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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201610887220.X (22)申请日 2009.12.23 (30)优先权数据 61/145,590 2009.01.19 US (62)分案原申请数据 200980154772.8 2009.12.23 (71)申请人 皇家飞利浦电子股份有限公司 地址 荷兰艾恩德霍芬 (72)发明人 D加尼翁 PJ马尼亚乌斯基 (74)专利代理机构 永新专利商标代理有限公司 72002 代理人 李光颖 王英 (51)Int.Cl. A61B 6/03(2006.01) G06T 11/。
2、00(2006.01) (54)发明名称 列表模式PET成像中的区域重建和定量评估 (57)摘要 一种用于重建列表模式数据的方法， 包括： 重建列表模式数据集(30、 160)的全部的列表模 式数据以生成第一重建图像(32、 62)； 选择所述 列表模式数据集的子集； 以及重建所述列表模式 数据集的子集以生成增强的重建图像(84、 86)。 一种图像生成系统， 包括： 重建模块(24)， 其被配 置成执行列表模式数据集的标准重建以生成标 准的重建图像(32、 62)； 以及再重建模块(24、 70、 80、 82、 150、 152、 154)， 其被配置成对所述列表模 式数据集的至少部分执行。
3、除所述标准重建之外 的重建以生成增强的重建图像(84、 86)。 权利要求书2页 说明书9页 附图2页 CN 107095686 A 2017.08.29 CN 107095686 A 1.一种用于重建列表模式数据的方法， 所述方法包括： 自动重建列表模式数据集(30、 160)的全部列表模式数据以生成作为标准图像的第一 重建图像(32、 62)； 在生成所述第一重建图像之后， 基于在所述第一重建图像中描绘的特征识别图像空间 中的感兴趣区域， 并且选择所述列表模式数据集中的包括对图像空间中的所述感兴趣区域 的图像内容有贡献的列表模式数据的子集； 并且 使用比用于生成所述第一重建图像的重建更高的。
4、分辨率重建参数来仅对所述列表模 式数据集中的所述子集进行重建， 以生成具有与所述第一重建图像相比更高分辨率的增强 的重建图像(84、 86)， 从而对所述增强的重建图像(84， 86)执行定量诊断分析。 2.根据权利要求1所述的方法， 其中， 所述重建所述子集还包括： 调节所述子集的至少一些列表模式数据以补偿局部运动； 并且 重建经调节的子集以生成包括局部运动补偿的增强的重建图像(84、 86)。 3.根据权利要求1所述的方法， 其中， 所述重建所述子集包括： 使用部分体积校正和系统点扩散函数中的至少一种进行重建。 4.根据权利要求1所述的方法， 其中， 所述列表模式数据集包括正电子发射断层摄。
5、影 (PET)列表模式数据， 并且所述重建以生成第一重建图像包括： 重建所述列表模式数据集的全部列表模式数据以生成作为包括4mm3体素的所述标准图 像的第一重建图像。 5.根据权利要求1所述的方法， 其中， 所述重建以生成第一重建图像(32、 62)是在成像 设施处执行的， 而所述选择子集是在治疗规划设施处执行的。 6.根据权利要求5所述的方法， 其中， 所述重建以生成增强的重建图像(84、 86)是在所 述治疗规划设施处执行的， 并且所述方法还包括： 将所述列表模式数据集(30、 160)中的至少所述子集从所述成像设施传送到所述治疗 规划设施。 7.根据权利要求5所述的方法， 其中， 所述重。
6、建以生成增强的重建图像(84、 86)是在所 述成像设施处执行的， 并且所述方法还包括： 在所述治疗规划设施处生成足以用于识别所述子集的识别信息(72)； 将所述识别信息从所述治疗规划设施传送到所述成像设施； 以及 基于所述识别信息在所述成像设施处选择所述列表模式数据集的所述子集。 8.根据权利要求7所述的方法， 其中， 所述识别信息(72)包括(i)对图像空间中的感兴 趣区域的识别以及(ii)对图像空间中的图像分辨率的识别中的至少一个。 9.根据权利要求1-8中的任一项所述的方法， 其中， 所述重建以生成第一重建图像(32、 62)采用迭代的重建算法； 并且 所述重建以生成增强的重建图像(8。
