成像系统，该系统包括第一模态单元、第二模态单元以及在操作上耦合到第一和第二模态单元的计算机。该计算机编程为生成多个计算断层摄影(CT)投影数据，并预处理这些CT投影数据以生成经预处理的CT投影数据。该计算机还编程为对经预处理的CT投影数据滤波以减少电子噪声的影响，并对经滤波的CT投影数据执行负对数运算和其它校准步骤以生成经校正的多模态成像数据。