亚洲成年人黄色一级片,日本香港三级亚洲三级,黄色成人小视频,国产青草视频,国产一区二区久久精品,91在线免费公开视频,成年轻人网站色直接看

藥物傳輸?shù)慕:妥⑸浞桨傅膮?shù)產(chǎn)生的制作方法

文檔序號:908191閱讀:233來源:國知局
專利名稱:藥物傳輸?shù)慕:妥⑸浞桨傅膮?shù)產(chǎn)生的制作方法
藥物傳輸?shù)慕:妥⑸浞桨傅膮?shù)產(chǎn)生
相關(guān)申請本申請要求2010年6月24日提交的美國臨時申請系列號61/358,400的權(quán)益,且也含有可能與在下述申請中公開的和/或要求保護的主題有關(guān)的主題:2007年3月22日提交的美國專利申請?zhí)?1/575,846,2007年3月27日提交的美國專利申請?zhí)?1/691,748、2007年3月27日提交的美國專利申請?zhí)?1/576,060 (現(xiàn)在授權(quán)為美國專利7,925,330)、2009年6月12日提交的美國專利申請?zhí)?2/519,040、2009年6月15日提交的美國專利申請?zhí)?2/519.213、和2010年I月15日提交的美國專利申請?zhí)?2/669,292,它們的公開內(nèi)容通過引用并入本文,并形成本文的一部分。
背景技術(shù)
提供下述信息來幫助讀者理解下面描述的技術(shù)和這樣的技術(shù)可以使用的某些環(huán)境。本文使用的術(shù)語無意限于任何特定狹窄的解釋,除非在本文件中另外清楚地說明。在本文中描述的參考文獻可以促進對技術(shù)或其背景的理解。本文引用的所有參考文獻的公開內(nèi)容都通過引用并入。為了放射學檢查而施用造影劑(使用例如電動注射器),通常從臨床醫(yī)師給一個空的一次性注射器填充特定體積的造影劑藥物開始。在其它操作中,使用預(yù)裝了造影劑的注射器。臨床醫(yī)師然后確定要施用給患者的造影劑的體積流率和體積,以實現(xiàn)診斷圖像。在將造影劑施用進靜脈或動脈中以后,經(jīng)常注射具有操作員確定的體積和流率的鹽水溶液。許多目前可得到的注射器允許操作員編程要遞送的體積流率和體積的多個不連續(xù)相。例如,SPECTRIS SOLARIS 和STELLANTl 注射器(可得自 Medrad,Inc.0f Indianola,賓夕凡
尼亞州)允許輸入最多6個且包括6個不連續(xù)對或相的用于遞送給患者的體積流率和體積(例如,造影劑的和/或鹽水的)。這樣的注射器和與其一起使用的注射器控制方案公開在,例如,美國專利號6,643,537和公開的美國專利申請公開號2004-0064041,它們的公開內(nèi)容通過引用并入本文。對于每類操作和對于每位接受注射/成像操作的患者,在這樣的相的域內(nèi)的值或參數(shù),通常由操作員手工地輸入。或者,可以儲存更早手工地輸入的體積和流率的值,并在以后從計算機存儲器中調(diào)用。但是,為特定患者的特定操作確定這樣的參數(shù)的方式仍然在開發(fā)中。在這方面,已經(jīng)認識到在成像和其它操作中不同患者的造影劑定量給藥要求的差異。例如,美國專利號5,840,026 (其公開內(nèi)容通過引用并入本文)公開了使用注射之前或注射期間獲得的患者特異性的數(shù)據(jù)來對患者定制注射的裝置和方法。雖然已經(jīng)認識到基于患者差異的醫(yī)學成像操作的定量給藥要求差異,但是常規(guī)醫(yī)學成像操作仍在醫(yī)學成像操作中繼續(xù)使用預(yù)定劑量或用于注射造影劑的標準遞送方案。考慮到包括MDCT(或MSCT)掃描儀在內(nèi)的近來可用的CT掃描儀的掃描速度增加,單相注射在使用這種快速掃描儀的領(lǐng)域中優(yōu)于二相注射或其它多相注射。雖然使用標準的、固定的或預(yù)定的遞送方案(無論是單相、二相還是多相)會簡化操作,但是在相同的方案下向不同患者提供相同量的造影劑可產(chǎn)生圖像對比度和質(zhì)量都極其不同的結(jié)果。此外,通過引入最新的MDCT掃描儀,在臨床實踐中以及在CT文獻中的一個未決問題是:與單片、螺旋掃描儀一起使用的標準對比方案是否會較好地移用于使用MDCT機器的操作。一些研究已嘗試在CT血管造影術(shù)(CTA)中對注射過程進行定量分析,以改進并預(yù)計動脈增強。例如,Bae及其同事開發(fā)了造影劑行為的藥代動力學(PK)模型,并求解了耦合微分方程系統(tǒng),其目的是,尋找導(dǎo)致最均勻動脈增強的驅(qū)動函數(shù)。K.T.Bae,J.P.Heiken,和 J.A.Brink, “主動脈 and hepatic contrast medium enhancement atCT.Part 1.Prediction with a computer model,,,Radiology,第 207 卷,第 647-55 頁(1998) ;Κ.T.Bae, “Peak contrast enhancement in CT and MR angiography:when doesit occur and why Pharmacokinetic study in a porcine model,,,Radiology,第 227卷,第 809-16 頁(2003) ;Κ.T.Bae 等人,“Multiphasic Injection Method for UniformProlonged Vascular Enhancement at CT Angiography:Pharmacokinetic Analysis andExperimental Porcine Method, ” Radiology,第 216 卷,第 872-880 頁(2000);美國專利號 5,583,902,5, 687,208,6, 055,985,6, 470,889 和 6,635,030,它們的公開內(nèi)容通過引用并入本文。由Bae等人闡述的簡化隔室模型的微分方程組的逆解指示:指數(shù)地減小的造影劑流速可導(dǎo)致CT成像操作中的最佳/恒定增強。但是,通過PK模型的逆解計算出的注入測線是大多數(shù)CT電動注射器不經(jīng)過重大修改不可容易地實現(xiàn)的測線。在Bae的模型中,沒有考慮在控制器框架中實現(xiàn)PK模型。例如,當將所述微分方程系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成狀態(tài)空間形式時,得到的狀態(tài)矩陣的秩小于所述系統(tǒng)的階數(shù),這是因為系統(tǒng)公式中的自由參數(shù)的數(shù)目。當嘗試反轉(zhuǎn)該矩陣時,該秩不足將它自身顯示為奇點,且對于用于預(yù)測和控制的系統(tǒng)的數(shù)字表示而言是有問題的。此外,Bae模型不能直接地解決造影劑的運輸延遲,但是通過在心肺模型中引入多個串聯(lián)的亞隔室來對運輸延遲建模。所述多個亞隔室會提供模擬輸出的傳輸延遲,因為所述系統(tǒng)的新相響應(yīng)是不同的(累加的),這歸因于額外的隔室。多個隔室的引入稍微有些武斷,縱然基于血管系統(tǒng)的物理洞察。例如,肺隔室被分成30個亞隔室,因為造影劑快速推注分散和在心肺系統(tǒng)中的延遲。Wada 和 Ward 的 “The hybrid model:a new pharmacokinetic model forcomputer-controll ed infusion pumps,,, IEEE Trans.Biomed Eng,第41 (2)卷,第 134-142頁,1994(其公開內(nèi)容通過引用并入本文),導(dǎo)出了與Bee采用的方法類似的3隔室藥代動力學模型,并將該模型用于控制方案中,以嘗試調(diào)節(jié)麻醉劑的血漿濃度(負載稀釋,uploadalienating)。他們正在嘗試對造影劑通過血流的再循環(huán)效應(yīng)建模,并且,其中他們通過將運輸延遲插入到其模擬中而對血流進行建模。