3D圖像集在不同空間之間的最佳變換制造技術

本發(fā)明專利技術提供了一種3D圖像集在不同空間之間的最佳變換。多模態(tài)系統(tǒng)（10）包括核成像系統(tǒng)（12）和計算機斷層攝影（CT）掃描器（14）。核系統(tǒng)（12）包括PET掃描器（28），該PET掃描器（28）采集由PET重建處理器（50）重建成PET團塊圖像的電子數(shù)據(jù)。CT掃描器（14）采集由CT重建處理器（56）重建成3DCT體素圖像的掃描數(shù)據(jù)。插值處理器（62）將PET團塊圖像直接插值到CT體素空間內。一旦PET和CT圖像在同一空間內，它們就會由合并裝置（110）合并。視頻處理器（66）處理接收到的合成PET－CT數(shù)據(jù)以在顯示器（68）上顯示。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
3D圖像集在不同空間之間的最佳變換本專利技術涉及診斷成像系統(tǒng)和方法。其尤其與多模態(tài)系統(tǒng)，如PET－CT系統(tǒng)聯(lián)合應用。應當意識到，本專利技術還可應用于SPECT、CT、超聲、MRI和熒光透視檢查等的各種結合。在多模態(tài)斷層攝影系統(tǒng)中，采用兩個或多個不同感應模態(tài)對物體空間內的不同組分進行定位和測量。在PET－CT系統(tǒng)中，PET創(chuàng)建身體高代謝活動的圖像，而不是創(chuàng)建周圍解剖結構的圖像。CT掃描允許醫(yī)生觀察人體的內部結構。在進行PET－CT掃描之前，患者接受放射性藥物劑量。藥物通過血液運送并集中到特定器官或區(qū)域中，從而導致從血液和該器官或區(qū)域發(fā)射出輻射。在掃描期間，射出輻射的軌跡由系統(tǒng)檢測，由此創(chuàng)建患者體內放射性藥物的分布圖像。該圖像顯示出循環(huán)體系和/或放射性藥物在各種區(qū)域或器官內的相對吸收。PET－CT圖像中來自CT掃描的解剖結構數(shù)據(jù)與來自PET掃描的代謝數(shù)據(jù)的合并向醫(yī)生給出可視化信息以確定是否存在病變、病變的位置和程度，并且跟蹤病變擴散的速度。PET－CT系統(tǒng)對于難于治療區(qū)域（例如，頭頸區(qū)、縱隔、術后腹部）以及患者接受放射性治療或化療的治療區(qū)定位特別有幫助。典型地，在PET－CT圖像的重建過程中，PET圖像表示從PET圖像空間變換到CT圖像空間中以創(chuàng)建用于臨床解釋的合成圖像。在掃描前，PET和CT系統(tǒng)機械地對準；然而，在大多數(shù)情況下，在融合之前需要施加微小校正以使PET圖像和CT圖像準確對準。目前，變換參數(shù)在校準期間得出，如采用在兩種模態(tài)中均可成像的模型。過去，PET和CT圖像數(shù)據(jù)都被重建成3D體素矩陣，但是比例不同（不同尺寸的體素）。較低分辨率PET圖像和較高分辨率CT圖像的笛卡爾網(wǎng)格之間的變換是相對直接的，但是有時增加了變換或插值誤差，從而導致精度和圖像質量的下降。現(xiàn)在，PET圖像通常重建到具有非笛卡爾網(wǎng)格的blob（團塊）空間內。與全部是均勻值的體素不同，每個團塊內的值是不均勻的。此外，團塊重疊。目前，重建的PET團塊圖像首先變換成常規(guī)的基于體素的笛卡爾網(wǎng)格圖像。由于PET體素與CT體素仍然是不同的尺寸，因而將PET體素圖像變換成CT體素尺寸。進行兩次插值增加了固有變換相關誤差。本專利技術提供一種新型和改進的成像設備和方法，其克服了上述問題和其它問題。根據(jù)本專利技術的一個方面，公開一種診斷成像系統(tǒng)。第一掃描器獲得對象感興趣區(qū)域的第一組電子數(shù)據(jù)。第二掃描器獲得對象感興趣區(qū)域的第二組電子數(shù)據(jù)。第一重建裝置將第一組重建成非體素圖像空間內的非體素空間第一掃描器圖像表示。第二重建裝置將第二組重建成第二圖像空間內的第二圖像表示。一裝置將第一組的非體素空間第一掃描器圖像表示直接轉換到第二圖像空間內。根據(jù)本專利技術的另一方面，公開一種診斷成像方法。獲得對象感興趣區(qū)域的第一組電子數(shù)據(jù)。獲得對象感興趣區(qū)域的第二組電子數(shù)據(jù)。將第一組重建成非體素圖像空間內的非體素空間第一掃描器圖像表示。將第二組重建成第二圖像空間內的第二圖像表示。將第一組的非體素空間第一掃描器圖像表示直接轉換到第二圖像空間內。本專利技術的一個優(yōu)點在于提高總體圖像質量。另一個優(yōu)點在于減少計算和存儲需求。