本申請(qǐng)總體上涉及診斷成像。本申請(qǐng)尤其與正電子發(fā)射斷層攝影(PET)重建結(jié)合應(yīng)用，并且將尤其參考其進(jìn)行描述。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本申請(qǐng)還應(yīng)用于其他使用情形，諸如單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層攝影(SPECT)重建和X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)重建，而不必限于上述應(yīng)用。

背景技術(shù)：

當(dāng)PET采集的計(jì)數(shù)水平為低時(shí)，常常由于高噪聲或差的信噪比(SNR)而降低根據(jù)采集的數(shù)據(jù)重建的圖像質(zhì)量，尤其在包括多分割或床位置的一些全身研究中。由于限制的注射劑量、限制的采集時(shí)間和衰減效應(yīng)，PET采集的計(jì)數(shù)水平能夠是低的。

在過(guò)去，濾波反投影(FBP)算法被廣泛用于PET重建，因?yàn)镕BP算法是計(jì)算效率高并便于實(shí)施的。最近，隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，基于迭代的算法在PET重建中已經(jīng)變得更加普遍。相對(duì)于FBP重建算法，基于迭代的重建算法提供統(tǒng)計(jì)、物理因子和系統(tǒng)探測(cè)的更準(zhǔn)確建模。

在諸如有序子集期望最大化(OSEM)的基于迭代的重建算法中，估計(jì)的圖像通常保持朝向最終成像收斂，其隨著每次更新變得更銳利。然而，因此隨著每次更新，噪聲混合使圖像質(zhì)量和SNR下降。為了解決在基于迭代的重建算法期間增加的圖像噪聲，重建后濾波，諸如高斯濾波被廣泛用于平滑重建的最終圖像，并且降低噪聲水平。沒(méi)有這樣的濾波，重建的最終圖像可以是如此嘈雜，使得診斷的有用性折中。

參考圖1，方框圖圖示了將重建后平滑應(yīng)用到重建圖像的基于迭代的重建算法。平行四邊形表示數(shù)據(jù)，并且矩形表示在數(shù)據(jù)上執(zhí)行的動(dòng)作。根據(jù)算法，目標(biāo)體積的估計(jì)圖像A被前向投影B為在測(cè)量的數(shù)據(jù)的域(例如，列表模式域或正弦域)中的前向投影C。然后將前向投影C與測(cè)量的數(shù)據(jù)E進(jìn)行比較D。如果估計(jì)圖像A是完美的，則前向投影C將匹配測(cè)量的數(shù)據(jù)E，并且將沒(méi)有差別。然而，由于估計(jì)圖像被迭代地建立，因此通常具有遞減差別或差異F。然后差異F或其倒轉(zhuǎn)被反向投影G到在估計(jì)圖像A的域中的更新矩陣H，并且被應(yīng)用于更新I估計(jì)圖像A。然后經(jīng)更新的估計(jì)圖像A被用于下一迭代。

前述過(guò)程持續(xù)進(jìn)行直到測(cè)量的數(shù)據(jù)E和前向投影C在可接受數(shù)量的誤差內(nèi)匹配或已經(jīng)執(zhí)行了預(yù)定數(shù)量的迭代。然后重建的圖像J(即，在最后迭代結(jié)束處的經(jīng)更新的圖像估計(jì))經(jīng)歷重建后平滑K以降低在重建的最后圖像L中的噪聲。

應(yīng)用重建后濾波以平滑重建圖像的挑戰(zhàn)是平滑通常伴隨模糊。而且，對(duì)于相對(duì)小的感興趣區(qū)域(ROI)或客體，這樣的平滑趨向于導(dǎo)致在ROI中的標(biāo)準(zhǔn)攝取值(SUV)或平均值中的改變，這常常導(dǎo)致關(guān)于其量化準(zhǔn)確性的問(wèn)題。因此，能夠通過(guò)應(yīng)用重建后濾波以平滑重建圖像來(lái)控制噪聲，但是通常以圖像分辨率、對(duì)比度和量化準(zhǔn)確性的損失為代價(jià)。