他們能夠產(chǎn)生預(yù)測誤差小于5%的模擬。Wada 和 Ward “Open loop control of multiple drug effects inanesthesia”, IEEE Trans.Biomed Eng,第 42 (7)卷,第 666-677 頁,1995 (其公開內(nèi)容通過引用并入本文)也應(yīng)用他們的藥代動力學(PK)模型來控制麻醉藥物的多種效應(yīng)。他們的控制方案需要麻醉師設(shè)定可允許的副作用水平(表示為血漿濃度)。在另一個方案中,F(xiàn)leischmann和同事將心血管生理學和造影劑動力學視為“黑盒子”,并通過用短造影劑快速推注(近似單位脈沖)強制該系統(tǒng)來確定其脈沖響應(yīng)(impulseresponse)。在該方法中,對脈沖響應(yīng)進行傅里葉變換,并操縱該傳輸函數(shù)估算,以確定比以前實踐的更佳的注射軌跡的估測。D.Fleischmann和K.Hittmair,“Mathematical analysisof arterial enhancement and optimization of bolus geometry for CT angiographyusing the discrete Fourier transform,,,JComput Assist Tomogr,第 23 卷,第 474-84頁(1999),其公開內(nèi)容通過引用并入本文。造影劑的單相施用(通常,100-150mL造影劑,在一個流率)會導(dǎo)致不均勻的增強曲線。參見,例如,D.Fleischmann 和 K.Hittmair,同上;和 K.T.Bae, “Peakcontrast enhancement in CT and MR angiography:when does it occur and why Pharmacokinetic study in a porcine model,’’Radiology,第227卷,第809-16頁(2003),它們的公開內(nèi)容通過引用并入本文。Fleischmann和Hittmair因而提出了一種方案,其嘗試將造影劑的施用調(diào)節(jié)成適于單個患者的二相注射,以便優(yōu)化主動脈的成像??刂艭T造影劑呈現(xiàn)的一個根本困難是,高滲性藥物很快地從中央血室擴散。此外,造影劑與不含造影劑的血液混合,并被后者稀釋。Fleischmann禁止造影劑的小劑量快速推注注射(測試快速推注)(16ml造影劑,在4ml/s)在診斷掃描之前進行。動態(tài)增強掃描在感興趣的脈管上進行。所得的經(jīng)處理的掃描數(shù)據(jù)(測試掃描)被解釋成患者/造影劑系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)。Fleischmann通過將測試掃描的傅里葉變換除以測試注射的傅里葉變換而得到患者傳輸函數(shù)的傅里葉變換。假設(shè)該系統(tǒng)是線性時間不變(LTI)系統(tǒng),且希望的輸出時域信號為已知(預(yù)定增強水平下的平坦診斷掃描),F(xiàn)leischmann通過將希望的輸出的頻域表示除以患者傳輸函數(shù)的頻域表示而得到輸入時間信號。因 為Fleischmann等人的方法計算由于注射系統(tǒng)限制(例如,流率限制)而實際上不可實現(xiàn)的輸入信號,所以必須對所計算的連續(xù)時間信號進行截短并近似。除了當前的注射器系統(tǒng)的控制問題以外,許多這樣的系統(tǒng)缺少所述注射器系統(tǒng)的運行方式的方便性和靈活性。在這方面,在保健產(chǎn)業(yè)的所有領(lǐng)域中的醫(yī)學注射操作的復(fù)雜性和消耗速度,對操作員的時間和技能提出了要求。在許多當前的定量分析技術(shù)中,臨床實用性會減少用于常規(guī)用途的機會。目前可得到的生理學模型可以要求預(yù)先估測許多生理學參數(shù)(例如,心輸出量、器官和大脈管血容量、滲透因數(shù))。此外,因為某些數(shù)學限制,模型可能不會較好地定向基于測試快速推注增強的每位患者改編。

發(fā)明內(nèi)容
在一個方面,使用生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型對注射進患者體內(nèi)的造影劑(其包括用于成像操作中的對比增強劑)的傳輸進行建模的方法包括:向所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型中,整合進外周靜脈室中的至少一個非線性飽和術(shù)語或穿過至少一個隔室的至少一個可構(gòu)建的運輸延遲術(shù)語。所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型可以例如適合用于對患者的一個或多個目標區(qū)域的時間增強曲線建模、預(yù)測或估測。在許多實施例中,所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型是可離散化的。所述至少一個可構(gòu)建的運輸延遲,例如,可至少部分地基于至少一個患者特異性的變量(例如,身高、年齡、體重、性別等)來構(gòu)建。所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型可以例如適合用于對造影劑注射停止以后的造影劑傳輸建模。所述模型可以例如預(yù)測、估測或模型化血液的體積流率及其對造影劑的傳輸?shù)挠绊憽K錾韺W基礎(chǔ)上的藥代動力學模型可以例如預(yù)測、估測或模型化在注射造影劑以后再注射不含有對比增強劑的流體對造影劑傳輸?shù)挠绊憽K霾缓袑Ρ仍鰪妱┑牧黧w可以例如包括鹽水(例如,如在注射造影劑以后的鹽水沖洗情況下)。所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型的至少一個參數(shù)可以例如從得自多個個體的數(shù)據(jù)來確定。所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型的至少一個參數(shù)可以例如至少部分地基于至少一個患者特異性的變量來確定。所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型的至少一個參數(shù)可以例如至少部分地基于由注射造影劑引起的患者的至少一條時間增強曲線來確定。超過一個目標區(qū)域的時間增強曲線可以用于確定模型的一個或多個參數(shù)。
所述方法可以另外包括:降低所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型的階數(shù)。在降階模型的許多實施例中,至少一個參數(shù)至少部分地基于患者的至少一條時間增強曲線來確定。超過一個目標區(qū)域的時間增強曲線可以用于確定模型的一個或多個參數(shù)。所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型可以例如整合進包含注射器系統(tǒng)和成像系統(tǒng)的系統(tǒng)中。所述模型可以例如用于產(chǎn)生注射操作的至少一個參數(shù)。在許多實施例中,所述方法可以另外包括:使用所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型,估測患者的時間增強曲線,并至少部分地基于估測的時間增強曲線來確定注射操作的至少一個參數(shù)。所述方法可以另外包括:使用在注射診斷性造影劑的過程中(例如,在造影劑跟蹤方法中)的時間增強曲線來更新模型(例如,在模型預(yù)言性對照方法中),和,例如,改變注射操作的至少一個參數(shù)。