[发明专利]用于对图像中的级联伽马进行解释和建模的方法

说明书

技术领域

本申请总体上涉及正电子发射断层摄影(PET)。其具体与PET采集相结合而应用，并且将特别参考PET采集来描述本申请。然而应当理解，本申请还适用于其他使用场景，并且不必限于前述应用。

背景技术

某些正电子发射放射性核素在其衰变中除了正电子之外还发射伽马射线(也被称为“伽马”)。这些额外的伽马被称为级联伽马或者瞬发伽马。这样的放射性核素包括例如铷82(⁸²Rb)、碘124(¹²⁴I)和钇86(⁸⁶Y)。(一种或多种)级联伽马与正电子近乎同时地发射，这使其难以与期望的湮灭对分开。

(一种或多种)级联伽马导致所获得的PET数据的污染，这导致得到的PET图像的质量和定量准确度的降低。这与康普顿散射无关。因此，针对级联伽马发射的校正是重要的，特别是在要求定量准确度的应用中。该校正特别重要的一个应用是对心脏的定量动态⁸²Rb-PET成像，这是因为定量准确度对于流程是最重要的。

存在用来执行针对PET中的散射事件的校正的若干方法。一种这样的方法是单散射仿真(SSS)。SSS仿真的挑战在于，当患者较大时，多个散射可能对所有散射事件中的大部分有贡献并且降低准确度。另外，未由患者占据并且可用于估计污染的视场的分数变得非常有限。尽管如此，通过蒙特卡洛(MC)仿真已经示出了散射贡献的总体形状不随多个散射的添加而显著地改变。因此，能够对SSS进行缩放以补偿来自多个散射的贡献。

估计针对SSS的缩放因子的典型方法是将SSS正弦图的“尾部”部分拟合到测得的正弦图，其中，尾部是指正弦图中与成像目标的外面相对应的部分。在该方法中，假设测得的数据中的尾部部分仅包括来自散射事件的贡献。当尾部可用并且在其中包括足够的计数时，该假设对于较小的患者是有效的。然而，当扫描较大的患者时，尾部部分的大小减小或消失(截断)。在尾部部分的大小较小或消失的情况下，对尾部进行拟合可能具有显著的误差。

执行针对PET中的散射事件的校正的另一方法是执行完全MC仿真以产生原发(primary)贡献和散射贡献两者的形状。然而，该方法要求大量的计算并且因此对于商业PET成像而言太慢。执行针对PET中的散射事件的校正的又一方法是将基于MC的散射仿真用于缩放和SSS，以预测分布形状。

散射校正的前述方法的挑战在于，其不解释级联伽马。Hayden等人的【美国专利No.7894652】描述了一种方法，通过所述方法，在基于SSS的方法中连同PET散射一起校正对级联伽马污染的分布进行近似的分布。在相关工作中，Watson等人【J Nucl Med.2008；49(补1)：64页】描述了从随机校正分布导出的方法。Esteves等人【J Nucl Cardiol.2010；17(2)：247页】将相同的方法应用到人类数据，并且展示了该经改进的图像结果。

本申请提供了一种克服以上提到的问题和其他问题的新的且经改进的系统和方法。

发明内容

根据一个方面，提供了一种解释级联伽马的成像系统。所述成像系统包括至少一个处理器，所述至少一个处理器被编程为接收对从对象的靶体积发射的探测到的伽马射线进行描述的事件数据。所述探测到的伽马射线包括从所述靶体积内的放射性核素发射的级联伽马。所述至少一个处理器还被编程为使用蒙特卡洛(MC)仿真技术对来自所述靶体积的级联伽马发射和湮灭伽马发射以及所述成像系统(10)的符合探测进行仿真，以生成包括湮灭符合事件和级联符合事件的级联数据集。甚至，所述至少一个处理器还被编程为利用使用所述级联数据集中的所述湮灭符合事件与所述级联符合事件之间的关系的对级联符合的校正将所述事件数据重建为所述靶体积的图像表示。

根据另一方面，提供了一种解释级联伽马的成像方法。接收对从对象的靶体积发射的探测到的伽马射线进行描述的事件数据。所述探测到的伽马射线包括从所述靶体积内的放射性核素发射的级联伽马。使用蒙特卡洛(MC)仿真技术对来自所述靶体积的级联伽马发射和湮灭伽马发射以及所述成像系统的符合探测进行仿真，以生成包括湮灭符合事件和级联符合事件的级联数据集。利用使用所述级联数据集中的所述湮灭符合事件与所述级联符合事件之间的关系的对级联符合的校正将所述事件数据重建为所述靶体积的图像表示。