基于迭代的重建算法通常使用正弦圖數(shù)據(jù)。對(duì)于采用正弦圖數(shù)據(jù)的這樣的算法，對(duì)重建后濾波的備選是在重建期間在正弦圖(或投影)域中應(yīng)用濾波。利用這樣的濾波的一個(gè)這樣的算法是所謂的“匹配濾波”方法。以這種方式在重建期間應(yīng)用濾波解決了以上問(wèn)題中的一些。然而，基于迭代的重建算法已經(jīng)開始移動(dòng)遠(yuǎn)離正選圖數(shù)據(jù)到列表模式數(shù)據(jù)。列表模式數(shù)據(jù)提供一些獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，諸如渡越時(shí)間(TOF)數(shù)據(jù)。

本申請(qǐng)?zhí)峁┝丝朔@些問(wèn)題和其他問(wèn)題的新的和改進(jìn)的系統(tǒng)和方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)一個(gè)方面，提供了一種用于迭代地重建對(duì)象的目標(biāo)體積的圖像的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括重建處理器，所述重建處理器針對(duì)多個(gè)迭代中的每個(gè)，通過(guò)將估計(jì)圖像與測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較來(lái)細(xì)化目標(biāo)體積的估計(jì)圖像。重建處理器還針對(duì)選擇細(xì)化迭代在圖像域中對(duì)估計(jì)圖像進(jìn)行濾波以控制噪聲。

根據(jù)另一方面，提供了一種用于迭代地重建對(duì)象的目標(biāo)體積的圖像的方法。接收描述目標(biāo)體積的事件數(shù)據(jù)。通過(guò)將目標(biāo)體積的估計(jì)圖像與所接收的事件數(shù)據(jù)進(jìn)行重復(fù)比較來(lái)迭代地細(xì)化所述估計(jì)圖像。在至少一個(gè)選擇細(xì)化迭代期間在圖像域中對(duì)估計(jì)圖像進(jìn)行濾波以控制噪聲。

根據(jù)另一方面，提供了一種用于迭代地重建對(duì)象的目標(biāo)體積的圖像的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括重建處理器。所述重建處理器接收描述目標(biāo)體積的事件數(shù)據(jù)。所述重建處理器還通過(guò)將目標(biāo)體積的估計(jì)圖像與所接收的事件數(shù)據(jù)進(jìn)行重復(fù)比較來(lái)迭代地細(xì)化所述估計(jì)圖像，并且在選擇細(xì)化迭代期間在圖像域中對(duì)估計(jì)圖像進(jìn)行濾波以控制噪聲。

一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于甚至在稀疏數(shù)據(jù)的情況下的增加的圖像質(zhì)量。

另一優(yōu)點(diǎn)在于增加的圖像分辨率。

另一優(yōu)點(diǎn)在于增加的信噪比(SNR)。

另一優(yōu)點(diǎn)在于增加的量化準(zhǔn)確性。

另一優(yōu)點(diǎn)在于增加的對(duì)比度。

本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在閱讀和理解下面詳細(xì)描述之后，將認(rèn)識(shí)到本發(fā)明的另外的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明可以采取各種部件和各部件的布置以及各種步驟和各步驟的安排的形式。附圖僅出于圖示優(yōu)選實(shí)施例的目的并且不應(yīng)被解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。