在另一個方面,使用生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型對注射進患者體內(nèi)的造影劑的傳輸進行建模的方法包括:模型化血液的體積流率及其對造影劑注射停止以后造影劑的傳輸?shù)挠绊?。所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型可以例如預(yù)測、估測或模型化在注射造影劑以后再注射不含有對比增強劑的流體對造影劑傳輸?shù)挠绊憽K霾缓袑Ρ仍鰪妱┑牧黧w可以例如包括鹽水。所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型可以例如是可離散化的。所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型可以例如適合用于預(yù)測、估測或模型化患者的一個或多個目標區(qū)域的時間增強曲線。所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型可以例如包括在外周靜脈室中的至少一個非線性飽和術(shù)語或穿過至少一個隔室的至少一個可構(gòu)建的運輸延遲術(shù)語。所述至少一個可構(gòu)建的運輸延遲可以例如可至少部分地基于至少一個患者特異性的變量來構(gòu)建。所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型的至少一個參數(shù)可以例如至少部分地基于得自多個個體的數(shù)據(jù)來確定。所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型的至少一個參數(shù)可以例如至少部分地基于至少一個患者特異性的變量來確定。所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型的至少一個參數(shù)可以例如至少部分地基于由注射造影劑引起的患者的至少一條時間增強曲線來確定。所述方法可以另外包括:降低所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型的階數(shù)(例如,消除或組合一個或多個參數(shù)、隔室和/或子系統(tǒng))。在許多實施例中,這樣的降階的生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型的至少一個參數(shù)至少部分地基于患者的至少一條時間增強曲線來確定。所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型可以例如整合進包括注射器系統(tǒng)和成像系統(tǒng)(它們可以是分開的、部分地集成的或完全集成的)的系統(tǒng)中。所述模型可以例如用于產(chǎn)生注射操作的至少一個參數(shù)。在許多實施例中,所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型用于估測患者的時間增強曲線,并至少部分地基于估測的時間增強曲線來確定注射操作的至少一個參數(shù)。在許多實施例中,所述方法另外包括:使用在注射診斷性造影劑的過程中的時間增強曲線來更新模型,并改變注射操作的至少一個參數(shù)。本文所述的任意模型可以例如作為軟件、硬件或它們的組合包含在系統(tǒng)(例如,其包括至少一個處理器和與所述至少一個處理器通信的至少一個存儲系統(tǒng))中。在另一個方面,系統(tǒng)包括用于確定注射操作的至少一個參數(shù)(例如,注射方案參數(shù)或成像系統(tǒng)參數(shù))的參數(shù)產(chǎn)生系統(tǒng),所述參數(shù)產(chǎn)生系統(tǒng)包括用于模型化注射進患者體內(nèi)的造影劑的傳輸?shù)纳韺W基礎(chǔ)上的藥代動力學模型,所述模型包括:外周靜脈室中的至少一個非線性飽和術(shù)語,穿過至少一個隔室的至少一個可構(gòu)建的運輸延遲術(shù)語,或用于模型化血液的體積流率及其對造影劑注射停止以后造影劑的傳輸?shù)挠绊懙母倪M。所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型可以例如是可離散化的。所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型的至少一個參數(shù)可以例如至少部分地從患者的至少一條時間增強曲線來確定。與本文中的所有模型一樣,一個或多個參數(shù)(包括所有參數(shù))可以至少部分地從患者的至少一條時間增強曲線來確定。所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型的階數(shù)可以例如降低。這樣的降階模型的至少一個參數(shù)可以例如至少部分地從患者的至少一條時間增強曲線來確定。所述系統(tǒng)可以另外包括非參數(shù)模型,以估測、模型化或預(yù)測注射進患者體內(nèi)的造影劑的傳輸。所述非參數(shù)模型可以例如是至少部分地基于患者的目標區(qū)域的至少一條時間增強曲線。所述非參數(shù)模型可以例如是至少部分地基于截短的奇異值分解(tSVD)解卷積技術(shù)。 至少一個參數(shù)可以例如使用最優(yōu)化方法來確定,所述最優(yōu)化方法基于所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型。所述最優(yōu)化方法可以例如是約束最優(yōu)化方法。至少一個參數(shù)可以例如使用最優(yōu)化方法來確定,所述最優(yōu)化方法基于所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型或所述非參數(shù)模型中的至少一個。本文所述的模型、方法和系統(tǒng)可以例如與用于許多放射學成像操作中的各種造影劑結(jié)合使用。此外,本文所述的模型、方法和系統(tǒng)還可以與不是造影劑的藥物結(jié)合使用。由本發(fā)明各個實施例提供的益處包括,但不限于:用于隨后圖像處理的增強更一致,對于一些患者造影劑或液體負載減小,造影劑劑量增加以按需達到足夠的圖像對比度,滲出發(fā)生減少,圖像偽像減少,重攝次數(shù)減少,所有單片包含最佳圖像對比度,觀察疾病或治療隨時間的進展的掃描中的一致性增加,以及任選地成像時間更快??紤]到下面的詳細描述以及附圖,將會最佳地明白和理解本文描述的技術(shù)及其屬性和伴隨的優(yōu)點。


圖1A闡明了新藥代動力學模型(有時在本文中稱作混合模型)的模型結(jié)構(gòu)的一個實施例,其描述了諸如造影劑等藥物的傳輸。圖1B闡明了注射系統(tǒng)的一個實施例。圖1C闡明了患者參數(shù)、掃描參數(shù)和注射方案參數(shù)的控制屏設(shè)置的一個實施例。圖2闡明了生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型的全積分儀視圖的一個實施例,其中在“CP”部分中的粗線表示向量,且其中的矩陣值是在下面的方程式18-26中描述的那些。圖3闡明了正常受試者的模擬對比增強。圖4闡明了混合模型中的模擬峰值主動脈增強和達到峰值主動脈增強的時間,它們繪制為心輸出量的函數(shù)。圖5顯示的模擬結(jié)果證實了所述模型的模擬鹽水沖洗注射的影響的能力。圖6A和6B闡明了 Bae等人報道的數(shù)據(jù)與混合模型輸出的對比。(a)圖6a在Bae等人中,來自使用5ml/s注射的患者組,(b)來自新模型的腹主動脈中的預(yù)測輸出,其中使用與在經(jīng)驗研究中相同的對比方案和患者人口統(tǒng)計數(shù)據(jù)。圖7闡明了從降主動脈提取的一位受試者的(受試者I的)對比增強測線。誤差棒指示在每個測量位置處的對比增強標準差。圖8闡明了一位受試者的(受試者11的)臨床成像數(shù)據(jù)、混合模型模擬預(yù)測和Bae模型預(yù)測。