7、4、 86)采用非迭代的重建算法。 10.根据权利要求1所述的方法， 其中， 所述定量诊断分析包括标准化的摄取值(SUV)分 析。 11.一种图像生成系统， 包括： 重建模块(24)， 其被配置成自动执行对列表模式数据集的标准重建以生成标准的重建 图像(32、 62)； 以及 权 利 要 求 书 1/2 页 2 CN 107095686 A 2 再重建模块(24、 70、 80、 82、 150、 152、 154)， 其被配置成使用比用于生成所述标准的重 建图像的重建更高的分辨率重建参数对所述列表模式数据集的至少部分执行除所述标准 重建之外的重建以生成增强的重建图像(84、 86)， 从而对。
8、所述增强的重建图像(84、 86)执行 定量诊断分析， 其中， 通过基于在所述标准的重建图像中描绘的特征识别图像空间中的感兴趣区域， 并且选择所述列表模式数据集的包括对图像空间中的所述感兴趣区域的图像内容有贡献 的列表模式数据的子集， 来选择所述列表模式数据集的所述部分。 12.根据权利要求11所述的图像生成系统， 其中： 所述重建模块(24)采用一组标准的重建参数， 所述一组标准的重建参数至少包括标准 的图像分辨率， 并且 所述再重建模块(24、 70、 80、 82、 150、 152、 154)包括交互的再重建配置引擎(70)， 所述 交互的再重建配置引擎(70)使用户能够选择在再重建中。
9、使用的重建参数。 13.根据权利要求11-12中的任一项所述的图像生成系统， 还包括： 治疗规划模块(42、 44、 142、 144)， 其被配置成生成治疗计划(56)， 所述治疗规划模块至 少包括医学图像浏览站(46)和所述再重建模块(24、 70、 80、 82、 150、 152、 154)的至少一部分 (70、 150、 152、 154)。 14.根据权利要求13所述的图像生成系统， 其中， 所述治疗规划模块(42、 44、 142、 144) 还包括： 强度调制的放射治疗规划引擎(54)， 其被配置成生成放射治疗会话计划(56)。 15.根据权利要求13所述的图像生成系统， 其中。
10、， 所述治疗规划模块(42、 44、 142、 144) 不包括所述重建模块(24)的任何部分。 16.根据权利要求13所述的图像生成系统， 其中， 所述治疗规划模块(142、 144)包括整 个再重建模块(70、 150、 152、 154)并且不包括所述重建模块(24)的任何部分。 17.根据权利要求11所述的图像生成系统， 其中， 所述重建模块(24)和所述再重建模块 (24、 70、 80、 82)采用公共的重建引擎(24)。 权 利 要 求 书 2/2 页 3 CN 107095686 A 3 列表模式PET成像中的区域重建和定量评估 0001 本申请是2009年12月23日提交的申。
11、请号为200980154772.8、 名称为 “列表模式PET 成像中的区域重建和定量评估” 的发明专利申请的分案申请。 0002 下文涉及医学领域、 医学成像领域、 医学诊断领域、 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)领域， 以及相关领域。 0003 正电子发射断层摄影(PET)、 单光子发射计算机断层摄影(SPECT)和其他成像模态 在肿瘤诊断、 评估和治疗规划中的使用正日益增加。 PET和SPECT承担着向受检者(例如， 人 或动物受检者)施予放射性药物并检测由放射性药物从受检者发射的辐射。 可以定制放射 性药物以使其优选在血流中或者在其他感兴。
12、趣解剖区域中聚集， 从而为那些区域提供图像 对比度。 PET和SPECT被认为是针对肿瘤的透射式计算机断层摄影(CT)的补充， 因为PET和 SPECT倾向于提供与肿瘤代谢、 生长和坏死有关的功能信息， 而CT主要提供结构信息。 0004 由于使用放射性药物而使PET和SPECT成像数据的采集被复杂化。 考虑到受检者的 安全， 通常由适当的政府规程强制要求， 规定使用较低的放射性药物剂量。 这继而转换为低 放射性 “计数率” 以及因此缓慢的数据采集。 典型的PET成像会话(session)例如会延续半个 小时或更长。 PET成像会话的安排和执行是基本的任务， 并且通常由受过适当培训的放射专 家。
