專利名稱：通過(guò)迭代約束去卷積進(jìn)行核醫(yī)學(xué)2d平面圖像的恢復(fù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及核醫(yī)學(xué)診斷成像系統(tǒng)和方法。其尤其與單光子發(fā)射斷層攝影(SPECT)系統(tǒng)聯(lián)合應(yīng)用，并將具體參照該系統(tǒng)進(jìn)行描述。應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，本發(fā)明還可應(yīng)用于其它成像系統(tǒng)，如正電子發(fā)射斷層攝影系統(tǒng)(PET)、計(jì)算機(jī)斷層攝影系統(tǒng)(CT)和X射線成像等。
核成像采用放射性源對(duì)患者的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行成像。典型地，將放射性藥物注入患者。放射性藥物化合物包含以可預(yù)知速率和特征能量進(jìn)行伽馬輻射衰減的放射性同位素。一個(gè)或多個(gè)輻射檢測(cè)器放置在患者附近用于監(jiān)視和記錄發(fā)射出的能量。有時(shí)，檢測(cè)器繞患者旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)換角度以監(jiān)視從多個(gè)方向發(fā)射的輻射?；诶缢鶛z測(cè)到的位置和能量的信息，確定體內(nèi)放射性藥物分布并重建該分布的圖像，以研究循環(huán)系統(tǒng)、選定器官或組織中的放射性藥物吸收等。
在傳統(tǒng)的閃爍檢測(cè)器中，檢測(cè)器具有由大閃爍晶體或較小閃爍晶體的矩陣組成的閃爍體。在無(wú)論哪種情況下，都是由傳感器矩陣觀察閃爍體。常用的傳感器為光電倍增管(“PMT”)。包括柵格狀或蜂窩狀輻射吸收材料陣列的準(zhǔn)直器位于閃爍體和受檢查對(duì)象之間，以限制撞擊到閃爍體上的輻射的接受角度。每個(gè)撞擊到閃爍體上的輻射事件產(chǎn)生由PMT檢測(cè)到的閃光(閃爍)。基于PMT的輸出，伽馬照相機(jī)映射輻射事件，即，其確定撞擊到閃爍體上的射線的能量和位置。
SPECT圖像的圖像質(zhì)量由檢測(cè)器的計(jì)數(shù)靈敏度和準(zhǔn)直器的幾何形狀確定。通常，很難獲得高質(zhì)量的SPECT圖像，這是因?yàn)橛砂ㄏ到y(tǒng)參數(shù)在內(nèi)的各種因素導(dǎo)致的有限空間分辨率，系統(tǒng)參數(shù)例如是準(zhǔn)直器幾何形狀、非線性PMT響應(yīng)和量子力學(xué)概率等。圖像模糊或惡化通常表示為點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(PSF)。
已提出的用于提高平面(2D)圖像分辨率的恢復(fù)技術(shù)采用經(jīng)典的反向?yàn)V波器，如維納濾波器、依賴于計(jì)數(shù)的梅斯濾波器、基于最大熵的濾波器和功率譜均衡濾波器等。然而，所提出的反向?yàn)V波技術(shù)假設(shè)點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)是不依賴于深度的，例如，PSF是已知的并且定義在確定的深度處。已將恢復(fù)方法中的一種(迭代約束去卷積)擴(kuò)大到采用未知點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)或所謂的盲目去卷積，以通過(guò)采用投影信息獲得投影之間的相關(guān)性來(lái)重建三維SPECT圖像。然而，對(duì)于2D核醫(yī)學(xué)平面圖像，這種相關(guān)性信息不存在。
核醫(yī)學(xué)圖像的恢復(fù)是復(fù)雜的，主要由于圖像模糊或點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)取決于輻射衰減事件和照相機(jī)之間的距離這一事實(shí)，例如它取決于深度。所得到圖像的準(zhǔn)確點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)通常是未知的，因?yàn)閳D像是來(lái)自不同深度的信息的匯編。此外，感興趣器官的深度對(duì)于不同的研究會(huì)發(fā)生變化，從而在平面圖像情況下難于預(yù)知給定研究的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)。