圖1圖示了使用重建后濾波器來(lái)進(jìn)行平滑的現(xiàn)有技術(shù)的基于迭代的重建算法。

圖2圖示了使用重建中濾波器來(lái)進(jìn)行平滑的具有基于迭代的重建系統(tǒng)的核成像系統(tǒng)。

圖3圖示了圖2的核成像系統(tǒng)的探測(cè)器。

圖4圖示了選擇中值濾波器的中值搜索近鄰的范例。

圖5圖示了描述使用重建中中值濾波器和重建后高斯濾波器生成的國(guó)際電工技術(shù)委員會(huì)(IEC)體模圖像的量化比較的表。

圖6A圖示了在不利用重建中中值濾波器的情況下生成的目標(biāo)體積的2毫米(mm)分辨率重建圖像。

圖6B圖示了在利用重建中中值濾波器的情況下生成的圖6A的目標(biāo)體積的2mm分辨率重建圖像。

圖7A圖示了在不利用重建中中值濾波器的情況下生成的目標(biāo)體積的2mm分辨率重建圖像。

圖7B圖示了在利用重建中中值濾波器的情況下生成的圖7A的目標(biāo)體積的2mm分辨率重建圖像。

圖8A圖示了在不利用重建中中值濾波器的情況下生成的來(lái)自數(shù)字全身正電子發(fā)射斷層攝影(PET)掃描的2mm分辨率重建。

圖8B圖示了在利用重建中中值濾波器的情況下生成的圖8A來(lái)自PET掃描的2mm分辨率重建。

圖9圖示了用于迭代地重建對(duì)象的目標(biāo)體積的圖像的方法。

具體實(shí)施方式

本申請(qǐng)針對(duì)使用在列表模式基于迭代的重建算法中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)執(zhí)行的每次更新(通常為迭代)采用重建中濾波器，通常為重建中中值濾波器。濾波有利地維持噪聲控制和分辨率保持的平衡。而且，濾波允許更高迭代的使用以實(shí)現(xiàn)到真實(shí)量化的更好收斂，而沒(méi)有由于噪聲的圖像質(zhì)量下降。在基于團(tuán)(blob)的迭代重建的情況下，重建中濾波器也使得能夠使用較小的團(tuán)尺寸和增量來(lái)實(shí)現(xiàn)更銳利的圖像，而沒(méi)有增加噪聲。甚至更多地，與典型重建后濾波器相比較，所述濾波改進(jìn)了在相對(duì)小的客體中的標(biāo)準(zhǔn)攝取值(SUV)和/或體素值的量化準(zhǔn)確性。

參考圖2，提供了采用核成像模態(tài)來(lái)對(duì)對(duì)象進(jìn)行成像的核成像系統(tǒng)10。核成像模態(tài)使用從對(duì)象的目標(biāo)體積接收的輻射，諸如伽瑪光子，以用于成像。這樣的核成像模態(tài)的范例包括正電子發(fā)射斷層攝影(PET)和單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層攝影(SPECT)。如圖示的，系統(tǒng)10是PET成像系統(tǒng)。

系統(tǒng)10包括被圖示為PET掃描器的核掃描器12。核掃描器12生成原始掃描數(shù)據(jù)，并且包括靜態(tài)機(jī)架14，所述靜態(tài)機(jī)架容納在掃描器12的膛18周圍布置的多個(gè)伽瑪探測(cè)器16。膛18定義用于接收要被成像的對(duì)象的目標(biāo)體積(諸如腦、軀干等)的檢查體積20。探測(cè)器16通常被布置在延伸在檢查體積20的長(zhǎng)度上的一個(gè)或多個(gè)靜態(tài)環(huán)中。然而，也預(yù)期可旋轉(zhuǎn)頭部。探測(cè)器16探測(cè)來(lái)自檢查體積20的伽瑪光子，并且生成原始掃描數(shù)據(jù)。

參考圖3，探測(cè)器16中的每個(gè)包括被布置在網(wǎng)格中的一個(gè)或多個(gè)閃爍體22。閃爍體22響應(yīng)于通過(guò)伽瑪光子的能量沉積而閃爍并且生成可見光脈沖。如圖示的，伽瑪光子24在閃爍體26中沉積能量，從而實(shí)現(xiàn)可見光脈沖28?？梢姽饷}沖的幅度與對(duì)應(yīng)能量沉積的幅度成比例。閃爍體22的范例包括摻雜鉈的碘化鈉(NaI(Tl))、鈰摻雜硅酸镥釔(LYSO)和鈰摻雜硅酸镥(LSO)。

除閃爍體22之外，探測(cè)器16中的每個(gè)包括探測(cè)在閃爍體22中的可見光脈沖的傳感器30。傳感器30包括多個(gè)光敏元件32。光敏元件32被布置在與閃爍體22的網(wǎng)格相似的尺寸的網(wǎng)格中，并且被光學(xué)地耦合到對(duì)應(yīng)閃爍體22。適當(dāng)?shù)?，如圖示的，在閃爍體22和光敏元件32之間常常具有一對(duì)一的對(duì)應(yīng)，但是預(yù)期其他對(duì)應(yīng)。在圖示的實(shí)施例中，光敏元件32是硅光電倍增器(SiPM)，但是也預(yù)期光電倍增管(PMT)。