另一個優(yōu)點在于更精確地融合圖像。在閱讀和理解下列優(yōu)選實施例的詳細說明后，對本領域技術人員而言，本專利技術的其它優(yōu)點和有益效果將變得更為明顯。本專利技術可采用各種部件和部件設置、以及各種步驟和步驟設置的形式。附圖僅用于解釋說明優(yōu)選實施例的目的，而不應解釋為限制本專利技術。圖1是多模態(tài)診斷成像系統(tǒng)的示意表示；圖2示意性示出體心立方網(wǎng)格；圖3示意性示出投影到笛卡爾網(wǎng)格圖像空間內的2D團塊；圖4是由平滑曲線函數(shù)表示的團塊內灰度強度值的示意圖；和圖5是多模態(tài)診斷成像系統(tǒng)一部分的示意表示。參見圖1，多模態(tài)系統(tǒng)10包括核成像系統(tǒng)12和計算機斷層攝影（CT）掃描器14。CT掃描器14包括非旋轉臺架16。X射線管18安裝在旋轉臺架20上。孔22形成CT掃描器14的檢查區(qū)域24。輻射檢測器陣列26布置在旋轉臺架20上以在X射線穿過檢查區(qū)域24后接收來自X射線管18的輻射。可替換地，檢測器陣列26可放置在非旋轉臺架16上。核成像系統(tǒng)12優(yōu)選包括安裝在軌道30上的正電子發(fā)射斷層攝影（PET）掃描器28。當然，也可考慮采用SPECT和其它核成像系統(tǒng)。軌道30平行于對象支撐臺或床32的縱軸延伸，從而使CT掃描器14和PET掃描器28形成封閉系統(tǒng)。提供移動裝置34，如電機和驅動器，以移動掃描器28進出該封閉位置。檢測器36設置在形成檢查區(qū)域40的孔38的周圍。在PET系統(tǒng)中，檢測器36優(yōu)選設置成靜止的環(huán)狀，雖然也可考慮采用可旋轉頭。在SPECT系統(tǒng)中，檢測器36優(yōu)選合并在各個頭中，其安裝成可相對于患者轉動或徑向移動。床移動裝置42，如電機或驅動器，提供床32在檢查區(qū)域24，40內的縱向運動和垂直調整。如下面所更詳細描述的，PET掃描器28采集電子數(shù)據(jù)，該電子數(shù)據(jù)由PET重建處理器或處理過程50重建成PET團塊圖像并存儲到PET團塊圖像存儲器52內。合適的團塊重建算法在Lewitt(1990)和Lewitt(1992)中有描述。參見圖2和3，團塊在概念上可以是每個以體心立方設置的角頂點或者體心點為中心的球體。該球體比角頂點52的間距大，例如，直徑等于角頂點與角頂點之間間距的2－1/2倍。在每個團塊中，灰度（或強度值）在中心處最大并以球面對稱的貝塞爾函數(shù)、高斯或其它平滑或分段平滑曲線向周邊逐漸衰減，如圖4所示。再次參見圖1，CT掃描器14采集掃描數(shù)據(jù)，該掃描數(shù)據(jù)由CT重建處理器或處理過程56重建成3DCT體素圖像并存儲在CT圖像存儲器58內。CT數(shù)據(jù)優(yōu)選重建成由3D笛卡爾坐標系定義的矩形體素。典型地，CT體素遠遠小于PET角頂點間距，例如，1－3mm對3－6mm。插值處理器或處理過程62將PET團塊圖像直接插值到CT體素空間內，即，具有與CT圖像相同的3D笛卡爾網(wǎng)格和體素尺寸的圖像。一旦PET和CT圖像處于同一空間，它們就易于相加或者合并。所得到的合成圖像存儲在合成圖像存儲器64內。視頻處理器66處理接收到的合成PET－CT圖像數(shù)據(jù)以在一個或多個監(jiān)視器68上顯示。繼續(xù)參見圖1，在掃描之前的某個時間，通過采用包含CT核標記72的模型70確定成像系統(tǒng)10的CT和PET部分之間的變換矩陣。示范性CT核標記72包括盤狀或球狀致密CT成像材料和位于其中心的放射性同位素標記。該標記可以由玻璃填充的特氟隆或其它合適的材料構建而成，這些材料具有與模型明顯不同的CT數(shù)，從而該標記在CT掃描期間易于識別。典型地，放射性同位素標記是裝有同位素的小瓶，該同位素具有相對較長半衰期，優(yōu)選大于100天，以防止頻繁更換。對于PET－CT聯(lián)合裝置，優(yōu)選的同位素為具有2.6年半衰期的Na-22。然而，也可同樣采用具有較短半衰期的同位素，如Ge-68。對于PET－CT聯(lián)合裝置，用于放射性標記的同位素選自半衰期大于100天且強能量峰值在50keV和600keV之間的同位素。合適的SPECT可成像同位素實例為Go-57,Gd-153,Cd-109,Ce-139,Am-241,Cs-137和Ba-133。帶有模型70的床32由床移動裝置42移入到檢查區(qū)域40內以由PET掃描器28生成3D圖像。PET重建處理器或處理過程50將電子數(shù)據(jù)重建成PET圖像。