13、在专用的放射学成像设施(facility)处进行操作。 PET成像会话涵盖成像数据采集以及 将所采集的放射性 “计数” 通过本领域中称为 “图像重建” 过程转化为图像。 0005 重建过程是运算密集型的。 两种一般的重建算法或 “引擎” 是常用的： 非迭代 “分析 型” 算法， 其根据所采集的PET或SPECT数据直接计算重建的图像； 以及迭代算法， 其迭代地 调节重建的图像以近似所采集的PET或SPECT数据。 分析型重建算法包括滤波反投影和傅里 叶(Fourier)重投影技术， 并且是通常保留在所采集的数据中包含的所有信息内容的数学 变换。 然而， 分析型方法也保留了所有的噪声内容， 并且。
14、难以解析由分析型方法所生成的相 应的图像。 滤波或平滑有时能够改善分析型图像。 另一方面， 包括最大似然-期望最大化 (ML-EM)及其变型的迭代算法对噪声一般更具鲁棒性。 然而， 迭代重建算法具有特定的实际 收敛问题， 并且对于给定的图像该方法不容易预期将需要多少次迭代。 此外， 迭代重建算法 不保留在所采集的数据中包含的所有信息。 0006 除了对重建引擎利用的算法的选取， 重建的图像还可能受到多种因素以及可以应 用于该数据的任何预处理的影响， 所述多种因素诸如是重建中使用的参数(诸如空间分辨 率或体素大小)、 对输入到重建引擎的所采集的PET或SPECT数据的选择。 例如， Busch等。
15、人在 WO 2007/100955(于2007年9月7日公布)中描述了局部运动补偿(LMC)预处理以对局部特征 (诸如心脏跳动， 例如)的运动进行校正， 在此通用引用将其全文并入。 这些不同的因素能够 影响图像质量和图像重建速度两者。 0007 图像重建过程的复杂性转化为各种各样的信息， 以及信息质量， 其可以从给定的 采集的PET或SPECT数据集得到。 根据对重建算法的选择、 对进行重建的数据的选择、 对重建 参数的选择、 LMC或其他数据预处理等， 所得到的图像的范围能够涉及从几乎无价值到高度 证实恶性肿瘤或其他感兴趣特征。 0008 遗憾的是， 现有的肿瘤成像范例(paradigm)不。
16、能有效地利用在所采集的SPECT或 说 明 书 1/9 页 4 CN 107095686 A 4 PET数据中包含的信息。 内科医师、 放射理疗师、 或者其他肿瘤专家与成像设施和成像专家 的交互有限。 在典型的肿瘤学环境中， 肿瘤专家安排PET或SPECT成像会话， 并且以标准的格 式接收经重建的PET或SPECT图像， 诸如以标准的 “4mm3” 的形式重建的PET图像， 所述PET图 像具有一边为4mm的立方体像素。 肿瘤专家在成像工作站(其可以是经适当编程的通用计算 机， 或者是专用的图像浏览工作站)处使用软件浏览这一标准图像， 所述软件提取切片、 用 公式表示三维渲染、 或者以其他方式。
17、呈现标准图像或其一部分的人类可见的表示。 0009 在典型的放射治疗工作流程中， 例如， 肿瘤专家使用CT图像来勾画(delineate)癌 性肿瘤及邻近的 “关键结构” ， 诸如邻近的对辐射敏感的器官。 调强放射治疗(IMRT)计划基 于勾画的特征生成， 并使用线性加速器( “直线性加速器” )或其他放射治疗系统加以应用。 PET或SPECT图像通常用作补充数据， 以提供诸如标准摄取值(SUV)的功能信息、 评估任何可 观测的坏死或转移等等。 PET和SPECT用于检测任务时有时能够优于CT， 诸如检测初期恶性 肿瘤或病变(lesion)或者检测癌症转移的出现及速率， 因为PET的功能敏感性。
18、能够使新生 肿瘤或病变表现为反映高的局部代谢率的亮斑。 0010 将整个PET或SPECT数据集重建为 “标准” 图像， 诸如4mm3的标准PET图像， 对于检测 任务而言是高效的， 其不要求对检测到的特征的详细分析。 生成标准的重建是高效的， 因为 这是标准化的任务并且使用标准的重建参数。 使用整个数据集， 这提供对保留所有信息内 容的再保证， 并且标准重建的参数平均而言是用于重建的良好参数。 更进一步地， 标准重建 是肿瘤专家所熟悉的这是肿瘤专家所 “期望” 接受的。 0011 然而， 标准重建， 诸如4mm3的标准PET图像， 对于更高级的任务而言可能不理想， 所 述更高级的任务诸如是S。
19、UV评估、 高分辨率分析等等。 诸如LMC或区域选择的高级预处理要 求在最初的成像会话期间成像专家不可用的附加信息。 更进一步地， 在一些情况下可以改 善图像质量的运算密集的预处理或运算密集的重建算法由于代价过高而无法应用于完整 的数据集。 0012 下文提供了新的并且经改进的装置和方法， 其克服了上述问题和其他问题。 0013 根据一个公开的方面， 公开了一种用于重建列表模式数据的方法， 该方法包括： 自 动重建列表模式数据集的全部列表模式数据以生成作为标准图像的第一重建图像； 在生成 第一重建图像之后， 基于在第一重建图像中描绘的特征识别图像空间中的感兴趣区域， 并 且选择列表模式数据集中。