本發(fā)明提供一種克服上述問(wèn)題和其它問(wèn)題的新穎和改進(jìn)的成像設(shè)備和方法。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，公開(kāi)一種醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)。至少一個(gè)輻射檢測(cè)頭放置在對(duì)象接納孔附近以檢測(cè)來(lái)自對(duì)象的輻射。一個(gè)裝置將檢測(cè)到的輻射重建成至少一個(gè)初始2D投影圖像。迭代約束去卷積裝置用多個(gè)系統(tǒng)響應(yīng)函數(shù)迭代地恢復(fù)每個(gè)初始2D圖像的分辨率，每個(gè)系統(tǒng)響應(yīng)函數(shù)表示檢測(cè)頭和檢測(cè)到的輻射的發(fā)源點(diǎn)之間的相應(yīng)距離。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，公開(kāi)一種醫(yī)學(xué)成像方法。檢測(cè)來(lái)自對(duì)象的輻射數(shù)據(jù)。將所檢測(cè)到的輻射重建成初始2D圖像。通過(guò)采用迭代約束去卷積迭代地恢復(fù)初始2D圖像的分辨率，該迭代約束去卷積應(yīng)用多個(gè)系統(tǒng)響應(yīng)函數(shù)，每個(gè)系統(tǒng)響應(yīng)函數(shù)對(duì)應(yīng)于檢測(cè)頭和檢測(cè)到的輻射的發(fā)源點(diǎn)之間的距離。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于增加的空間分辨率。
另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于減少2D圖像中的噪聲。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于增加的重建圖像的精度。
在閱讀和理解下列優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明后，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和有益效果將變得更為明顯。
本發(fā)明可采用各種部件和部件設(shè)置，以及各種步驟和步驟設(shè)置形式。附圖僅用于解釋說(shuō)明優(yōu)選實(shí)施例的目的，而不應(yīng)解釋為限制本發(fā)明。


圖1是成像系統(tǒng)的示意表示；
圖2示意性示出三個(gè)點(diǎn)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)；圖3是成像系統(tǒng)一部分的示意表示；和圖4是成像系統(tǒng)另一部分的示意表示。
參見(jiàn)圖1，核成像系統(tǒng)10典型地包括支撐可旋轉(zhuǎn)臺(tái)架14的靜止臺(tái)架12。一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器頭16由旋轉(zhuǎn)臺(tái)架14承載以檢測(cè)從感興趣區(qū)域或檢查區(qū)域18發(fā)射的輻射事件。每個(gè)檢測(cè)器頭包括檢測(cè)器元件或閃爍體20的二維陣列。每個(gè)頭16包括用于將每個(gè)輻射響應(yīng)轉(zhuǎn)換成表示其在檢測(cè)器面上的位置(x，y)和其能量(z)的數(shù)字信號(hào)的電路22。在二維(2D)笛卡爾坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)對(duì)閃爍體20上的事件位置以通稱的x和y坐標(biāo)進(jìn)行分解和/或確定。然而，也可采用其它坐標(biāo)系。準(zhǔn)直器24控制方向和角度擴(kuò)展，閃爍體20的每個(gè)檢測(cè)器元件可在該方向和角度下接收輻射，即，閃爍體20可僅沿已知射線接收輻射。這樣，所確定的在閃爍體20上檢測(cè)到輻射的位置以及照相機(jī)16的角位置定義了每個(gè)輻射事件發(fā)生所沿的法線。由于準(zhǔn)直器有限的高度、其孔徑的物理尺寸、檢測(cè)物理過(guò)程和其它系統(tǒng)參數(shù)，存在從輻射事件傳播到檢測(cè)器的實(shí)際射線的不確定性。潛在的射線隨著離開(kāi)檢測(cè)器的距離而擴(kuò)散，其中在由點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(PSF)給定的任何給定距離處具有位置不確定性。
典型地，將一種或多種放射性藥物或放射性同位素注入待成像對(duì)象并將待成像對(duì)象放置在由床26支撐的檢查區(qū)域18中。這種同位素的幾個(gè)實(shí)例是Tc-99m、Ga-67和In-131。對(duì)象內(nèi)存在的放射性藥物從對(duì)象發(fā)出輻射。檢測(cè)器頭16檢測(cè)該輻射，其能夠繞檢查區(qū)域18成角度地轉(zhuǎn)換角度或旋轉(zhuǎn)以采集一個(gè)或多個(gè)選定投影方向上的投影發(fā)射數(shù)據(jù)。投影發(fā)射數(shù)據(jù)，例如，位置(x，y)和/或能量(z)，以及每個(gè)檢測(cè)器頭16圍繞檢查區(qū)域18的角位置(θ)(例如從角位置解算器28獲得的)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器30內(nèi)。來(lái)自每個(gè)選定投影方向的投影數(shù)據(jù)被傳送至重建投影圖像的圖像處理器40，投影圖像存儲(chǔ)在投影圖像存儲(chǔ)器42內(nèi)。