在光敏元件32是SiPM之處，如圖示的，在閃爍體22和光敏元件32之間常常具有一對(duì)一的對(duì)應(yīng)。SiPM中的每個(gè)包括光電二極管陣列(例如，蓋革模式雪崩光電二極管陣列)，每個(gè)光電二極管對(duì)應(yīng)于光電二極管陣列的單元。適當(dāng)?shù)?，SiPM 32被配置為以蓋革模式操作以產(chǎn)生一系列單位脈沖以便以數(shù)字模式操作。備選地，SiPM能夠被配置為以模擬模式操作。在光敏元件32是PMT之處，在閃爍體22之間常常具有多對(duì)一的對(duì)應(yīng)。

返回參考圖2，在使用掃描器12對(duì)對(duì)象的掃描期間，對(duì)象的目標(biāo)體積被注射有放射性藥物或放射性核素。放射性藥物或放射性核素從目標(biāo)體積發(fā)射伽瑪光子，或使得伽瑪光子從目標(biāo)體積被發(fā)射。然后使用對(duì)應(yīng)于掃描器12的對(duì)象支撐物34將目標(biāo)體積定位在檢查體積20中。一旦目標(biāo)體積被定位在檢查體積20內(nèi)，掃描器12就被控制以執(zhí)行對(duì)目標(biāo)體積的掃描，并且事件數(shù)據(jù)被采集。采集的事件數(shù)據(jù)描述由探測(cè)器16探測(cè)的每個(gè)閃爍事件的時(shí)間、位置和能量，并且被適當(dāng)?shù)卮鎯?chǔ)在被圖示為PET數(shù)據(jù)緩沖器的數(shù)據(jù)緩沖器36中。

在采集之后，或與其同時(shí)，事件驗(yàn)證處理器38對(duì)經(jīng)緩沖的事件數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波。濾波包括將每個(gè)閃爍事件的能量(在數(shù)字模式中的單元計(jì)數(shù))與能量窗進(jìn)行比較，所述能量窗定義針對(duì)閃爍事件的可接受能量范圍。濾除落在能量窗之外的那些閃爍事件。通常，能量窗居中在要從檢查體積20接收的伽瑪光子的已知能量(例如，511千電子伏特(keV))上，并且使用從校準(zhǔn)體模生成的能量譜的半高寬(FWHM)來(lái)確定。

對(duì)于PET成像，事件驗(yàn)證處理器38還根據(jù)經(jīng)濾波的事件數(shù)據(jù)生成響應(yīng)線(LOR)。由在彼此(即，同時(shí)事件)的指定時(shí)間差內(nèi)撞擊探測(cè)器16的一對(duì)伽瑪光子定義LOR。指定時(shí)間差足夠小以確保伽瑪來(lái)自相同的湮滅事件。對(duì)于SPECT成像，事件驗(yàn)證處理器38還生成投影線或小角度錐(通常被稱為“投影”)。由撞擊探測(cè)器16的伽瑪光子來(lái)定義投影。為簡(jiǎn)單起見，能夠假設(shè)在閃爍事件與撞擊探測(cè)器16的伽瑪光子之間具有一對(duì)一的對(duì)應(yīng)。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到在實(shí)踐中，伽瑪光子能夠產(chǎn)生多個(gè)閃爍事件，伽瑪光子能夠離開掃描器12而不撞擊探測(cè)器16，伽瑪光子能夠被散射等。LOR或投影被存儲(chǔ)在列表模式存儲(chǔ)器40的列表中。每個(gè)列表項(xiàng)對(duì)應(yīng)于LOR或投影。

被圖示為PET重建處理器的重建處理器42將列表模式數(shù)據(jù)44(即，取決于成像模式，投影或LOR的列表)重建成目標(biāo)體積的最終重建圖像46。通常從列表模式存儲(chǔ)器40接收列表模式數(shù)據(jù)44。重建圖像46通常被存儲(chǔ)在圖像存儲(chǔ)器48中，所述圖像存儲(chǔ)器被圖示為PET圖像存儲(chǔ)器。為了生成重建圖像46，重建處理器42采用在其中重建中濾波器52被采用的基于迭代的重建算法50。算法50的方框圖被示出在重建處理器42內(nèi)，其中，平行四邊形表示數(shù)據(jù)，并且矩形表示在數(shù)據(jù)上執(zhí)行的動(dòng)作。