20、的包括对图像空间中的感兴趣区域的图像内容有贡献的列表模 式数据的子集； 以及使用比用于生成第一重建图像的重建更高的分辨率重建参数来仅对列 表模式数据集的该子集进行重建， 以生成具有与第一重建图像相比更高分辨率的增强的重 建图像， 从而对增强的重建图像执行定量诊断分析。 0014 根据另一公开的方面， 公开了一种图像生成系统， 包括： 重建模块， 其被配置成自 动执行对列表模式数据集的标准重建以生成标准的重建图像； 以及再重建模块， 其被配置 成使用比用于生成标准的重建图像的重建更高的分辨率重建参数对列表模式数据集的至 少一部分执行除标准重建之外的重建以生成增强的重建图像， 从而对该增强的重建图。
21、像执 行定量诊断分析； 其中， 通过基于在标准的重建图像中描绘的特征识别图像空间中的感兴 趣区域， 并且选择列表模式数据集的包括对图像空间中的感兴趣区域的图像内容有贡献的 列表模式数据的子集， 来选择列表模式数据集的该部分。 0015 一个优点在于便于从列表模式成像数据获得更为完整的信息。 说 明 书 2/9 页 5 CN 107095686 A 5 0016 另一优点在于更有效地使用包含在列表模式成像数据中的信息。 0017 另一优点在于为肿瘤专家利用列表模式成像数据提供了提高的灵活性和性能。 0018 本领域普通技术人员通过阅读和理解下文的详细描述， 将理解本发明的进一步优 点。 0019。
22、 图1图解说明了医学成像设施和肿瘤治疗规划设施， 包括成像设施和肿瘤治疗规 划设施之间的交互的指示； 0020 图2图解说明了肿瘤治疗规划设施， 其包括独立的列表模式成像数据重建性能。 0021 本文认识到现有的肿瘤治疗工作流程未有效地将PET和SPECT的功能敏感性用于 定量分析。 另一方面， 本文还认识到现有的肿瘤治疗工作流程当被用于检测癌性肿瘤和病 变以及用于检测和监测转移性癌症时具有实质性的优点。 下文公开了经改进的肿瘤成像范 例， 其在提供用于定量分析的增强的性能的同时， 保留了这些现有的用于检测的优点。 0022 参考图1， 一种医学成像系统， 包括一个或多个医学成像仪器10、 一。
23、个或多个成像 设施处理器12、 以及一个或多个成像设施存储器14。 所述一个或多个成像仪器10包括至少 一个核医学成像仪器， 诸如用于采集PET数据的正电子发射断层摄影(PET)成像仪器或者用 于采集单光子发射计算机断层摄影(SPECT)数据的伽马(gamma)摄像机。 任选地， 所述一个 或多个医学成像仪器10包括其他器械， 诸如磁共振(MR)成像仪器， 透射式计算机断层摄影 (CT)成像仪器等。 在一些实施例中， 所述一个或多个医学成像仪器10包括提供两种或更多 种成像器械的混合型成像设备。 例如， 所述一个或多个医学成像仪器10任选地包括混合型 PET/CT成像仪器， 诸如可以从Koni。
24、nklijke Philips Electronics N.V.(Eindhoven,The Netherlands)获得的GeminiTM PET/CT系统， 或者可以从Koninklijke Philips Electronics N .V .(Eindhoven ,The Netherlands)获得的诸如BrightviewTM、 PrecedenceTM、 或SKYlightTM SPECT/CT系统的混合型SPECT/CT成像仪器。 也想到了其他商 业或者非商业的单机和/或混合系统， 诸如混合型PET/MR系统。 所述一个或多个医学成像仪 器10可以安置在单个房间中， 或者封装在医。
25、学成像设施的两个或更多个房间中， 所述医学 成像设施可以是专用成像设施或者是诸如医院的更大医疗机构的组成部分(component)。 0023 所述一个或多个成像设施处理器12可以被例如一个或多个计算机20适当地嵌入， 所述一个或多个计算机20可以是一个或多个个人计算机、 便携式或笔记本计算机、 和/或一 个或多个远程数字处理器， 诸如一个或多个基于因特网的服务器， 该服务器通过个人计算 机、 笔记本、“非智能终端” 、 或其他具有互联网能力的用户接口装置访问。 所述一个或多个 成像设施处理器12限定并执行各种成像设施组成部分， 诸如限定一个或多个采集控制器 22， 用于控制所述一个或多个成像。