2D分辨率恢復(fù)處理器44恢復(fù)2D圖像，如由全身骨掃描、腫瘤掃描和其它掃描生成的2D圖像。如下面更為詳細(xì)描述的，該圖像通過(guò)去卷積而變得更清晰或再聚焦。模糊或點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)取決于輻射事件和檢測(cè)器20之間的距離。在圖2中，三個(gè)點(diǎn)源a、b、c示出在不同深度d1、d2、d3處。在相同的檢測(cè)器區(qū)采集來(lái)自點(diǎn)b和c的輻射數(shù)據(jù)。然而，點(diǎn)b的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)hb比點(diǎn)c的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)hc更寬。這表明點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)依賴于深度，例如，從點(diǎn)源b到檢測(cè)器20的距離d2比從點(diǎn)源c至檢測(cè)器20的距離d3大。
再次參照?qǐng)D1，分辨率恢復(fù)2D圖像存儲(chǔ)在2D圖像存儲(chǔ)器48內(nèi)。視頻處理器50處理優(yōu)化的2D圖像以供顯示在圖像顯示器52上。
在一個(gè)實(shí)施例中，3D重建處理器60將來(lái)自2D圖像存儲(chǔ)器48的2D圖像處理成容積圖像表示。這些圖像表示存儲(chǔ)在3D圖像存儲(chǔ)器62中以由視頻處理器50操作并顯示在圖像顯示器52上，如視頻監(jiān)視器、打印機(jī)等。
繼續(xù)參照?qǐng)D1并進(jìn)一步參照?qǐng)D3，迭代處理器或處理過(guò)程70通過(guò)利用具有已知深度的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)向原始圖像μ施加迭代約束去卷積算法或處理過(guò)程。更具體地，函數(shù)裝置72基于來(lái)自信息數(shù)據(jù)庫(kù)74的輸入為不同的深度確定一系列點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)h1，h2，...，hn。優(yōu)選地，基于給予對(duì)象的至少一種同位素和用于成像的準(zhǔn)直器24的幾何形狀來(lái)確定點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)h1，h2，...，hn。當(dāng)然，還考慮到用戶可通過(guò)操作者接口站78的輸入裝置76(如鍵盤和鼠標(biāo)等)在工作中(on the fly)提供確定點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)h1，h2，...，hn的信息。固定裝置或處理器80針對(duì)每個(gè)點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(h1，h2，...，hn)向原始圖像μ施加迭代約束去卷積算法或處理過(guò)程(ICD)，以生成一系列恢復(fù)圖像λ1，λ2，...，λμ。
優(yōu)選地，固定處理器80實(shí)施最大似然(ML)算法λ(k+1)(i)=λ(k)(i)Σlh(l-i)μ(l)Σzh(l-z)λ(k)(z)]]>其中h是已知的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)，z，l表示圖像的像素指數(shù)(index)，μ表示原始圖像，λ(k)是在第k次迭代時(shí)的恢復(fù)圖像，和i表示圖像中第i個(gè)像素。
終止裝置82基于預(yù)先指定的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)終止迭代過(guò)程70，該預(yù)先指定的標(biāo)準(zhǔn)例如預(yù)先選定的迭代數(shù)、至少在一個(gè)選定的圖像區(qū)域內(nèi)預(yù)先定義的平均對(duì)比度、以及至少在一個(gè)選定的圖像區(qū)域內(nèi)預(yù)先定義的標(biāo)準(zhǔn)像素偏差等。
圖像優(yōu)化裝置84，優(yōu)選采用預(yù)先定義的優(yōu)化分辨率標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)地使優(yōu)化圖像或從恢復(fù)圖像系列λ1，λ2，...，λμ選出最佳圖像，例如通過(guò)使對(duì)比度噪聲比、信噪比或某個(gè)頻率分量最大化而使這些圖像優(yōu)化?；謴?fù)的2D圖像存儲(chǔ)在2D圖像存儲(chǔ)器48內(nèi)。