圖9A和9B闡明了與(a)受試者6和(b)受試者8的臨床數(shù)據(jù)相對比的模型預(yù)測。受試者6是一位47歲的110磅女性,而患者8是一位53歲的246磅男性。圖1OA至IOC闡明了(a) RMSE (b) PDME和(c) EDI的總結(jié)結(jié)果的箱線圖。圖1lA至IlC闡明了模擬實驗(X- = Bae模型,ο—=混合模型)的散布圖-
(a)RMSE(b)PDME(c)EDI。圖12闡明了從測試快速推注掃描操作獲取的軸向CT圖像。圖13闡明了在分析由測試快速推注造影劑注射產(chǎn)生的測試快速推注掃描以后,從患者產(chǎn)生的時間增強曲線(來自圖12的數(shù)據(jù)集)。圖14闡明了簡化的混合模型結(jié)構(gòu)的一個實施例,所述簡化的混合模型結(jié)構(gòu)用于使用測試快速推注掃描數(shù)據(jù)進行參數(shù)估測。虛線表示為模型辨識而組合的模型子系統(tǒng)。圖15闡明了用于參數(shù)估測的重構(gòu)右心和周邊隔室(Hel)模型結(jié)構(gòu)的一個實施例。質(zhì)量流率術(shù)語Qpek和Qra將造影劑從周邊隔室1-2和從周邊隔室2運輸進右心。圖16闡明了用于參數(shù)估測的重構(gòu)左心和肺隔室(He2)模型結(jié)構(gòu)的一個實施例。心輸出量(Q )將造影劑快速推注從肺隔室運輸進左心隔室。圖17闡明了離散模型的一個實施例的框圖,所述離散模型用于鑒別具有最大似然估計值的參數(shù)。圖18闡明了 He2D子系統(tǒng)的參數(shù)對的Jm代價函數(shù)的等值線圖。圖19描述的等值線圖顯示了作為參數(shù)對的函數(shù)的Jeh代價函數(shù)的投影圖。圖20闡明了使用受試者6數(shù)據(jù)的診斷注射的混合模型模擬,和使用MLE方法的估測的增強曲線。還從受試者6的臨床數(shù)據(jù)集提取掃描延遲和掃描持續(xù)時間值。圖21A至21C闡明了使用最大似然估計值的混合模型模擬集的結(jié)果。a)用混合模型和預(yù)測的增強模擬的20位患者之間的均方根誤差,b)模擬的混合模型數(shù)據(jù)和估測響應(yīng)之間的預(yù)測差異最大增強,c)增強差異指數(shù)結(jié)果。虛線表示每個數(shù)據(jù)集的平均值。圖22A和22B闡明了使用MLE方法得自混合模型數(shù)據(jù)的模擬結(jié)果。每個條表示當不同持續(xù)時間的定時快速推注數(shù)據(jù)產(chǎn)生參數(shù)估計時在所有20位受試者之間的平均值。誤差棒指示土平均值的I個標準差。a)模擬和預(yù)測的增強之間的均方根誤差(RMSE),b)模擬和預(yù)測的增強數(shù)據(jù)之間的最大增強差異百分比(PDME)。
圖23A和23B描繪的結(jié)果證實了為了鑒別和噪聲貢獻而減少持續(xù)時間的測試快速推注對估測器性能的影響:a)混合模型模擬輸出和估測器對在25和35秒處結(jié)束的測試快速推注數(shù)據(jù)的預(yù)測之間的RMSE,b)所述混合模型模擬輸出和估測器對在25和35秒處截短的測試快速推注數(shù)據(jù)的預(yù)測之間的PDME。圖24A至24C闡明了使用臨床數(shù)據(jù)集的MLE方法的性能度量。水平虛線指示平均值。圖25A和B闡明了使用(a)受試者6和(b)受試者8的臨床數(shù)據(jù)的MLE預(yù)測結(jié)果。誤差棒指示土平均值的I個標準差,這在特定Z-軸位置處的主動脈中測得。圖26A至26C闡明了預(yù)測的增強的結(jié)果的箱線圖,其中使用混合模型(混合)和MLE方法(MLE)來預(yù)測臨床數(shù)據(jù)集(a) RMSE (b) PDME (c) EDI中的對比增強。圖27闡明了脈沖響應(yīng)hsys的解,其中使用受試者7數(shù)據(jù)和矩陣除法(最小二乘解)。圖28闡明了使用tSVD方法估測的受試者7數(shù)據(jù)的脈沖響應(yīng)。圖29A至29C闡明了使用混合模型數(shù)據(jù)估測左心增強的tSVD的性能度量。水平的藍色虛線表示平均(a)均方根誤差(b)最大增強差異百分比(C)增強差異指數(shù)。圖30A和30B闡明了,隨著測試快速推注向量的長度在20秒變?yōu)?0秒,對比MLE和tSVD估測方法的性能的混合模型模擬結(jié)果。在所有模擬中,在測試快速推注數(shù)據(jù)上不存在可加噪聲:(a) RMSE結(jié)果(b)PDME結(jié)果。圖31闡明了 35秒測試快速推注持續(xù)時間的模擬結(jié)果,但是將AWGN(O)加入從OHU至20HU變化的測試 快速推注數(shù)據(jù)中。每個數(shù)據(jù)點是使用混合模型的20位模擬受試者的平均值。圖32A至32C闡明了 2種估測方法MLE和tSVD的結(jié)果,其中使用臨床數(shù)據(jù)集測試快速推注向量和診斷性增強數(shù)據(jù):(a) RMSE (b) PDME (c) EDI。圖33A至33C描繪的箱線圖對比了 2種使用臨床數(shù)據(jù)集作為對比基礎(chǔ)的估測技術(shù)。(a)RMSE(b)PDME(c)EDI。圖34闡明了在臨床數(shù)據(jù)集中的一位受試者(受試者15)的測試快速推注。用“X”標記的曲線是肺動脈TEC,用圓圈標記的曲線是升主動脈TEC。圖35闡明了來自個體化的方案產(chǎn)生的理想結(jié)果的描繪。彎曲的實線是用混合PK模型計算出的對比增強測線,垂直線表示CT掃描獲取窗,水平虛線表示希望的增強水平。圖36A至36D闡明了提議的使用模擬數(shù)據(jù)和不同操作特征的代價函數(shù)的三維表面圖:(a)受試者6代價函數(shù),其具有250HU靶標和2秒掃描持續(xù)時間,(b)受試者6代價函數(shù),其具有250HU靶標和8秒掃描持續(xù)時間,(c)受試者6代價函數(shù),其具有350HU靶標和2秒掃描持續(xù)時間,(d)受試者6代價函數(shù),其具有350HU靶標和8秒掃描持續(xù)時間。圖37A至37D闡明了受試者6模擬數(shù)據(jù)的代價函數(shù)和提議的代價函數(shù)的二維等值線圖。十字符號指示每個投影圖的真實最小值。(a)受試者6代價函數(shù),其具有250HU靶標和2秒掃描持續(xù)時間,(b)受試者6代價函數(shù),其具有250HU靶標和8秒掃描持續(xù)時間,(c)受試者6代價函數(shù),其具有350HU靶標和2秒掃描持續(xù)時間,(d)受試者6代價函數(shù),其具有350HU靶標和8秒掃描持續(xù)時間。圖38闡明了在受試者的降主動脈中測得的樣品測試快速推注響應(yīng)。
圖39A至39D闡明了使用在[9]中描述的傅里葉解卷積方法(Ts = 2秒/圖像)的計算的注射方案。在每個子圖中列出了注射的總造影劑體積。(A)原始方案,因為允許注射流率為負值,總造影劑體積低于B-D,(B)非負方案,(C)固定在7ml/s的非負方案,且除去時間在34秒以后的注射命令,⑶方案與C相同,但是除去在32秒以后的樣品。圖40A至40D闡明了用注射方案產(chǎn)生的預(yù)測的(藍色)和希望的(綠色)增強水平,所述注射方案呈現(xiàn)在:(A)使用原始方案的理想增強測線,(B)使用非負注射方案產(chǎn)生的增強,(C)當非負注射固定在7ml/s且不允許34秒以后的注射時的增強,(D)與C中相同的增強測線,但是忽略在32秒以后的樣品。圖41闡明了希望的增強測線(實線)和使用在表18中的方案產(chǎn)生算法的預(yù)測增強(虛線)之間的對比結(jié)果。通過所述算法,計算出115ml的造影劑體積和4.lml/s的流率,以產(chǎn)生該圖所示的增強測線。希望的掃描持續(xù)時間是30秒。圖42闡明了方案產(chǎn)生驗證實驗的一個實施例。圖43闡明了使用受試者8數(shù)據(jù)的混合模型模擬結(jié)果和在該章節(jié)中描述的方法計算出的注射方案。使用來自臨床數(shù)據(jù)集的受試者8,設(shè)定所述混合模型的參數(shù)。點劃線TEC(在約130HU達到峰值)是左心測試快速推注增強曲線。虛線TEC用注射方案(流率