26、系统10生成成像数据； 限定一个或多个重建引擎24， 用于 对所采集的成像数据执行重建； 以及限定医学图像浏览(viewing)站26， 连同一个或多个计 算机20的显示器和接口装置。 所述一个或多个成像设施存储器14可以包括一个或多个磁性 存储介质、 一个或多个光学存储介质、 一个或多个静电存储介质， 等等。 一些说明性实例包 括： 一个或多个计算机20的硬盘或其他内部存储装置； 外部硬盘驱动； 独立磁盘冗余阵列 (RAID)系统； 远程因特网存储设施； 等等。 所述一个或多个成像设施存储器14也可以包括或 者访问图像存档与通信系统(PACS)， 该系统由医院或拥有医学成像设施或与医学成像设。
27、施 关联的其他机构来维护。 0024 在涉及SPECT或PET成像的典型任务中， 相关的采集控制器22操作一个或多个医学 说 明 书 3/9 页 6 CN 107095686 A 6 成像仪器10的SPECT或PET成像系统以生成列表模式成像数据集30， 列表模式成像数据集30 被存储在一个或多个医学成像设施存储器14中。“列表模式数据集” 一词和本文使用的相似 术语表示一组核医学成像数据， 所述核医学成像数据集保留关于辐射检测事件的所有信 息。 这种信息包括： 至少足以确定与感兴趣粒子(particle)对应的辐射检测事件的能量信 息， 所述粒子诸如是在PET情况下的511keV伽马射线， 。
28、或者是与在SPECT成像会话中使用的 放射性药物一致的粒子； 时间信息； 以及位置信息(例如， 被存储为识别辐射探测器的信息， 或者关于检测事件的空间位置信息)。 对于SPECT而言， 每个粒子检测事件对应于由辐射探 测器的几何结构(或者， 由与辐射探测器关联的辐射准直器的几何结构)限定的响应的线或 平面。 对于PET而言， 一对大致同步的511keV伽马粒子检测事件限定了联系所述大致同步的 511keV伽马粒子检测事件的响应线。 在一些实施例中， 还存储飞行时间信息， 在这种情况 下， 大致同步的511keV伽马粒子检测事件之间的时间差被用于进一步定位沿所述响应线的 正负电子湮灭事件。 应当。
29、认识到， 能够以各种方式存储能量、 时间和位置信息， 并且 “列表模 式” 一词旨在涵盖用于存储这一信息的任何格式。 在一些实施例中， 不定量存储能量信息， 而是通过仅存储与落在合适的能量窗中的辐射检测时间相关的信息来暗含地存储所述能 量信息， 所述能量窗诸如是在PET列表模式数据情况下处在大约511keV的能量窗。 0025 使用重建引擎24重建列表模式数据集30以生成标准的全体积(whole volume)图 像32， 亦即， 第一重建图像， 该第一重建图像是使用标准重建参数根据完整的列表模式数据 集30重建的。 例如， 在PET成像数据的情况下， 典型的标准是重建具有4mm3的空间分辨率。
30、的 全体积图像。 更一般地， 标准的全体积图像32利用标准的重建参数， 该标准的重建参数对于 成像设施而言是标准的， 使得人类成像专家能够初始化重建而无需识别列表模式数据集30 以及可能选择标准重建算法之外的手动配置。 在一些实施例中， 使用重建引擎24重建列表 模式数据集30以在自动方式下生成标准的全体积图像32， 而无需人类成像专家的交互。 该 标准的重建能够利用基本上任何合适的迭代重建算法， 诸如最大似然-期望最大化(ML-EM) 或者其变型， 或者能够利用基本上任何合适的非迭代分析重建算法， 诸如滤波反投影算法 和傅里叶重投影算法。 因为使用了标准的重建算法， 无需来自任何肿瘤专家的输。
31、入即生成 标准的全体积图像32， 这有利地增强了效率， 并且还导致标准全体积图像32不为任何特定 的分析目的或者不针对诸如恶性肿瘤等的任何特定的成像特征而定制或自定义。 0026 图1还以图解方式描述了肿瘤治疗规划设施， 所述肿瘤治疗规划设施以合适的方 式与医学成像设施关联。 例如， 在一些实施例中， 医学成像设施和所述肿瘤治疗规划设施是 医院或其他医学系统的部门或其他作业单位， 而在其他实施例中， 肿瘤治疗规划设施与医 学成像设施订有协议， 从而后者为前者提供医学图像。 也想到了其他合适的关联， 诸如医学 成像设施是肿瘤治疗规划设施的部门(division)或其他单位， 或反之亦然。 此外，。