當(dāng)然，還考慮到由用戶憑借視覺(jué)進(jìn)行優(yōu)化。在使初始圖像對(duì)于每個(gè)點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)h進(jìn)行恢復(fù)或再聚焦后，每個(gè)恢復(fù)的圖像存儲(chǔ)在2D圖像存儲(chǔ)器48內(nèi)。每個(gè)對(duì)應(yīng)于不同深度最佳再聚焦的恢復(fù)圖像系列顯示在顯示器52上。優(yōu)選地，用戶在該系列上滾動(dòng)以選擇他/她的觀看偏好。在該過(guò)程期間的顯示類似于基于需要觀察的身體部分的深度而聚焦顯微鏡。例如，如果感興趣器官位于靠近照相機(jī)16處，具有小深度的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)導(dǎo)致更佳質(zhì)量的圖像；而在其它情況下，當(dāng)感興趣器官遠(yuǎn)離照相機(jī)16時(shí)，具有大深度的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)導(dǎo)致更佳質(zhì)量圖像。
繼續(xù)參照?qǐng)D1并進(jìn)一步參照?qǐng)D4，迭代處理器70通過(guò)采用假設(shè)或未知的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)h1向原始圖像μ施加迭代約束去卷積算法。更具體地，函數(shù)裝置72估計(jì)點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)h1的近似值。由于點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)h1的全部知識(shí)是未知的，盲目去卷積裝置或過(guò)程或處理器86從近似的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)h1開(kāi)始對(duì)原始圖像μ施加所謂的盲目去卷積。重新定義函數(shù)處理器或裝置88估計(jì)點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)，而重新定義圖像處理器或裝置90同時(shí)恢復(fù)圖像。終止裝置82通過(guò)監(jiān)視盲目去卷積過(guò)程86確定恢復(fù)圖像λ是否具有可接受的質(zhì)量。在優(yōu)選實(shí)施例中，終止裝置82確定圖像的平均對(duì)比度是否在預(yù)定義閾值以上、標(biāo)準(zhǔn)像素偏差是否在預(yù)定義標(biāo)準(zhǔn)像素偏差以上和是否已進(jìn)行預(yù)選定數(shù)目迭代中的一個(gè)。最終的最佳恢復(fù)圖像λ存儲(chǔ)在2D圖像存儲(chǔ)器48中。優(yōu)選地，盲目去卷積裝置86在不放大太多噪聲和/或不產(chǎn)生錯(cuò)誤的偽影特征的情況下提高圖像的對(duì)比度。這種盲目去卷積過(guò)程86是有利的，因?yàn)樵柚傈c(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的準(zhǔn)確信息。盲目恢復(fù)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)比憑借經(jīng)驗(yàn)測(cè)量的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)更精確，因?yàn)樗鼪](méi)有噪聲污染，并且是基于實(shí)際存在于數(shù)據(jù)集內(nèi)的失真，而不是當(dāng)測(cè)量點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的時(shí)候。結(jié)果，采用盲目恢復(fù)點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)恢復(fù)的圖像更為穩(wěn)固和在統(tǒng)計(jì)學(xué)上更精確。
優(yōu)先地，盲目去卷積過(guò)程86實(shí)施最大似然(ML)算法，其中圖像λ和點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)h在每次迭代中同時(shí)得到估計(jì)
λ(k+1)(i)=λ(k)(i)Σlh(k)(l-i)μ(l)Σzh(k)(l-z)λ(k)(z)]]>h(k+1)(b)=h(k)(b)Σlλ(k)(l-b)μ(l)Σzλ(k)(l-z)h(k)(z),]]>其中h(k)是第k次迭代時(shí)的估計(jì)點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)；z，l表示圖像的像素索引，μ表示原始圖像，λ(k)是第k次迭代的恢復(fù)圖像，和i表示圖像中的第i個(gè)像素。