根據(jù)重建算法50，基于列表模式數(shù)據(jù)44迭代地細(xì)化目標(biāo)體積的估計(jì)圖像f(k)54。f()對(duì)應(yīng)于建模作為迭代的函數(shù)的估計(jì)圖像54的函數(shù)，k對(duì)應(yīng)于針對(duì)每個(gè)迭代增長(zhǎng)1的從1增加至n的當(dāng)前迭代的指數(shù)，并且n對(duì)應(yīng)于迭代的總數(shù)。初始地，對(duì)于首個(gè)迭代，估計(jì)圖像f(1)54能夠是任意的。例如，其能夠是隨機(jī)生成的圖像、均勻圖像、對(duì)應(yīng)于被重建的目標(biāo)體積的平均患者的目標(biāo)體積的圖像等。迭代持續(xù)進(jìn)行，直到滿足終止準(zhǔn)則。這樣的終止準(zhǔn)則包括達(dá)到預(yù)定數(shù)量的迭代，和/或估計(jì)圖像f(k)54在可接受差異內(nèi)與列表模式數(shù)據(jù)匹配。

對(duì)于每個(gè)迭代k，濾波器52可以被應(yīng)用到估計(jì)圖像f(k)54以當(dāng)試圖保持邊緣銳度時(shí)將噪聲平滑。濾波器能夠被應(yīng)用于每個(gè)迭代或僅僅選擇的迭代。例如，濾波器能夠被應(yīng)用于每隔一個(gè)的迭代。通常，濾波器52是中值濾波器，但是能夠采用任何其他類型的濾波器，諸如窗口濾波器或高斯濾波器，只要其控制噪聲。通常根據(jù)個(gè)體情況和需要來(lái)選擇濾波器52。例如，如果噪聲是粒狀或鹽狀，中值濾波器能夠被用于將噪聲平滑，同時(shí)保持客體邊緣。在該范例中，能夠在附近近鄰內(nèi)搜索中值。在一些情況下，如圖4圖示的，活動(dòng)分布被表示為兩個(gè)或更多交錯(cuò)圖像矩陣，并且然后中值搜索范圍能夠跨這些矩陣。

參考圖4，提供了選擇中值搜索近鄰的范例?；顒?dòng)的估計(jì)被呈現(xiàn)為兩幅交錯(cuò)圖像。來(lái)自一幅圖像的每個(gè)體素(即，中心球)被來(lái)自另一圖像的8個(gè)等距體素(即，圍繞中心球的球)包圍。由此，這9個(gè)體素能夠被用于搜索范圍。在其他情況下，諸如活動(dòng)估計(jì)的單個(gè)圖像呈現(xiàn)，每個(gè)體素被6個(gè)最近體素包圍。由此，這7個(gè)體素能夠被用作搜索范圍。在其他情況下，對(duì)于更強(qiáng)平滑效應(yīng)，另一12個(gè)次最近體素能夠被包括到搜索范圍中等。搜索范圍越大，平滑效應(yīng)越強(qiáng)。

返回參考圖2，濾波圖像56，或如果未對(duì)估計(jì)圖像f(k)54進(jìn)行濾波則估計(jì)圖像f(k)54，被前向投影58到列表模式數(shù)據(jù)44的域(即，列表模式數(shù)據(jù)空間)。這包括計(jì)算針對(duì)在列表模式數(shù)據(jù)44中的每一個(gè)列表項(xiàng)的估計(jì)值。如以上描述的，列表模式數(shù)據(jù)的每個(gè)列表項(xiàng)對(duì)應(yīng)于事件。對(duì)于PET，列表項(xiàng)對(duì)應(yīng)于LOR，其由同步事件來(lái)定義。對(duì)于SPECT，列表項(xiàng)對(duì)應(yīng)于投影，其由撞擊探測(cè)器16的伽瑪來(lái)定義。對(duì)于列表項(xiàng)的估計(jì)是在由濾波圖像5或(如果未對(duì)估計(jì)圖像f(k)54進(jìn)行濾波則)估計(jì)圖像f(k)54表示的體積放置在膛20內(nèi)時(shí)測(cè)量的強(qiáng)度。前向投影60由對(duì)投影60建模的函數(shù)P()適當(dāng)?shù)乇硎緸榈暮瘮?shù)。

