[发明专利]正电子发射断层成像衰减校正方法和组合的断层成像系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于对患者采集的磁共振断层成像（MRT）数据对正电子发射断层成像（PET）数据进行衰减校正的方法，和一种组合PET-MRT系统。尤其，不同的实施例涉及基于其它数据匹配PET数据和MRT数据的技术，该其它数据指示患者的生理可观测物的循环周期，例如呼吸周期或心动周期。

背景技术

在现有技术中，已知允许使用组合PET-MRT系统基于采集的MRT数据对所采集PET数据进行衰减校正的技术。

作为衰减校正的一部分，对于由于正电子和电子的相互作用而发射的PET光子穿过吸收组织朝着PET成像单元的PET探测器的路径而确定这些光子的衰减。对于由PET成像单元通过PET探测器探测的信号进行校正，以消除PET数据的、即PET计数的确定的衰减（衰减校正）。典型地，衰减校正依赖于衰减图（μ图），其以空间分辨方式提供PET光子的吸收值或者线性衰减系数（μ）。μ图可以根据例如为对于本领域技术人员已知的Dixon成像序列的特殊MRT成像序列和后处理技术来获取。对于此，获取与患者沿着PET光子路径的解剖结构有关的MRT数据。因此，对于待使用PET技术成像的目标区域，并且附加地对于沿着PET光子的路径、即PET光子需要走过以到达PET成像单元的PET探测器的路径的周围区域采集MRT数据。

一般来说，所采集的PET数据的衰减校正的准确度可以直接与从PET数据重建的PET图像的信噪比或置信水平有关。对于该方面，如果对PET数据施加衰减校正，则可以以更高准确度、即以更低不确定性来确定可以从PET图像或PET数据获得的物理值。这可以允许实现增大根据PET数据确定的物理值的置信度的技术效果。

对于该方面，尤其患者的呼吸运动或者类似于心脏运动的生理效果可以导致PET数据和MRT数据之间的、劣化衰减校正的差异。这种差异可以与解剖结构（肺容积等）中的变化和/或空间失配有关。这会导致图像伪影和量化错误，其能例如局部地影响PET图像质量并且增大所获得物理值的不确定性。这对于类似于“通过门控冻结运动”的先进和近来的PET成像技术尤其重要。

已知用于解决这种问题的不同技术，并且在下面进行讨论。

一些技术，例如组合的PET-计算机断层成像（CT）技术允许第一采集门控PET数据，和第二并且后续地采集门控CT数据用于衰减校正。尤其，PET数据和CT数据的采集可以在两个时间上分开的、独立且顺序的过程中发生。然而，这种技术会受由CT数据在PET数据采集之前或之后的后续采集而导致的一定缺点和缺陷影响。例如，如果患者的呼吸模式在PET数据采集成像时期和CT数据采集成像时期之间不同，则这种顺序方法是有问题的。

还有其他技术使用软件解决方案，其允许由医学人员回顾性地并且手动地将PET数据匹配于CT或MRT数据，以提供准确的衰减校正。然而，这种技术会是耗时和易出错的。

最后，已知如下技术：其中在采集相应PET数据之后，在呼气终末呼吸保持中采集用于衰减校正的MRT数据。在采集PET数据时，患者肺部隔膜的位置靠近自由呼吸期间的平均位置。在一些情况中，在呼吸保持的解剖位置和自由呼吸平均位置之间会有差别。这可以导致运动伪影。

MRT是一种成像技术，其允许基于所采集的MRT数据采集二维（2D）或三维（3D）MRT图像。MRT图像可以以比较高的空间分辨率拍摄患者内部的结构和对象。在MRT技术中，用静（DC）磁场将目标区域中的磁性核自旋排列为使得实现净宏观磁化。该磁化随后通过射频（RF）脉冲从其（典型地与DC磁场平行的）静止或平衡位置激发出来。随后用RF探测器线圈探测到由此激发的磁化衰退回静止位置，即核自旋的磁化动态。通过施加（用于层选择、相位选择和频率选择的）梯度场实现所采集的MRT数据的空间编码/选择。所采集并且空间分辨的MRT数据示出在波矢空间（k空间）中，并且可以通过（反）傅里叶变换转换到图像空间中。通过以特定方式施加梯度场，可以用不同轨迹对k空间进行采样，即在MRT数据采集期间遵循通过k空间的一定路径。这种技术对于本领域技术人员已知，从而在本上下文中不必再详细讨论。

然而，这种使用用于衰减校正的MRT数据的技术受一定缺陷的影响。例如，相应地在PET和MRT数据之间可以出现患者的目标区域的解剖位置之间的差异。这可能无法或者仅程度较小地可以提供与相应PET数据不具有运动差别或仅具有小运动差别的、匹配过的MRT数据。

从而，需要提供先进技术来基于MRT数据进行PET数据的衰减校正。尤其，需要提供如下技术，这些技术降低由于造成PET和MRT数据之间差异的运动伪影而引起的不准确性。