去卷積過(guò)程已參照整個(gè)投影圖像進(jìn)行簡(jiǎn)單描述。當(dāng)然，可基于區(qū)域性使單個(gè)圖像優(yōu)化，其中使多個(gè)區(qū)域中的每一個(gè)對(duì)不同點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)都是最佳的。這樣，具有較淺感興趣器官的區(qū)域和具有較深感興趣器官的相同圖像的另一區(qū)域都可以得到最佳的和較好分辨率的恢復(fù)。
迭代約束去卷積技術(shù)可用于恢復(fù)3D圖像中的分辨率。在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)采用3D容積響應(yīng)函數(shù)在3D圖像重建后對(duì)3D圖像施加迭代約束去卷積。在另一個(gè)實(shí)施例中，在SPECT重建之前對(duì)每個(gè)2D投影施加迭代去卷積。在又一實(shí)施例中，迭代去卷積并入3D SPECT重建過(guò)程中。
本發(fā)明已參照優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行描述。顯然，在閱讀和理解前面詳細(xì)描述后，其他人可進(jìn)行修改和替換。本發(fā)明應(yīng)當(dāng)解釋為包括全部這些修改和替換，只要它們落入所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)(10)，包括至少一個(gè)輻射檢測(cè)頭(16)，其放置在對(duì)象接納孔(18)附近以檢測(cè)來(lái)自對(duì)象的輻射；用于將檢測(cè)到的輻射重建成至少一個(gè)初始2D投影圖像(μ)的裝置(40)；迭代約束去卷積裝置(70)，其用多個(gè)系統(tǒng)響應(yīng)函數(shù)(h)迭代地恢復(fù)每個(gè)初始2D圖像的分辨率，每個(gè)系統(tǒng)響應(yīng)函數(shù)表示檢測(cè)頭(16)和檢測(cè)到的輻射的發(fā)源點(diǎn)之間的相應(yīng)距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中迭代裝置(70)包括用于向初始2D圖像(μ)施加盲目迭代約束去卷積算法的盲目裝置(86)，其中在圖像分辨率恢復(fù)去卷積的迭代反復(fù)中調(diào)整初始系統(tǒng)響應(yīng)函數(shù)(h)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中盲目裝置(86)還包括用于迭代地重新定義2D圖像的裝置(90)；和用于迭代地重新定義系統(tǒng)響應(yīng)函數(shù)的裝置(88)，使得圖像重新定義裝置(90)迭代地恢復(fù)2D圖像，以及函數(shù)重新定義裝置(88)同時(shí)迭代地重新定義系統(tǒng)響應(yīng)函數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，還包括用于基于以下的至少一種終止由盲目裝置(86)重新定義2D圖像和系統(tǒng)響應(yīng)函數(shù)的裝置(82)預(yù)先選定的迭代數(shù)，至少在圖像的一個(gè)選定區(qū)域中預(yù)先定義的平均對(duì)比度，和至少在圖像的一個(gè)選定區(qū)域中預(yù)先定義的標(biāo)準(zhǔn)像素偏差。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中盲目去卷積施加統(tǒng)計(jì)估計(jì)算法以同時(shí)估計(jì)恢復(fù)的2D圖像(λ)和響應(yīng)函數(shù)(h)，該統(tǒng)計(jì)估計(jì)算法是以下的至少一種最大似然，最大后驗(yàn)，共軛梯度，和貝葉斯。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)系統(tǒng)響應(yīng)函數(shù)(h1，h2，...，hn)由函數(shù)裝置(72)產(chǎn)生，其中每個(gè)系統(tǒng)響應(yīng)函數(shù)(h1，h2，...，hn)對(duì)應(yīng)于檢測(cè)頭(16)和檢測(cè)到的輻射的發(fā)源點(diǎn)之間的多個(gè)距離的每一個(gè)，并且迭代裝置(70)包括用于對(duì)于每個(gè)系統(tǒng)響應(yīng)函數(shù)(h1，h2，...，hn)向初始2D圖像(μ)施加固定迭代約束去卷積算法以產(chǎn)生初始2D圖像(μ)的一系列恢復(fù)的2D圖像(λ1，λ2，...，λμ)的裝置(80).
