[发明专利]用于自动化的正弦图完成、组合及通过组合完成的系统和方法

说明书

本发明描述了用于自动化的完成、组合和通过正弦图的组合完成的系统和方法。在某些实施例中，正弦图完成基于照片(例如光谱或光学)获取和CT获取(例如微型CT)。在其它实施例中，正弦图完成基于两个CT获取。待被完成的正弦图由于检测器裁剪(例如基于中心的裁剪或者基于偏置的裁剪)可以被截断。待被完成的正弦图由于子体积裁剪(例如基于投影到正弦图上的低分辨率图像)可以被截断。

相关申请

本申请要求2016年6月6日提交的名称为“Systems and Methods for AutomatedSinogram Completion，Combination，and Completion by Combination”的美国临时专利申请第62/346,090号的优先权和权益，其内容通过引用被全部并入本文中。

技术领域

本发明大体上涉及生物成像(例如临床和/或研究)和图像分析的方法和系统。更具体而言，在某些实施例中，本发明涉及用于自动化的完成、组合以及通过正弦图的组合完成的系统和方法。

背景技术

有各种各样的技术涉及哺乳动物的体内和体外成像-例如，光学(例如生物发光和/或荧光)、X-射线计算机化断层扫描和多模态成像技术。对小型哺乳动物的体内成像和对来自小型哺乳动物的样本的体外成像由例如肿瘤学、传染病和药物发现的各种领域中的一大群研究者进行。

微型计算机化断层扫描(后面称作“微型CT”)成像是基于x-射线的技术，其能够以极高的分辨率对组织、器官和非器官结构进行成像。微型CT发展快速，需要低剂量的扫描和快速的成像协议来促进多模态应用，使得能够实现纵向的实验模型。类似地，目前也使用为体外样本的高分辨率成像设计的纳米计算机化断层扫描(纳米CT)系统。多模态成像涉及对以不同方式获得的图像的熔合，例如，通过组合荧光分子断层扫描(FMT)、PET、MRI、CT和/或SPECT成像数据。

多模态成像可以改进例如用在药物开发和诊断中的疾病生物学的可视化。通过使用体内生物荧光和荧光剂和/或放射性探测器，研究者可以测量深度、体积、浓度和新陈代谢活动，促进医学研究。配准(Coregistration)允许研究者覆盖来自多个成像模态的图像，提供对模型受试者的分子和解剖特征的更全面的了解。例如，光学成像数据可以用来识别和量化分子水平的肿瘤负荷，且在与微型CT集成时，提供解剖学和功能性读出的量化3D视图。

已经开发了允许准确的多模态成像的各种系统。例如，由总部在Waltham，MA的PerkinElmer制造的各种体内成像系统，特点为稳定的旋转动物平台(具有平板检测器的水平台架运动)以获取3D数据，促进低剂量的成像和自动化的光学和微型CT集成。这种系统提供用于生物荧光和荧光报告者的3D断层扫描，用于多光谱成像的增强的光谱离析，用于光学放射性追踪剂成像的Cerenkov成像以及用于荧光染料和/或PET追踪剂(例如用于药代动力学/药效学PK/PD建模)的实时分布研究的动态增强成像。

常规的计算机化断层扫描(CT)成像系统可能需要比预期的更高的辐射剂量，以获得满意的重建图像，且可能带来有挑战性的内存管理问题。从多个投影进行的CT图像重建是运算量密集的。CT图像重建通常涉及获得正弦图，正弦图为包含来自被扫描对象(例如在对象的多角度扫描期间对多个角度记录的投影)的投影的多维数据阵列。

当成像对象太大而不能适应给定系统的物理光束时，或者由于内存或数据存储限制，对象对于给定的重建视场(FOV)太大时，伪影产生。而且，通常期望只通过暴露特定的感兴趣区域来降低辐射剂量。然而，这种情况导致正弦图数据截断，其必须被“填充”以允许重建。对于在多模态方法中自动化的正弦图完成还没有提出任何可以胜任的解决方案。

因此，需要用于被截断正弦图的自动化的完成以允许有满意的图像重建和与光学图像的配准/组合的系统和方法。

发明内容