[发明专利]从PET列表数据中的呼吸运动信号的噪声鲁棒的实时提取

说明书

一种在由正电子发射断层摄影(PET)或单光子发射计算机断层摄影(SPECT)成像设备(10)采集的成像视场(FOV)中的成像对象的发射数据(22)上操作的运动信号生成方法。在所述成像FOV中定义区域的阵列(32)而无需参考所述成像对象的解剖结构。针对在成像FOV中定义的区域的阵列的每个区域，根据由PET或SPECT成像设备采集的所述发射数据来计算活动位置对时间曲线(54)。对所述活动位置对时间曲线进行频率选择性滤波，以生成经滤波的活动位置对时间曲线。通过组合区域的至少所选择的子集的经滤波的活动位置对时间曲线来生成至少一个运动信号(66)。

技术领域

以下总体涉及医学成像领域、发射成像领域、正电子发射断层摄影(PET)成像领域、单光子发射计算机断层摄影(SPECT)成像领域、患者监测领域、呼吸监测领域和相关领域。

背景技术

在诸如正电子发射断层扫描(PET)或单光子发射计算机断层扫描(SPECT)的发射成像中，向患者或其他成像对象施用放射性药物，所述放射性药物被设计为优选地积聚在靶器官或组织中并且包括放射性同位素，例如PET中的正电子发射同位素。将成像对象加载到成像设备(例如，用于PET成像的PET扫描器，或用于SPECT成像的γ相机)中，并且通常使用迭代重建算法来收集和重建发射成像数据，以生成重建图像。为了提高准确度，可以提供成像对象的衰减图，例如从对象的透射计算机断层摄影(CT)图像计算，并且衰减图用于校正对成像对象的身体中检测到的辐射的衰减的重建(例如在PET的情况下为511keV伽马射线)。

根据感兴趣区域的尺寸，对象可以在整个发射成像会话保持单个固定位置；或者，如果要对比在成像设备的单个视场(FOV)中捕获的更大的体积进行成像，则可以采用多阶段成像，其中对象支撑体(例如，卧榻)逐步地移动患者通过成像FOV，在每个步骤获得单独的图像。连续的患者运动也是可能的，即患者可以在成像数据采集期间以连续方式移动通过FOV，并且在采集时针对患者位置调整所得数据以生成大于成像设备FOV的图像。

已知的图像劣化源是对象的运动。一种这样的运动源是呼吸。减少呼吸运动伪影的一种方法是处理在单个呼吸阶段期间获得的数据-为此目的，通常选择呼气末，因为它相对静止且持续时间相对较长(通常为呼吸循环的约30％)。可以使用呼吸带或其他专用设备来监测呼吸。然而，这样的设备对于患者来说可能是不舒服的，并且可能贡献于测量的辐射的散射和/或吸收，从而降低图像质量。

被称为“数据驱动”方法的其他方法试图从发射成像数据中提取呼吸信号。这种方法在诸如透射计算机断层摄影(CT)成像的成像模态的情况下是有效的，其中获得强信号，从该信号可以描绘和监测诸如肺/膈膜界面的解剖特征以用于呼吸运动。数据驱动的方法不太容易应用于发射成像。这是由于为了患者的放射安全性而使用的放射性药物剂量低，这导致低发射信号强度并因此导致低的信噪比(SNR)。此外，发射成像通常捕获功能信息，例如高代谢致癌肿瘤通常是“明亮”特征或“热点”，这是由于肿瘤中的高血管系统导致肿瘤中施用的放射性药物的高浓度。

Kesner的美国专利US 2008/0273785(“Kesner”)公开了一种用于提取呼吸信号的数据驱动方法，用于PET图像的回顾性门控。在该方法中，以0.5秒的时间间隔生成PET图像的时间序列，并且针对图像的每个体素提取经频率滤波的活动对时间曲线。通过滤波以限制呼吸频率，预期活动对时间曲线与呼吸相关，并且这些曲线被组合以产生呼吸信号。可以采用体素加权，其中体素权重基于活动-时间-曲线的平均值，或者基于体素与空间梯度的接近度。可以将一些体素权重设置为零，以便排除那些体素对组合呼吸信号的贡献。

以下公开了新的和改进的装置和方法。

发明内容