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，還包括用于基于以下的至少一種終止施加固定迭代約束去卷積算法步驟的裝置(82)預(yù)先選定的迭代數(shù)，至少在圖像的一個(gè)選定區(qū)域中預(yù)先定義的平均對(duì)比度，和至少在圖像的一個(gè)選定區(qū)域中預(yù)先定義的標(biāo)準(zhǔn)像素偏差。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，還包括用于優(yōu)化恢復(fù)的2D圖像系列(λ1，λ2，...，λμ)以選定最佳分辨率恢復(fù)圖像的裝置(84)；和用于以用戶可觀看格式顯示最佳分辨率恢復(fù)圖像的監(jiān)視器(52)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中優(yōu)化裝置(84)通過(guò)以下其中一種優(yōu)化恢復(fù)的圖像系列(λ1，λ2，...，λμ)使對(duì)比度噪聲比最大化，和使信噪比最大化。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，還包括用戶輸入裝置(76)和顯示器(52)，用戶通過(guò)這些裝置在恢復(fù)的圖像系列(λ1，λ2，...，λμ)上滾動(dòng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，還包括用于向函數(shù)裝置(72)提供信息的信息數(shù)據(jù)庫(kù)(74)，函數(shù)裝置(72)基于該信息產(chǎn)生多個(gè)系統(tǒng)響應(yīng)函數(shù)(h1，h2，...，hn)，并且其中該信息包括以下至少一種給予對(duì)象的同位素的名稱，和準(zhǔn)直器(24)的幾何形狀。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中固定迭代約束去卷積施加統(tǒng)計(jì)估計(jì)算法以估計(jì)恢復(fù)的2D圖像(λ)，該統(tǒng)計(jì)估計(jì)算法是以下的至少一種最大似然，最大后驗(yàn)，共軛梯度，和貝葉斯。
13.一種醫(yī)學(xué)成像方法，包括檢測(cè)來(lái)自對(duì)象的輻射數(shù)據(jù)；將所檢測(cè)到的輻射重建成初始2D圖像(μ)；和通過(guò)采用迭代約束去卷積迭代地恢復(fù)初始2D圖像(μ)中的分辨率，該迭代約束去卷積施加多個(gè)系統(tǒng)響應(yīng)函數(shù)(h)，這些函數(shù)對(duì)應(yīng)于檢測(cè)頭和檢測(cè)到的輻射的發(fā)源點(diǎn)之間的距離。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括任意指定初始系統(tǒng)響應(yīng)函數(shù)，并且其中迭代恢復(fù)步驟包括從初始系統(tǒng)響應(yīng)函數(shù)開(kāi)始向初始2D圖像(μ)施加盲目迭代約束去卷積算法；和同時(shí)迭代地重新定義去卷積圖像和系統(tǒng)響應(yīng)函數(shù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括基于以下的至少一種終止重新定義2D圖像和系統(tǒng)響應(yīng)函數(shù)的步驟預(yù)先選定的迭代數(shù)，至少在圖像的一個(gè)選定區(qū)域中預(yù)先定義的平均對(duì)比度，和至少在圖像的一個(gè)選定區(qū)域中預(yù)先定義的標(biāo)準(zhǔn)像素偏差。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中恢復(fù)步驟還包括施加統(tǒng)計(jì)估計(jì)算法，該算法包括最大似然、最大后驗(yàn)、共軛梯度和貝葉斯中的至少一種，以同時(shí)估計(jì)更新的2D圖像(λ)和更新的響應(yīng)函數(shù)(h)。