4.52ml/s.67.8ml,15秒)產(chǎn)生,顯示為該圖左下角的實線矩形(流率X 10)。與診斷TEC的頂部交叉的水平點劃線是300HU的靶標增強Μ, 2條垂直實線表示掃描持續(xù)時間窗,從通過該算法計算出的Tsllly開始,并持續(xù)4秒。圖44闡明了為所有20位模擬受試者繪制的掃描持續(xù)時間的大于350HU靶標的增強值。在2秒處的水平 虛線是所有運行的掃描持續(xù)時間。圖45闡明了為所有20位模擬受試者繪制的掃描持續(xù)時間的大于250HU靶標的增強值。在8秒處的水平虛線是所有運行的掃描持續(xù)時間。圖46闡明了使用臨床數(shù)據(jù)的一個實例Picard圖。x軸是指數(shù)值,y_軸是傅里葉系數(shù)IUib I的對數(shù)轉(zhuǎn)換。奇異值用菱形繪制,并用實線相連。圖47闡明了用臨床數(shù)據(jù)集構(gòu)建的一個實例“L-曲線”。
具體實施例方式如在本文中和在所附權(quán)利要求書中使用的,單數(shù)形式“一個”、“一種”和“所述”包括復(fù)數(shù)指示物,除非上下文另外清楚地指明。因而,例如,對“一個參數(shù)”的提及包括多個這樣的參數(shù)和本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的它們的等效參數(shù),諸如此類,對“所述參數(shù)”的提及是對一個或多個這樣的參數(shù)和本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的它們的等效參數(shù)的提及,諸如此類。在幾個代表性的實施例中,使用生理學基礎(chǔ)上藥代動力學或PBPK建模范例。在許多實施例中,所述PBPK模型可以例如轉(zhuǎn)化成離散時域。此外,所述模型的許多實施例會提供運輸延遲在藥物動力學中的明確導(dǎo)入(也就是說,傳輸時間,例如,造影劑穿過肺脈管系統(tǒng)的傳輸時間)。可以描述藥物在遍布于體內(nèi)的血管結(jié)構(gòu)中的分布。盡管本文描述的模型可以用于模型化藥物的分布,通常,在幾個代表性的實施例中,所述模型的主題是,在對比分布的動脈相過程中的CT血管造影術(shù)。因為本文描述的模型組合了許多建模拓撲學,且包括Bae對比模型的方式的參數(shù)化,這樣的模型在本文中統(tǒng)稱為“混合”模型。但是,如上所述,不同于例如Bae模型,所述混合模型可以轉(zhuǎn)化成離散時域。此外,除了將可構(gòu)建的運輸延遲術(shù)語整合進所述模型結(jié)構(gòu)和輸入(外周靜脈的)隔室中的飽和非線性內(nèi)以外,所述混合模型的許多實施例會提供不同造影劑濃度的注射相模擬,所述注射相包括在其中注射幾乎不含有或不含有對比增強劑的流體的一個或多個注射相(例如,稀釋劑或鹽水注射相,其有時稱作在造影劑注射以后的沖洗或驅(qū)逐相)。以前的(例如造影劑傳輸?shù)?生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型,不會模型化例如這樣的鹽水或其它“沖洗”相(其通常用于例如CTA成像操作過程中)對體內(nèi)對比增強的影響。本文中的混合模型能夠?qū)崿F(xiàn)例如造影劑運輸?shù)哪P突?,甚至在造影劑注射已?jīng)結(jié)束以后,因為造影劑或鹽水或不包含對比增強劑的其它快速推注的體積流率會增加周邊隔室中的血液的體積流率。獨立地處理血液的體積流率和對比增強劑的質(zhì)量流率。在許多實施例中,所述混合模型包括:與例如整體Bae模型相比,減少的狀態(tài)數(shù)目,而混合模型和整體Bae模型的輸出之間的對比是有利的。例如,通過使用混合模型,測得更低的預(yù)測誤差。當使用臨床數(shù)據(jù)來對比2種模型的性能時,在某些情況下,所述混合模型勝過Bae模型。在許多實施例中,使用數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法來預(yù)測或模型化藥物傳輸,其中使用一條或多條對比時間增強曲線(TEC),所述曲線得自例如造影劑的測試注射。在許多實施例中,使用基于模型的或參數(shù)識別技術(shù)來鑒別PBPK模型(諸如上面討論的混合模型)的一個或多個參數(shù)。在許多這樣的實施例中,采用模型簡化策略,其中在造影劑的首次通過(例如,外周靜脈室、右心隔室、肺隔室和左心/主動脈隔室)過程中考慮所述混合模型的最相關(guān)的隔室。在本文的代表性的研究中,考慮到可從測試快速推注TEC得到的數(shù)據(jù)的有限持續(xù)時間,沒有嘗試擬合所述混合模型的所有參數(shù)。但是,在提供足夠數(shù)據(jù)的情況下,可以鑒別所述混合模型的所有參數(shù)。還可以使用非參數(shù)的或不依賴于模型的鑒別技術(shù)來產(chǎn)生藥物傳輸?shù)姆菂?shù)估測值。在幾個實施例中,通過使用截短的奇異值分解(tSVD)解卷積技術(shù)求解反轉(zhuǎn)的問題,產(chǎn)生藥物/患者系統(tǒng)的非參數(shù)估測值。

本文所述的模型不僅可以用于預(yù)測藥物(諸如造影劑或物質(zhì))在人心血管系統(tǒng)中的藥代動力學,而且可以提供用于產(chǎn)生或計算注射操作的一個或多個參數(shù)(例如,注射方案和/或掃描的一個或多個參數(shù))的系統(tǒng)和/或方法,所述注射操作會實現(xiàn)例如單個患者和操作的預(yù)期中的選擇的增強靶標,同時使用減少的或最小體積的造影劑。例如,在許多實施例中,如上所述的數(shù)據(jù)驅(qū)動的對比增強預(yù)測方法被用于方案/參數(shù)產(chǎn)生方法、系統(tǒng)或算法中,以成功地產(chǎn)生在一系列操作和患者變量之間的對比增強測線。如本文關(guān)于注射操作使用的,術(shù)語“注射方案”或“方案”表示一組注射變量或參數(shù),諸如流率、注射體積、注射持續(xù)時間、造影劑濃度等,它們限定了例如在注射操作過程中要遞送給患者的流體的時機、量和/或性質(zhì)。這樣的參數(shù)可以在注射操作進程內(nèi)變化。本文使用的術(shù)語“相”通常是指一組參數(shù),它們限定了例如在小于注射操作的總持續(xù)時間的時間段(或相持續(xù)時間)內(nèi)要遞送給患者的流體的時機、量和/或性質(zhì)。因而,相的參數(shù)會提供與所述相的持續(xù)時間相對應(yīng)的時間實例內(nèi)的注射描述。特定注射操作的注射方案可以例如描述為單相(單個相)、二相(2個相)或多相(2個或更多個相,但是通常超過2個相)。多相注射也包括這樣的注射:其中所述參數(shù)可以在注射操作的至少一部分內(nèi)連續(xù)變化。可以確定的掃描儀參數(shù)包括、但不限于:向患者傳送的輻射的量,能量輸入(例如,電壓或電流)、定時(例如,掃描開始時間、停止時間、延遲時間和/或持續(xù)時間)。在幾個實施例中,包含本文所述模型的系統(tǒng)可以包括這樣的注射系統(tǒng),其包括、例如,在圖1B中描繪的雙注射器注射器系統(tǒng)100。雙注射器注射器系統(tǒng)公開在,例如,美國專利號6,643,537、公開的美國專利申請公開號2004-0064041和PCT國際專利申請?zhí)朠CT/US2007/026194)中。注射器系統(tǒng)100可以例如包括雙流體遞送源(在本文中有時稱作源“A”和源“B”;諸如注射器),其可運行以將第一流體和/或第二流體(例如,對比增強流體、鹽水等)獨立地(例如,同時地,同時地以彼此不同的體積流量比例,或順序地,或彼此相繼地(也就是說,先A再B,或先B再A))引入患者中。