多针孔单光子SPECT心肌血流绝对定量方法与用途

摘要

本发明是关于一种核医学心脏图像的定量技术，特别是关于一种多针孔SPECT或SPECT/CT的动态图像定量重建与心肌血流绝对定量测量的技术方法，以及该技术方法在心肌血流状态评估方面的用途。具体实施步骤包括：核素物理衰变校正步骤、扫描中患者移动校正步骤、散射校正步骤、几何扭曲校正步骤、数据截断补偿步骤、组织衰减校正步骤、噪声去除步骤、像素值转换步骤、心肌血流定量计算步骤、血流状态评估步骤。经本发明中的技术手段，可产生定量的多针孔动态SPECT心脏图像，并可通过定量的多针孔动态图像进行心肌血流绝对定量的计算，从而对心肌血流进行定量测量，同时以静息血流、负荷血流与血流储备等三项指标建立血流状态图，并实际应用于评估心肌血流的状态，解决了利用多针孔SPECT和SPECT/CT动态显像进行心肌血流定量测量的难题，并能够使该技术方法用于心肌血流状态的评估。

主权项

一种核医学心脏图像的定量技术，特别是关于一种多针孔SPECT或SPECT/CT的动态图像定量重建与心肌血流绝对定量测量的技术方法，以及该技术方法在心肌血流状态评估方面的用途，图像定量重建去除物理因素对于动态图像的干扰，获得在血池与心肌的时间活度曲线，其放射活度浓度以单位Bq/ml表示；使用血池与心肌活度曲线进行心肌血流绝对定量计算，并通过静息血流、负荷血流与血流储备等三项指标建立血流状态图；并实际应用本发明的技术方法于评估心肌血流状态为本发明的用途，本发明的技术方法包含：核素物理衰变校正步骤，根据动态SPECT采集的开始时间点、采集时间长度与^99mTc核素的半衰期，计算各个动态时间点的核素衰减校正系数，从而重新校正原始投影图像中应具备的放射性计数；扫描中患者移动校正步骤，通过各个动态时间点的动态SPECT图像，以心脏中心为原点，经由坐标转换、线追踪和几何形状近似找出血池与心肌的边界，利用最大关联性，获得校正患者移动的向量而校正扫描中患者移动；散射校正步骤，利用散射能窗，对图像中的散射分量进行计算，并减去散射分量图像而得到散射校正图像；几何扭曲校正步骤，根据针孔与探头对应重建图像中心的几何位置，在迭代重建中，经由前投射与反投射步骤，对两种正向射线进行平移与坐标转换运算，以确立斜向射线在探头与重建图像的正确位置，从而校正因斜向射线所导致重建图像的的几何扭曲；数据截断补偿步骤，在迭代图像重建过程中，通过重建图像的视野范围扩大与投射步骤估算原始投射图像被截断区域，并以重建图像所投射图像中的截断区域计数对接原始图像以扩充原始图像的视野范围，经过迭代过程，以扩充视野范围的原始图像为输入扩大重建图像的范围达到收敛从而补偿数据截断所导致的伪影；组织衰减图像产生步骤，通过CT图像转换为组织衰减图，以针孔射向探头计算每条射线的衰减值而创建一个组织衰减矩阵，并在迭代重建中使用组织衰减矩阵校正组织衰减所造成心脏对于药物摄取活度与心脏以外其他部位的活度的低估，从而校正图像中的组织衰减；图像空间分辨率恢复步骤，根据从探头穿透针孔至重建图像的射线，依据射线轨迹计算重建图像的像素与针孔的距离，并依据针孔建立扩散函数矩阵，并将扩散函数矩阵用于迭代图像重建中而重新恢复针孔成像的空间分辨率；噪声去除步骤，通过分析或小波滤波器用于迭代图像重建中，以去除SPECT图像中的噪声；像素值转换步骤，通过由上述的物理校正步骤，将假体填入已知^99mTc活度浓度，在^99mTc衰变过程经过多次数据采集与图像重建，经过数据分析，获得像素值与绝对^99mTc活度浓度的线性关系，进而转换像素值为据物理意义的单位(Bq/ml)，从而获得定量的SPECT图像；心肌血流定量计算步骤：在定量多针孔动态SPECT图像进一步在血池与心肌部位进行动态的活度测量，从而获得血池活度曲线与心肌活度曲线，再经过单腔室的生理数学模型对曲线进行线性吻合，从而获得K1(单位：ml/min/g)、k2(单位：ml/min)与k3(单位：ml/min)等三项动力学参数，由K1得知药物进入心肌细胞的速率，并经由^99mTc标记显像药物的摄取分率对K1进行专换从而获得绝对血流值，由k2获得显像药物的心肌细胞速率，由k3得知显像药物与心肌细胞作用的速率；血流状态评估步骤：以负荷血流、静息血流与血流储备等三项指标建立由不同颜色所表示的血流状态图，同时应用于标示血流状态，从而对血流状态进行评估。