將前向投影P(k)60與列表模式數(shù)據(jù)44逐事件地進(jìn)行比較62。亦即，將列表模式數(shù)據(jù)的每個(gè)列表項(xiàng)與在前向投影P(k)60中的對(duì)應(yīng)估計(jì)進(jìn)行比較。如果估計(jì)圖像f(k)54是完美的，前向投影P(k)60將與列表模式數(shù)據(jù)44匹配，并且將沒(méi)有差別。然而，當(dāng)建立估計(jì)圖像f(k)54時(shí)，通常具有差別或誤差。然后差異64被反向投影66到估計(jì)圖像f(k)54的域以產(chǎn)生更新矩陣68。該更新矩陣68被應(yīng)用以更新70估計(jì)圖像f(k)54，從而創(chuàng)建針對(duì)下一迭代的經(jīng)更新的估計(jì)圖像f(k+1)54。

在一些情況下，每個(gè)迭代k包括多個(gè)子迭代。在這方面，列表模式數(shù)據(jù)44被劃分成組塊或子集。對(duì)于每個(gè)迭代k，組塊或子集被迭代，其中，以如上相同方式處理每個(gè)組塊或子集，除了每個(gè)子迭代采用估計(jì)圖像f(k，j)54。f()對(duì)應(yīng)于對(duì)作為迭代和子迭代的函數(shù)的估計(jì)圖像54建模的函數(shù)，k如上所述，j對(duì)應(yīng)于針對(duì)每個(gè)子迭代增長(zhǎng)1的從1增加至m的當(dāng)前子迭代的指數(shù)，并且m對(duì)應(yīng)于子迭代的總數(shù)。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，估計(jì)圖像f(k，1)54與如上所述的估計(jì)圖像f(k)54相同。

對(duì)于每個(gè)組塊或子集j，濾波器52可以被應(yīng)用到估計(jì)圖像f(k，j)54以在試圖保持邊緣銳度的同時(shí)將噪聲平滑。濾波器52能夠被應(yīng)用于每個(gè)子迭代或僅僅選擇的子迭代。例如，濾波器52能夠被應(yīng)用于每隔一個(gè)的子迭代。選擇準(zhǔn)則能夠基于迭代的指數(shù)、子迭代的指數(shù)或迭代和子迭代的指數(shù)兩者。濾波圖像56，或如果未對(duì)估計(jì)圖像f(k，j)54進(jìn)行濾波則估計(jì)圖像f(k)54，被前向投影58到組塊或子集的域(即，列表模式數(shù)據(jù)空間)上。這包括計(jì)算針對(duì)在組塊或子集中的每一個(gè)列表項(xiàng)的估計(jì)值。前向投影60由對(duì)投影建模的函數(shù)P()適當(dāng)?shù)乇硎緸榈妥拥暮瘮?shù)。將投影P(k，j)與組塊或子集進(jìn)行比較62，差異64被反向投影66，并且得到的更新矩陣68被應(yīng)用以更新70估計(jì)圖像f(k，j)54，并且創(chuàng)建針對(duì)下一子迭代的經(jīng)更新的估計(jì)圖像f(k，j+1)54。

通過(guò)在迭代更新期間多次應(yīng)用濾波，有效地降低了從先前更新累積的噪聲。這允許又一前向和反向投影操作基于真實(shí)測(cè)量來(lái)應(yīng)用調(diào)整。進(jìn)一步調(diào)整產(chǎn)生進(jìn)一步的收斂和更好的分辨率，而不受增加的噪聲水平影響。在基于團(tuán)的重建的情況下，重建中濾波器也使能夠使用較小的團(tuán)尺寸和增量來(lái)實(shí)現(xiàn)更銳利的圖像，而沒(méi)有增加噪聲。甚至更多地，與典型的重建后濾波器相比較，所述濾波改進(jìn)了在相對(duì)小的客體中的標(biāo)準(zhǔn)攝取值(SUV)和/或體素值的量化準(zhǔn)確性。