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中迭代分辨率恢復(fù)步驟包括對(duì)于多個(gè)系統(tǒng)響應(yīng)函數(shù)(h1，h2，...，hn)中的每一個(gè)向初始2D圖像(μ)施加固定迭代約束去卷積算法，以產(chǎn)生一系列恢復(fù)的2D圖像(λ1，λ2，...，λn)，其中每個(gè)系統(tǒng)響應(yīng)函數(shù)對(duì)應(yīng)于檢測(cè)頭和檢測(cè)到的輻射的發(fā)源點(diǎn)之間的多個(gè)距離中的一個(gè)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中迭代分辨率恢復(fù)步驟施加統(tǒng)計(jì)估計(jì)算法，該算法包括最大似然、最大后驗(yàn)、共軛梯度和貝葉斯中的至少一種，以估計(jì)更新的2D圖像(λ)。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括基于以下的至少一種終止施加固定迭代約束去卷積算法的步驟預(yù)先選定的迭代數(shù)，至少在圖像的一個(gè)選定區(qū)域中預(yù)先定義的平均對(duì)比度，和至少在圖像的一個(gè)選定區(qū)域中預(yù)先定義的標(biāo)準(zhǔn)像素偏差。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，還包括通過(guò)以下至少一種來(lái)優(yōu)化恢復(fù)的2D圖像系列(λ1，λ2，...，λn)使對(duì)比度噪聲比最大化，和使信噪比最大化。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，還包括以人類可讀格式顯示恢復(fù)的2D圖像系列。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中顯示包括按照最佳分辨率恢復(fù)的有效深度的順序連續(xù)地顯示圖像；和在操作者的控制下，在圖像系列上前后移動(dòng)以選定最佳圖像。
23.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括在對(duì)象周圍的多個(gè)角位置處檢測(cè)輻射；重建對(duì)應(yīng)于每個(gè)角位置的初始2D圖像；對(duì)每個(gè)初始2D圖像重復(fù)迭代分辨率恢復(fù)步驟；對(duì)每個(gè)角位置選定最佳分辨率恢復(fù)2D圖像；和由最佳分辨率恢復(fù)2D圖像重建3D圖像表示。
全文摘要
醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)(10)包括至少一個(gè)放置在對(duì)象接納孔(18)附近以檢測(cè)來(lái)自對(duì)象的輻射的輻射檢測(cè)頭(16)。將檢測(cè)到的輻射重建成至少一個(gè)初始2D投影圖像(μ)。利用拓展的迭代約束去卷積算法，通過(guò)合并對(duì)應(yīng)于檢測(cè)頭和檢測(cè)到的輻射發(fā)源點(diǎn)之間不同距離的系統(tǒng)響應(yīng)函數(shù)的不同估計(jì)來(lái)恢復(fù)每個(gè)初始2D圖像(μ)中的分辨率。所測(cè)得的響應(yīng)函數(shù)用于恢復(fù)一系列圖像。通過(guò)以品質(zhì)因數(shù)進(jìn)行自動(dòng)搜索，通過(guò)用戶觀看，或者通過(guò)利用盲目去卷積進(jìn)行系統(tǒng)響應(yīng)函數(shù)的并行估計(jì)和更新原始圖像來(lái)確定最佳圖像。
文檔編號(hào)G06T11/00GK101061504SQ200580039397
公開(kāi)日2007年10月24日 申請(qǐng)日期2005年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月17日
發(fā)明者Z·趙, L·邵, J·葉 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司