在圖1B的實施例中,源A與增壓機構(gòu)(諸如驅(qū)動部件110A)可運行地相連,源B與增壓機構(gòu)(諸如驅(qū)動部件110B)可運行地相連。所述注射系統(tǒng)包括與注射器系統(tǒng)100可運行地相連的控制系統(tǒng)200,所述控制系統(tǒng)200可運行以控制驅(qū)動部件IlOA和IlOB的運轉(zhuǎn),從而分別控制來自源A的流體A(例如,造影齊U)的注射和來自源B的流體B(例如,鹽水)的注射??刂葡到y(tǒng)200可以例如包括用戶界面或與用戶界面通信,所述用戶界面包括顯示器210。在圖1B描繪的實施例中,描繪了顯示屏的一個實施例的一部分,所述顯示屏顯示了注射流率、注射體積和注射持續(xù)時間的參數(shù)區(qū)域,例如,關(guān)于流體 A和/或流體B的3相注射。使用本文的參數(shù)產(chǎn)生系統(tǒng)和方法,可以產(chǎn)生一個或多個這樣的相的參數(shù)。圖1C闡明了顯示屏的另一個實施例。可以給用戶提供選項,以調(diào)節(jié)和/或廢除產(chǎn)生的方案或參數(shù)(例如,經(jīng)由手動輸入系統(tǒng)205,包括計算機領(lǐng)域已知的小鍵盤、鍵盤、鼠標等)??刂葡到y(tǒng)200可以包括與存儲器或存儲系統(tǒng)230可運行地相連的處理器220 (例如,本領(lǐng)域已知的數(shù)字微處理器)。本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見,許多注射器或流體遞送系統(tǒng),包括在例如美國專利號 7,326,186,7, 094,216,6, 866,654,6, 972,001,6, 699,219,6, 471,674,6, 306,117、6,149,627,6, 063,052,5, 920,054,5, 843,037,5, 827,219,5, 739,508 和 5,569,181 中公開的多患者流體遞送系統(tǒng),也適合與本文的模型一起使用。成像系統(tǒng)300可以例如是如上所述的CT系統(tǒng)、磁共振顯像儀(MRI)系統(tǒng)、超聲成像系統(tǒng)或正電子發(fā)射斷層掃描術(shù)(PET)系統(tǒng)或單光子發(fā)射計算機體層攝影術(shù)(SPECT)系統(tǒng)。注射器系統(tǒng)可以與成像系統(tǒng)300通信連接,或與成像系統(tǒng)300部分地或完全地集成。成像系統(tǒng)300和注射器系統(tǒng)100可以例如經(jīng)由本領(lǐng)域已知的輸入/輸出端口(由圖2B中的箭頭的終點表示)而通信連接。在圖1B中,將成像系統(tǒng)300和注射器系統(tǒng)100例如解釋為通過共同的通信集線器400而通信連接?;蛘?,可以建立直接通信鏈路。使用計算機領(lǐng)域已知的一種或多種手動輸入系統(tǒng)(例如,小鍵盤、鍵盤、鼠標等),可以手工地輸入來自成像系統(tǒng)300和注射系統(tǒng)100之一的其它數(shù)據(jù)。還可以按照在例如公開的PCT國際專利申請?zhí)朩O 2008/011401(其公開內(nèi)容通過引用并入本文)中所述,部分地或完全地集成成像系統(tǒng)300和注射器系統(tǒng)或注射器100?;蛘撸⑸湎到y(tǒng)和成像系統(tǒng)300的所有解釋的組件之一或一些,也可以與另一個單獨的組件(其安置成與其它系統(tǒng)組件通信連接)集成或整合在后者內(nèi)。實現(xiàn)本文所述的系統(tǒng)和方法或其任意部分的軟件和/或硬件可以例如被包括或整合在所述系統(tǒng)的一個或多個組件內(nèi)(例如,在注射器系統(tǒng)100內(nèi)和/或在成像系統(tǒng)300內(nèi)),或在一個或多個由系統(tǒng)500表示的單獨的或獨立的系統(tǒng)內(nèi),所述系統(tǒng)500可以例如包括至少一個處理器(例如,數(shù)字微處理器)、存儲系統(tǒng)520、顯不器510和手動輸入系統(tǒng)505。在圖1B闡明的實施例中,系統(tǒng)500顯示成與通信集線器400通信連接。如上所述,還可以建立直接通信鏈路。使用計算機領(lǐng)域已知的一種或多種手動輸入系統(tǒng)(例如,小鍵盤、鍵盤、鼠標等),可以將來自一個或多個系統(tǒng)的其它數(shù)據(jù)手工地輸入一個或多個其它系統(tǒng)中。實現(xiàn)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的軟件(包括、例如,其一種或多種可執(zhí)行的計算機算法)可以例如儲存在存儲器530中,并由處理器520執(zhí)行。本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見,所述模型化和/或參數(shù)產(chǎn)生方法和/或系統(tǒng)的所有或部分功能可以替代性地存留在成像系統(tǒng)300 (其可以例如包括至少一個處理器320、存儲系統(tǒng)330、顯示器310和手動輸入系統(tǒng)305)中和/或在注射器系統(tǒng)100中。
在幾個代表性的實施例中,本文所述的方法和系統(tǒng)與心胸脈管系統(tǒng)的CT結(jié)合使用。但是,本文關(guān)于患者特異性的心胸脈管系統(tǒng)的對比增強CT所述的方法和/或系統(tǒng),也可應(yīng)用于身體的其它解剖學區(qū)域。具體地,作為現(xiàn)代CT掃描儀的獲取速度的結(jié)果,腿動脈的外周動脈血管造影術(shù)是挑戰(zhàn)性的。在許多情況下,掃描儀必須減慢,以解釋穿過脈管系統(tǒng)運輸造影劑快速推注的生理學過程。通常,需要外周動脈CTA研究的患者也是糖尿病患者,或具有其它腎功能不全,且由于造影劑的大體積而潛在地易發(fā)腎損傷。因此,如本文所述計算出計算出所述患者中的減少的或最小的造影劑體積,可以是例如合乎需要的。本文所述的方法和/或系統(tǒng)還可以用于神經(jīng)學CT成像中。造影劑的簡短快速推注(精確地且單個定時地),對于腦動脈的CTA而言是重要的。在這些研究中,重要的是,在造影劑填充頭靜脈之前,使掃描同步化。本文所述的方法和/或系統(tǒng)還可以用于預(yù)測性對比增強情況中,其中不施用測試快速推注。有些輻射學家對造影劑跟蹤軟件的偏好勝過測試快速推注方法,以使在造影劑到達時掃描的獲取同步化。在這些情況下,所述混合模型(假定患者人口統(tǒng)計數(shù)據(jù)是可得到的)可以用于先確定造影劑注射方案,以迭代方式達到希望的靶標。當構(gòu)建對比方案時,患者的真實血流動力學狀態(tài)通常是不可得到的。并且,因為造影劑在心肺回路中的傳輸?shù)倪\輸延遲,一旦注射造影劑,對特定患者的造影劑不再有“控制”。盡管如此,在該開環(huán)方案中使用所述模型仍然優(yōu)于對患者的體型或生理學不做任何考慮的給藥。此外,可能在模型預(yù)言性對照框架中使用所述混合模型和在掃描儀的造影劑跟蹤獲取過程中收集的數(shù)據(jù)。在MRI檢查過程中,常規(guī)地遞送基于釓(Gd)的造影劑,以提供增強的動脈和靜脈結(jié)構(gòu)顯影(MR血管造影術(shù))。本文所述的方法和/或系統(tǒng)可以例如用于MR(和其它成像用途),同時例如認識到,(例如,Gd造影劑的)信號強度和血液-血漿濃度之間的關(guān)聯(lián)是非線性的,正如CT造影劑一樣?;旌夏P蜕韺W基礎(chǔ)上的藥代動力學建模(PBPK)是一種建模方案,其在確定模型結(jié)構(gòu)時會考慮有關(guān)的生理學和功能。在PBPK模型中,將身體分成許多互聯(lián)的、與解剖學區(qū)域相對應(yīng)的隔室?;谏矬w的生理學和解剖學考慮,將每個隔室參數(shù)化(體積、血流量、灌注),其各自通過血管隔室相連,所述血管隔室會促進物質(zhì)進出隔室的傳遞透過。