[发明专利]用于正电子发射断层摄影随机符合估计的松弛迭代最大似然期望最大化

说明书

一种非瞬态存储介质存储指令，所述指令能由电子处理器(20)读取并运行以执行用于估计针对正电子发射断层摄影(PET)成像设备(12)的探测器阵列(14)的探测器(16)的单独率的方法(100)。所述方法包括：获得针对由所述探测器阵列的所述探测器的对定义的响应线(LOR)的测量的延迟符合率；并且通过迭代优化来生成针对所述探测器阵列的所述探测器的估计的单独率，在所述迭代优化中，每次迭代通过包括以下各项的操作来执行针对所述探测器的所述单独率的估计结果的更新：对针对所述探测器的所述单独率的估计结果进行正向投影以生成针对所述LOR的延迟符合率的估计结果；生成针对所述LOR的所测量的延迟符合率与针对所述LOR的所述延迟符合率的所生成的估计结果之间的定量比较结果；对所述定量比较结果进行反向投影以生成针对所述探测器的所述单独率的校正结果；使用所生成的校正结果来更新针对所述探测器的所述单独率的估计结果。针对所述探测器阵列的所述探测器的所估计的单独率包括当所述迭代优化满足停止准则时通过所述迭代优化输出的针对所述探测器的所述单独率的估计结果。该过程连带地优化所估计的单独率和随机符合估计结果。

技术领域

下文总体上涉及医学成像领域、正电子发射断层摄影(PET)成像领域、PET图像重建和重建后处理领域以及相关领域。

背景技术

正电子发射断层摄影(PET)图像的高质量和准确的定量重建要求对随机符合(“随机符合”)进行校正。先前已经提出了用于随机符合校正的不同方法。一种这样的方法基于以下假设，使用延迟符合窗口对记录在即时窗口中的随机符合进行建模：假设探测到的随机符合的数量平均起来等于即时符合正弦图中的随机符合的数量(参见Noll G.的《辐射探测和测量》(第三版，纽约，纽约：John WileySons；1999年))。延迟符合方法的一个缺点是延迟符合数据中的统计噪声。为了减少噪声，可以采用对延迟符合数据的平滑化或其他平均化策略，但是这些方法会引入额外的偏差和/或为折衷目的而损害准确性。

能够采用Casey平均化步骤对噪声进行平滑化(参见Casey ME、Hoffman EJ.的“Quantitation in positron emission computed tomography:7.A technique toreduce noise in accidental coincidence measurements and coincidenceefficiency calibration”(J Comput Assist Tomogr.，1986年，第10卷，第845-850页)。有问题的是，由于是对延迟正弦图(而不是对即时正弦图)应用了Casey平均化，因此在早期步骤中应用于延迟正弦图和即时正弦图的探测器几何响应校正的效果变得与延迟正弦图和即时正弦图不匹配。这引起在来自均匀圆柱体体模的重建图像中的轴向轮廓中出现不希望的波形。

另一类随机符合校正方法包括基于单独率(singles rate)和随机符合率之间的理论关系，根据单独率来估计随机符合，这被称为“基于单独”的方法。这些方法要求每个探测器或每个探测器块的单独率可用，并且要求单独率应当反映那些可能引起随机符合的单独光子，并且通常还要求缩放估计的随机符合以匹配来自采集的延迟符合的量(参见Stearns CW、McDaniel DL、Kohlmyer SG、Arul PR、Geiser BP、Shanmugam V.的“Randomcoincidence estimation from single event rates on the Discovery ST PET/CTscanner”(2003年IEEE核科学专题讨论会和医学成像会议的论文集，俄勒冈波特兰，IEEE2003；第5卷，第3067–3069页))。

美国专利申请US 2009/0072154描述了一种使用延迟符合和单独率这两者来减少数据差异的随机符合校正方法。该方法导出随机符合事件(延迟)正弦图中与探测器环中的探测器i和j相对应的R_ij的平均估计结果，如下所示：