參考圖5，表格提供了使用重建中中值濾波器和重建后高斯濾波器生成的國(guó)際電工技術(shù)委員會(huì)(IEC)體模圖像的量化比較。針對(duì)均勻地發(fā)射伽瑪光子的10毫米(mm)、13mm、17mm和22mm球體(即，熱球體)中的每個(gè)使用兩者濾波技術(shù)生成IEC體模圖像。還針對(duì)不發(fā)射伽瑪光子的28mm和37mm球體(即，冷球體)中的每個(gè)使用兩者濾波技術(shù)生成IEC體模圖像。對(duì)于這些熱球體和冷球體中的每個(gè)，示出了預(yù)期體素值、使用重建中中值濾波器的測(cè)量的體素值、使用重建后高斯濾波器的測(cè)量的體素值和在重建中和重建后濾波之間的百分比改進(jìn)。對(duì)于IEC體模圖像，也示出了背景(BKG)參考值。

參考圖6A、6B、7A和7B，圖示了在利用重建中中值濾波器和沒(méi)有這樣的濾波器的情況下生成的2mm重建。圖6A圖示了在不利用重建中中值濾波器的情況下生成的目標(biāo)體積的重建圖像，并且圖6B圖示了在利用重建中中值濾波器的情況下生成的與圖6A相同的目標(biāo)體積的重建圖像。圖7A圖示了在不利用重建中中值濾波器的情況下生成的目標(biāo)體積的重建圖像，并且圖7B圖示了在利用重建中中值濾波器的情況下生成的與圖7A相同的目標(biāo)體積的重建圖像。

參考圖8A和8B，圖示了來(lái)自數(shù)字全身PET掃描的2mm重建。在利用重建中中值濾波器和沒(méi)有這樣的濾波器的情況下，使用基于迭代的重建算法生成重建。而且，重建使用3個(gè)迭代和33個(gè)子集(即，相同的團(tuán)半徑和增量)。圖8A圖示了在不利用重建中中值濾波器的情況下生成的重建。分割體素(用箭頭強(qiáng)調(diào))具有11.02的平均值，4.25的標(biāo)準(zhǔn)差，2的最小值和30的最大值。圖8B圖示了在利用重建中中值濾波器的情況下生成的重建。與圖8A相同的分割體素(用箭頭強(qiáng)調(diào))具有10.93的平均值，3.32的標(biāo)準(zhǔn)差，4的最小值和29的最大值。因此，重建中濾波器降低噪聲，如由標(biāo)準(zhǔn)差的減少證明的。

返回參考圖2，系統(tǒng)10的控制系統(tǒng)72，諸如計(jì)算機(jī)向系統(tǒng)10的用戶提供圖形用戶界面(GUI)。GUI利用顯示設(shè)備74和用戶輸入設(shè)備76，以允許用戶與控制系統(tǒng)72交互。通過(guò)GUI，控制系統(tǒng)72能夠被用于控制用于對(duì)對(duì)象進(jìn)行成像的掃描器12。例如，用戶能夠協(xié)調(diào)對(duì)象的目標(biāo)體積的PET圖像。而且，通過(guò)GUI，控制系統(tǒng)72能夠被用于查看，和任選地，操縱存儲(chǔ)在圖像存儲(chǔ)器48中的圖像。例如，能夠在顯示設(shè)備74上顯示圖像存儲(chǔ)器的圖像。

在一些實(shí)例中，數(shù)據(jù)緩沖器36、重建處理器42、圖像存儲(chǔ)器48和事件驗(yàn)證處理器38中的一個(gè)或多個(gè)與控制系統(tǒng)72集成。例如，重建處理器42和事件驗(yàn)證處理器38能夠共享控制系統(tǒng)72的公共處理器。在這種實(shí)例中，重建處理器42和事件驗(yàn)證處理器38通常被實(shí)施為軟件模塊。軟件模塊被存儲(chǔ)在控制系統(tǒng)72的存儲(chǔ)器上并且由控制系統(tǒng)72的處理器運(yùn)行。

鑒于前述討論，本申請(qǐng)描述用于核成像(諸如SPECT或PET成像)的列表模式基于迭代的重建算法50。盡管討論限于核成像，但是應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到算法50也能夠被應(yīng)用于其他類型的成像，諸如X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)。而且，盡管討論限于列表模式的數(shù)據(jù)44，但是應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到算法50也能夠被應(yīng)用到正弦圖數(shù)據(jù)。亦即，代替將估計(jì)圖像54前向投影到列表模式域，將估計(jì)圖像前向投影到正弦圖域。而且，代替從列表模式域反向投影差異，從正弦圖域反向投影差異。算法50的剩余是相同的。