該方案的一個優(yōu)點是,在不改變模型結(jié)構(gòu)的情況下在物種之間縮放所述模型的能力。PBPK模型的數(shù)學基礎(chǔ)是各個隔室之間的質(zhì)量守恒。本文的造影劑混合模型的一個實施例的隔室顯示在圖1A中。所述模型中的每個子系統(tǒng)代表身體的一個解剖學區(qū)域。在PBPK模型中的子系統(tǒng)被分成3個隔室——細胞內(nèi)空間、細胞外空間和血管內(nèi)空間。造影劑不會進入細胞內(nèi)空間,所以它在造影劑傳輸?shù)腜BPK模型的許多實施例中被忽略。PBPK混合模型的幾個實施例的狀態(tài)變量X是隔室中的造影劑的質(zhì)量(Xi)。第i個隔室中的血液的體積流率/造影劑用Qi表示,體積用變量Vi表示。造影劑從子系統(tǒng)中的清除Cl,通過不可逆過程而發(fā)生。通過腎的腎小球過濾,發(fā)生造影劑的提取(Extraction)。在其中意圖使用模型來研究和預(yù)測造影劑在CT血管造影術(shù)過程中的分布的實施例中,定量造影劑在體內(nèi)的首次通過過程中的血漿濃度是首要的問題,關(guān)于描述造影劑在擴散進全身器官和薄壁組織(除了肺子系統(tǒng)以外)中時的吸收和分布方面的興趣更少。在這樣的實施例中,所述模型僅需要考慮外周靜脈的血管隔室、右心和左心以及全身循環(huán)。[110]進或出模型隔室的質(zhì)量“通量”(J)是:
權(quán)利要求
1.一種使用生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型對注射進患者體內(nèi)的造影劑的傳輸進行建模的方法,所述造影劑包括對比增強劑,所述方法包括:向所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型中,整合進外周靜脈室中的至少一個非線性飽和術(shù)語,或穿過至少一個隔室的至少一個可構(gòu)建的運輸延遲術(shù)語。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型適用于估測患者目標區(qū)中的時間增強曲線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中所述至少一個可構(gòu)建的運輸延遲是可至少部分地基于至少一個患者特異性的變量來構(gòu)建的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型適用于模型化造影劑注射停止以后的造影劑傳輸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法,其中所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型會模型化血液的體積流率及其對造影劑傳輸?shù)挠绊憽?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法,其中所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型會模型化在注射造影劑以后再注射不含有對比增強劑的流體對造影劑傳輸?shù)挠绊憽?br> 7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法,其中所述不含有對比增強劑的流體包括鹽水。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型是可離散化的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型的至少一個參數(shù)至少部分地基于得自多個個體的數(shù)據(jù)來確定。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型的至少一個參數(shù)至少部分地基于至少一個患者特異性的變量來確定。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型的至少一個參數(shù)至少部分地從由注射造影劑引起的患者的至少一條時間增強曲線來確定。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,所述方法另外包括:降低所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型的階數(shù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法,其中所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型的至少一個參數(shù)至少部分地基于患者的至少一條時間增強曲線來確定。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型被整合進包含注射器系統(tǒng)和成像系統(tǒng)的系統(tǒng)中,且用于產(chǎn)生注射操作的至少一個參數(shù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法,其中所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型被整合進包含注射器系統(tǒng)和成像系統(tǒng)的系統(tǒng)中,且用于產(chǎn)生注射操作的至少一個參數(shù)。
16.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法,所述方法另外包括:使用所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型,估測患者的時間增強曲線,并至少部分地基于估測的時間增強曲線,確定注射操作的至少一個參數(shù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法,所述方法另外包括:使用在注射診斷性造影劑的過程中的時間增強曲線來更新模型,并改變注射操作的至少一個參數(shù)。
18.一種使用生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型對注射進患者體內(nèi)的造影劑的傳輸進行建模的方法,所述方法包括:模型化血液的體積流率及其對造影劑注射停止以后造影劑的傳輸?shù)挠绊憽?br> 19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法,其中所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型會模型化在注射造影劑以后再注射不含有對比增強劑的流體對造影劑傳輸?shù)挠绊憽?br> 20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法,其中不含有對比增強劑的流體包括鹽水。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法,其中所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型是可離散化的。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法,其中所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型適用于估測患者目標區(qū)中的時間增強曲線。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法,其中所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型包含:在外周靜脈室中的至少一個非線性飽和術(shù)語,或穿過至少一個隔室的至少一個可構(gòu)建的運輸延遲術(shù)語。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法,其中所述至少一個可構(gòu)建的運輸延遲是可至少部分地基于至少一個患者特異性的變量來構(gòu)建的。