確定每個放本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種診斷成像系統(tǒng)，包括：用于獲得對象感興趣區(qū)域的第一組電子數(shù)據(jù)的第一掃描器；用于獲得對象感興趣區(qū)域的第二組電子數(shù)據(jù)的第二掃描器；用于將第一組電子數(shù)據(jù)重建成非體素圖像空間內的非體素圖像空間第一掃描器圖像表示的第一重建裝置；用于將第二組電子數(shù)據(jù)重建成第二圖像空間內的第二圖像表示的第二重建裝置；用于將第一組電子數(shù)據(jù)的非體素圖像空間第一掃描器圖像表示轉換到第二圖像空間的轉換裝置；以及用于將第一組電子數(shù)據(jù)重建成團塊的處理裝置。

【技術特征摘要】
2004.11.19 US 60/629,2631.一種診斷成像系統(tǒng)，包括：用于獲得對象感興趣區(qū)域的第一組電子數(shù)據(jù)的第一掃描器；用于獲得對象感興趣區(qū)域的第二組電子數(shù)據(jù)的第二掃描器；用于將第一組電子數(shù)據(jù)重建成非體素圖像空間內的非體素圖像空間第一掃描器圖像表示的第一重建裝置；用于將第二組電子數(shù)據(jù)重建成第二圖像空間內的第二圖像表示的第二重建裝置；以及用于將第一組電子數(shù)據(jù)的非體素圖像空間第一掃描器圖像表示轉換到第二圖像空間的轉換裝置；其中該第一重建裝置包括用于將第一組電子數(shù)據(jù)重建成團塊的處理裝置，其中第二圖像空間是體素圖像空間，并且該轉換裝置包括：用于確定體素圖像空間的每個體素的中心點的第一確定裝置；和用于確定非體素圖像空間圖像表示內對應于每個所確定的體素中心點的點以定義體素圖像空間第一掃描器圖像的第二確定裝置。2.根據(jù)權利要求1所述的診斷成像系統(tǒng)，其中所述團塊布置在體心立方網(wǎng)格中并且第二圖像空間是笛卡爾體素圖像空間。3.根據(jù)權利要求2所述的診斷成像系統(tǒng)，其中所述團塊的尺寸設置成彼此重疊。4.根據(jù)權利要求1所述的診斷成像系統(tǒng)，其中該非體素圖像空間包括布置在非笛卡爾網(wǎng)格上的所述團塊，所述團塊部分重疊，并且該轉換裝置還包括：用于計算在非體素圖像空間圖像表示內重疊每個所確定的點的全部團塊的總和以重建合成體素圖像f(x,y,z)的求和裝置：其中f(x,y,z)是合成3D圖像表示，Фblob是非體素圖像空間圖像表示，Фvoxel是體素圖像空間第一掃描器圖像表示，n是非體素圖像空間圖像內的采樣點數(shù)，m是體素圖像內的采樣點數(shù)，Δ2是團塊尺寸或采樣間隔，Δl是體素圖像空間內的體素尺寸或采樣間隔，cn是在每個采樣點n處的圖像系數(shù)，tm是在每個采樣點m處的圖像系數(shù)，采樣點m取決于覆蓋體素圖像空間的體素中心的團塊數(shù)。5.根據(jù)權利要求1所述的診斷成像系統(tǒng)，還包括：對準裝置，用于向以下的一個施加事先確定的系統(tǒng)變換矩陣以使非體素圖像空間圖像表示與體素圖像空間圖像表示彼此配準：（a）在確定非體素圖像空間圖像表示內對應于體素圖像空間的體素中心的點之前的體素圖像空間第一掃描器圖像表示，（b）體素圖像空間，和（c）非體素圖像空間第一掃描器圖像表示。6.根據(jù)權利要求5所述的診斷成像系統(tǒng)，還包括：用于使體素圖像空間第一掃描器圖像表示與第二掃描器圖像表示合并的合并裝置。7.根據(jù)權利要求1所述的診斷成像系統(tǒng)，其中第一和第二掃描器包括至少以下中的兩個：PET、SPECT、MRI、超聲、熒光透視、CT和數(shù)字X射線。8.一種診斷成像系統(tǒng)，包括：用于獲得對象感興趣區(qū)域的第一組電子數(shù)據(jù)的第一掃描器；用于獲得對象感興趣區(qū)域的第二組電子數(shù)據(jù)的第二掃描器；用于將第一組電子數(shù)據(jù)重建成非體素圖像空間內的非體素圖像空間第一掃描器圖像表示的第一重建裝置；用于將第二組電子數(shù)據(jù)重建成第二圖像空間內的第二圖像表示的第二重建裝置；以及用于將第一組電子數(shù)據(jù)的非體素圖像空間第一掃描器圖像表示轉換到第二圖像空間的轉換裝置，其中該非體素圖像空間是非笛卡爾圖像空間并且該第二圖像空間是笛卡爾體素圖像空...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：D加弄，W王，
申請(專利權)人：皇家飛利浦電子股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：荷蘭;NL