32、 图1中描 述的设施可以涵盖其他功能。 例如， 肿瘤治疗规划设施可以是肿瘤规划和治疗设施， 两者皆 规划和执行肿瘤治疗。 作为另一实例， 成像设施可以是放射科的组成部分， 其附加地执行放 射治疗。 0027 说明性的肿瘤治疗设施包括一个或多个肿瘤治疗规划处理器42以及一个或多个 成像设施存储器44。 所述一个或多个肿瘤治疗规划处理器42可以被例如一个或多个计算机 45适当地嵌入， 所述一个或多个计算机45可以是一个或多个个人计算机、 便携式或笔记本 计算机、 和/或一个或多个远程数字处理器， 诸如一个或多个基于因特网的服务器， 所述服 说 明 书 4/9 页 7 CN 107095686 A 。
33、7 务器通过个人计算机、 笔记本、“非智能终端” 或者其他具有联网能力的用户接口装置访问。 所述一个或多个成像设施存储器44可以包括一个或多个磁性存储介质、 一个或多个光学存 储介质、 一个或多个静电存储介质， 等等。 一些说明性实例包括： 一个或多个计算机45的硬 盘或一个或多个其他内部存储装置； 外部硬盘驱动； 独立磁盘的冗余阵列(RAID)系统； 远程 因特网存储设施； 等等。 所述一个或多个成像设施存储器44还可以包括或者访问图像存档 与通信系统(PACS)， 该系统由医院或者拥有医学成像设施或与医学成像设施关联的其他机 构维护。 0028 所述一个或多个肿瘤治疗规划处理器42限定并执。
34、行各种肿瘤治疗规划组成部分， 诸如限定医学图像浏览站46， 连同一个或多个计算机45的显示器和接口装置， 通过该医学 图像浏览站46肿瘤专家能够查看并导航标准的全体积图像32。 所述一个或多个肿瘤治疗规 划处理器42还限定： 可选的特征勾画引擎50， 用于勾画特征， 诸如癌性肿瘤或病变、 邻近的 对辐射敏感的器官， 等等； 可选的定量诊断分析器52， 诸如活性度量(例如， 标准化的摄取值 或SUV分析)； 以及可选的调强放射治疗(IMRT)规划引擎54。 特征勾画引擎能够以手动、 自动 或半自动的方式操作。 例如， 在手动的实施例中， 肿瘤专家利用浏览站46的图形用户接口 (GUI)组成套索、。
35、 捆绑、 描轮廓或者以其他方式手动勾画感兴趣的特征。 在自动的实施例中， 自动强度阈值能够用于基于体素强度分割图像以勾画感兴趣的特征。 半自动勾画算法的一 个实例利用套索来近似地勾画区域， 接着是自动的强度阈值来调节近似的手动描绘， 任选 地接着是进一步的手动调节。 IMRT规划引擎54使用已知的技术优化放射治疗系统的强度调 制参数， 诸如小叶(leaflet)准直器设置、 射束强度设置， 等等， 以生成放射治疗会话规划， 该放射治疗会话规划提供了受检者体内预期的综合辐射剂量剖面图。 IMRT规划引擎54的输 出是放射治疗会话规划56， 放射治疗会话规划56适当地存储在一个或多个肿瘤治疗规划存。
36、 储器44中。 0029 出于勾画结构的目的， 有时优选利用受检者的透射式计算机断层摄影(CT)图像 60， 其适当地存储在一个或多个肿瘤治疗规划存储器44中。 CT图像60可以由图示说明的成 像设施的一个或多个医学成像仪器10中的CT成像仪器生成， 在这种情况下， 重建的CT图像 61首先适当地存储在成像设施存储器14中， 并且然后被传送到肿瘤治疗规划存储器44中。 或者， CT图像60可以由另一成像设施或者由肿瘤治疗规划设施所拥有的CT成像仪器生成 (备选方案未图示说明)。 0030 另一方面， PET或SPECT图像通常被用于肿瘤或病变检测， 和/或用于分析恶性肿瘤 的功能方面。 为此，。
37、 标准的全体积PET或SPECT图像32被从成像设施传送到肿瘤治疗规划设 施(例如， 经由因特网， 或者经由有线、 无线或者混合的医院数字网络， 或者经由物理运输的 诸如光盘等的数字数据存储介质)， 在肿瘤治疗规划设施中， 标准的全体积图像62的拷贝被 适当地存储在一个或多个肿瘤治疗规划存储器44中。 然后肿瘤专家能够利用在肿瘤治疗规 划设施处的医学图像浏览站46查看标准的全体积图像32或所选择的部分(例如， 切片)或者 其部分的示意图。 所述标准的全体积图像32通常适于检测癌性肿瘤或病变， 并提供代谢活 动的总体水平的一些指示， 所述代谢活动的总体水平任选地能够使用任选的定量诊断分析 器52。