25.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法,其中所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型的至少一個參數(shù)至少部分地基于得自多個個體的數(shù)據(jù)。
26.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法,其中所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型的至少一個參數(shù)至少部分地基于至少一個患者特異性的變量來確定。
27.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法,其中所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型的至少一個參數(shù)至少部分地基于由注射造影劑引起的患者的至少一條時間增強曲線來確定。
28.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法,所述方法另外包括:降低所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型的階數(shù)。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法,其中所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型的至少一個參數(shù)至少部分地基于患者的至少一條時間增強曲線來確定。
30.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法,其中所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型被整合進包含注射器系統(tǒng)和成像系統(tǒng)的系統(tǒng)中,且用于產(chǎn)生注射操作的至少一個參數(shù)。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法,其中所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型被整合進包含注射器系統(tǒng)和成像系統(tǒng)的系統(tǒng)中,且用于產(chǎn)生注射操作的至少一個參數(shù)。
32.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法,所述方法另外包括:使用所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型,估測患者的時間增強曲線,并至少部分地基于估測的時間增強曲線,確定注射操作的至少一個參數(shù)。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法,所述方法另外包括:使用在注射診斷性造影劑的過程中的時間增強曲線來更新模型,并改變注射操作的至少一個參數(shù)。
34.一種系統(tǒng),其包括用于確定注射操作的至少一個參數(shù)的參數(shù)產(chǎn)生系統(tǒng),所述參數(shù)產(chǎn)生系統(tǒng)包括用于模型化注射進患者體內(nèi)的造影劑的傳輸?shù)纳韺W基礎(chǔ)上的藥代動力學模型,所述模型包括:外周靜脈室中的至少一個非線性飽和術(shù)語,穿過至少一個隔室的至少一個可構(gòu)建的運輸延遲術(shù)語,或用于模型化血液的體積流率及其對造影劑注射停止以后造影劑的傳輸?shù)挠绊懙母倪M。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的系統(tǒng),其中所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型是可離散化的。
36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的系統(tǒng),其中所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型的至少一個參數(shù)至少部分地從患者的至少一條時間增強曲線來確定。
37.根據(jù)權(quán)利要求34所述的系統(tǒng),其中降低所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型的階數(shù)。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的系統(tǒng),其中所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型的至少一個參數(shù)至少部分地從患者的至少一條時間增強曲線來確定。
39.根據(jù)權(quán)利要求34所述的系統(tǒng),所述系統(tǒng)另外包括:用于模型化注射進患者體內(nèi)的造影劑的傳輸?shù)姆菂?shù)模型。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的系統(tǒng),其中所述非參數(shù)模型是至少部分地基于截短的奇異值分解(tSVD)解卷積技術(shù)。
41.根據(jù)權(quán)利要求34所述的系統(tǒng),其中使用基于所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型的最優(yōu)化方法,確定至少一個參數(shù)。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的系統(tǒng),其中所述最優(yōu)化方法是約束最優(yōu)化方法。
43.根據(jù)權(quán)利要求39所述的系統(tǒng),其中使用基于所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型或所述非參數(shù)模型中的至少一個的最優(yōu)化方法,確定至少一個參數(shù)。
44.根 據(jù)權(quán)利要求39所述的系統(tǒng),其中所述非參數(shù)模型至少部分地基于患者的目標區(qū)域的至少一條時間增強曲線。
全文摘要
一種系統(tǒng)包括用于確定注射操作的至少一個參數(shù)(例如,注射方案參數(shù)或成像系統(tǒng)參數(shù))的參數(shù)產(chǎn)生系統(tǒng),所述參數(shù)產(chǎn)生系統(tǒng)包括用于模型化注射進患者體內(nèi)的造影劑的傳輸?shù)纳韺W基礎(chǔ)上的藥代動力學模型,所述模型包括外周靜脈室中的至少一個非線性飽和術(shù)語,穿過至少一個隔室的至少一個可構(gòu)建的運輸延遲術(shù)語,或用于模型化血液的體積流率及其對造影劑注射停止以后造影劑的傳輸?shù)挠绊懙母倪M。所述生理學基礎(chǔ)上的藥代動力學模型可以例如是可離散化的。
文檔編號A61K49/04GK103221071SQ201180036178
公開日2013年7月24日 申請日期2011年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月24日
發(fā)明者J·F·卡拉富特 申請人:梅德拉公司
網(wǎng)友詢問留言 已有0條留言
  • 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點贊!
1