甚至更多地，盡管重建中濾波器52通常被應(yīng)用于1-步采集研究，但是其也能夠被應(yīng)用于要求額外采集步驟的研究。例如，重建中濾波器52能夠被應(yīng)用到2-步采集研究，諸如變化速度連續(xù)床運(yùn)動(dòng)采集。在典型2-步采集研究中，第一采集短，并且數(shù)據(jù)相當(dāng)嘈雜。使用重建中濾波器52簡(jiǎn)單地重建來(lái)自第一采集的數(shù)據(jù)以提供針對(duì)順序第二采集的探查性視圖。第二采集是長(zhǎng)的，并且基于從探查性視圖獲得的信息來(lái)規(guī)劃。

參考圖9，提供了用于迭代地重建對(duì)象的目標(biāo)體積的圖像的方法100。由重建處理器42適當(dāng)?shù)貓?zhí)行方法100。在這方面，通常由被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并且由處理器42運(yùn)行的處理器可執(zhí)行指令來(lái)實(shí)現(xiàn)方法100。

根據(jù)方法100，通常從成像掃描器12接收102在或列表模式域或正弦圖域中的事件數(shù)據(jù)44。事件數(shù)據(jù)44描述目標(biāo)體積。對(duì)于PET，事件數(shù)據(jù)44通過(guò)目標(biāo)體積中的湮滅事件描述目標(biāo)體積。對(duì)于SPECT，事件數(shù)據(jù)44通過(guò)從目標(biāo)體積發(fā)射的伽瑪光子來(lái)描述目標(biāo)體積。然后通過(guò)估計(jì)圖像54和接收的事件數(shù)據(jù)44的重復(fù)比較來(lái)迭代地細(xì)化104目標(biāo)體積的估計(jì)圖像54。如上所述，這通常包括重復(fù)地：1)將估計(jì)圖像54前向投影到事件數(shù)據(jù)的域；2)確定前向投影與事件數(shù)據(jù)44之間的差異；3)將差異反向投影到估計(jì)圖像的域；并且4)利用反向投影來(lái)更新估計(jì)圖像54。對(duì)于選擇迭代，估計(jì)圖像54在反向投影之前在圖像域中被濾波106以控制噪聲。能夠例如通過(guò)中值濾波器52執(zhí)行濾波。

在一些情況下，每個(gè)迭代被分解為多個(gè)子迭代。即，每個(gè)迭代包括在接收到的事件數(shù)據(jù)的多個(gè)子集上進(jìn)行迭代以針對(duì)每個(gè)子集細(xì)化目標(biāo)體積54的估計(jì)圖像。這通常包括，對(duì)于每個(gè)子集：1)將估計(jì)圖像54前向投影到子集的域；2)確定在前向投影與事件數(shù)據(jù)44之間的差異；3)將差異反向投影到估計(jì)圖像的域；以及4)利用反向投影來(lái)更新估計(jì)圖像54。對(duì)于選擇子迭代，估計(jì)圖像54在被反向投影之前在圖像域中被濾波，以控制噪聲。例如，能夠由中值濾波器52執(zhí)行濾波。

如本文所述使用的，存儲(chǔ)器包括存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的任何設(shè)備或系統(tǒng)，諸如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)或只讀存儲(chǔ)器(ROM)。而且，如本文所使用的，處理器包括處理輸入設(shè)備以產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)的任何設(shè)備或系統(tǒng)，諸如微處理器、微控制器、圖形處理單元(GPU)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)等；控制器包括控制另一設(shè)備或系統(tǒng)的任何設(shè)備或系統(tǒng)，并且通常包括至少一個(gè)處理器；用戶輸入設(shè)備包括允許用戶輸入設(shè)備的用戶將輸入提供到另一設(shè)備或系統(tǒng)的任何設(shè)備，諸如鼠標(biāo)或鍵盤；并且顯示設(shè)備包括用于顯示數(shù)據(jù)的任何設(shè)備，諸如液晶顯示器(LCD)或發(fā)光二極管(LED)顯示器。

已經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明。他人在閱讀和理解上述詳細(xì)描述之后可以進(jìn)行修改和變型。旨在將本發(fā)明解釋為包括所有這樣的修改和變化，只要其落入權(quán)利要求書或其等價(jià)方案的范圍內(nèi)。