38、进行量化。 然而， 生成标准的全体积图像32的图像重建总体来说没有被优化从而针对 特定的肿瘤或病变提供最佳的图像质量特性。 例如， 普通标准的PET重建利用4mm3的体 素这一分辨率对于详细确定小肿瘤或病变的形状或活动可能过于粗糙。 如果肿瘤或病 说 明 书 5/9 页 8 CN 107095686 A 8 变位于肺部或其他周期性运动器官中， 或者处在受周期性运动器官的影响(例如， 由于与其 接触或接近而被移动)的位置， 那么标准的全体积图像32中的肿瘤或病变的表示将由于运 动而模糊。 结果， 标准的全体积图像32可以提供由肿瘤专家在标准的全体积图像32中识别 的肿瘤或病变的欠理想的表示。 0。
39、031 另一方面， 列表模式数据集30的采集一般地需要相当长的时间， 例如， 对于一些 PET扫描而言需要半个小时或更长， 并且对于SPECT扫描需要相似的时间。 PET或SPECT成像 仪器的操作在耗材方面(电、 放射性药物， 等等)和在人的时间方面(在人受检者的情况下， 成像专家的时间以及受检者的时间)也很昂贵。 此外， 给受检者施予放射性药物相当于将受 检者暴露于特定的辐射剂量， 尽管处于肿瘤学专业和任何相关政府监管机构认为安全的水 平。 因此， 希望尽可能可行地限制PET或SPECT成像会话量， 并且不希望执行另一PET或SPECT 数据采集以便集中在确定的肿瘤或病变上。 0032 有。
40、利地， 存储在一个或多个医学成像设施存储器14中的列表模式成像数据集30保 留了包含在最初采集的成像数据中的所有信息。 因此， 没有必要采集新的数据集。 此外， 这 足以重新限定或完善重建过程， 并且足以使用以下中的一个或多个来执行 “再重建” ： ( )改 进的重建参数； ()选择的预处理， 诸如局部运动补偿(LMC)； 以及()选择的列表模式成 像数据集30的子集， 以便生成增强的重建图像， 所述增强的重建图像提供感兴趣肿瘤或病 变的增强的表示。 0033 为此， 继续参考图1， 所述一个或多个肿瘤治疗规划处理器42还限定交互的再重建 配置引擎70， 交互的再重建配置引擎70使肿瘤专家能够。
41、配置再重建过程。 肿瘤专家未必是 在包括图像重建的成像的各个细节方面都受过良好训练。 所述交互的再重建配置引擎70使 肿瘤专家能够指定用于细化的或增强的重建的参数， 而无需借助成像技术的较低水平的术 语或概念。 例如， 成像专家任选地识别用于重建的图像空间中的感兴趣区域， 而不试图识别 列表模式数据集30中的哪些列表模式数据对空间中感兴趣区域的图像内容有贡献。 因此， 在一些实施例中， 肿瘤专家能够简单地提供使用特征勾画引擎50确定的感兴趣肿瘤或病变 的勾画， 或者能够以图形方式限定包含感兴趣肿瘤或病变的矩形框， 以便限定图像空间中 的感兴趣区域用于重建。 在一些实施例中， 肿瘤专家能够使用鼠。
42、标指针或其他图形选择装 置识别( )被认为是周期性运动的特征， 以及()被认为是分别相对于周期运动大致静止 的区域， 并且然后针对周期性运动特征选择执行局部运动补偿(LMC)。 在一些实施例中， 肿 瘤专家还能够任选地指定用于再重建的重建参数， 诸如图像空间分辨率。 与标准的重建相 比， 再重建通常要求较高的分辨率， 尽管也可能要求较低的分辨率， 从而例如降低信噪比 (SNR)。 更进一步地， 在一些实施例中， 肿瘤专家可以任选地要求在增强的重建图像中的特 征上执行定量诊断分析， 诸如对被认为是恶性肿瘤或病变的区域进行SUV分析。 尽管通常不 期望肿瘤专家是图像重建方面的专家， 交互的再重建配。
43、置引擎70任选地还使肿瘤专家能够 指定更为高级的重建参数， 诸如重建算法的类型(例如， 从滤波反投影或迭代ML-EM重建中 选择)。 这些更高级的重建参数既能够以再重建配置的高级设置给出， 以供对重建过程有一 定理解的肿瘤专家使用， 或者备选地或此外， 也能够以更直观的方式给出。 例如， 重建算法 的选取可以用以下选项给出：“对噪声更具鲁棒性的重建(迭代的ML-EM)” 或 “无信息或噪声 内容损失的重建(滤波反投影)” 。 后一选项任选地还可以包括复选框或另一选择机制， 用于 选择应用部分体积校正还是点扩散函数(PSF)校正， 任选地具有合适的说明性文字告知肿 说 明 书 6/9 页 9 C。
44、N 107095686 A 9 瘤专家这些滤波器对图像特征可能造成的影响。 0034 再重建参数(包括设置， 诸如图像空间分辨率、 重建算法选择、 任选的LMC或其他预 处理的选择、 部分体积或PSF滤波器等)被适当地存储在一个或多个肿瘤治疗规划设施存储 器44的再重建请求队列72中， 并且经排列的再重建请求经由因特网、 有线、 无线或者混合局 域网等转发给成像设施。 0035 在成像设施处， 以手动、 自动或半自动的方式处理再重建请求。 在手动方法中， 人 类成像专家复检再重建请求， 任选地如果合适的话咨询肿瘤专家(例如， 再重建请求是否有 歧义)， 并构建合适的重建过程从而根据再重建请求生。
45、成增强的重建图像。 例如， 成像专家 可以编程控制重建引擎24从而使用所需的重建算法(例如， 滤波反投影或迭代的ML-EM或者 另一种请求的重建算法)并采用所要求的空间分辨率或其他重建配置参数， 以及调用任选 由一个或多个成像设施处理器12限定的局部运动补偿(LMC)引擎80以执行列表模式数据的 请求的LMC预处理。 如果再重建请求包括选择图像空间中的感兴趣区域用于再重建， 那么成 像专家可以选择列表模式数据集中的合适的子集用于再重建。 为了做到这一点， 成像专家 以 肿瘤专家限 定的图 像空间中的 感兴 趣区 域开 始 ， 并 且任选地 利 用矩形 包容 (containment)框细化用于。
46、重建的图像空间的区域(例如， 确保用于重建的图像空间的区域 与所需的或计算上优选的矩形几何形状相一致， 或者确保用于重建的图像空间的区域大于 感兴趣的肿瘤或其他特征， 等等)。 然后成像专家调用任选由一个或多个成像设施处理器12 限定的任选的区域子集选择引擎82以选择列表模式数据集30的子集， 列表模式数据集30包 括对图像空间中感兴趣区域的图像内容有贡献的列表模式数据。 对于SPECT列表模式数据 或无飞行时间(non-time-of-flight)的PET成像数据， 用于这一选择的一种方法是将通过 图像空间中的感兴趣区域的任意响应线(LOR)包括进子集， 因为这样的LOR潜在地对图像空 间。
47、中的感兴趣区域的图像内容有贡献。 对于飞行时间(TOF)PET数据， 沿LOF的飞行时间的定 位(location)能够通过仅选取既通过空间中的感兴趣区域又在感兴趣区域内具有飞行时 间定位的那些LOR， 被进一步用于选择子集。 其他方法也能够被用于选择列表模式数据集30 的子集， 所述列表模式数据集30包括对图像空间中的感兴趣区域的图像内容有贡献的列表 模式数据， 诸如Busch等人在WO 2007/100955(于2007年9月7日公布)中公开的方法， 在此通 过引用将其全文并入。 然后成像专家调用预处理(如果被选择)和重建引擎24以生成增强的 重建图像84， 所述增强的重建图像84存储在一。
48、个或多个成像设施存储器14中。 增强的重建 图像86的拷贝被转发到肿瘤治疗规划设施并存储在一个或多个肿瘤治疗规划设施存储器 44中， 用于由肿瘤专家通过肿瘤治疗规划设施的医学图像浏览站46复检。 0036 在成像设施处， 能够使一些或所有的所述手动重建方法自动化。 例如， 包含由肿瘤 专家在空间中选择的感兴趣区域的矩形包容框的选择容易地实现了自动化， 并且能够任选 地紧随自动调用区域子集选择引擎82以选择用于重建的列表模式数据集30的子集， 如果合 适的话任选还紧随着自动调用预处理器(例如， 如果再重建请求中请求， 则自动调用LMC引 擎80)， 以及任选地还紧随着自动调用重建引擎24以根据再。
49、重建请求的参数执行再重建。 这 些操作的自动化有利地降低了维护再重建活动所涉及的人类时间量。 0037 在图示说明的实施例中， 图像32、 84从成像设施电子地(例如， 通过因特网或局域 网)被传递到肿瘤治疗规划设施。 然而， 还想到了将这些图像以打印的形式从成像设施转移 到肿瘤治疗规划设施， 例如通过部门间的邮件系统或通过美国邮政服务或通过过夜 说 明 书 7/9 页 10 CN 107095686 A 10 (overnight)的特快专递。 0038 在参考图1所述的实施例中， 在成像设施处以手动、 自动或半自动的方式执行再重 建过程。 这一方法有利得利用了用于执行重建的成像设施的现有图像重建组件24、 80、 82。 然而， 图1的方法需要将经排列的再重建请求转移到成像设施并且将增强的重建图像84返 送到肿瘤治疗规划设施。 图1的方法还将附加的再重建任务强加到现有的图像重建组件24、 80、 82上。 在一些实施例中， 排到对再重建任务的处理直到成像设施的低处理负荷时间。 例 如， 再重建任务的处理能够任选地在白天排队而在夜晚执行， 当成像设施停止使用或者可 能 处 理 较 低吞吐。