專利名稱：用于動態(tài)的、對比度增強的成像研究的似合理的參考曲線的制作方法
用于動態(tài) 的、對比度增強的成像研究的似合理的參考曲線本申請涉及用于執(zhí)行動態(tài)的、對比度增強的成像研究的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)和方法， 并且，更具體地，涉及用于確定在執(zhí)行動態(tài)的、對比度增強的成像研究中使用的似合理 (plausible)的參考信息的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)和方法。功能性成像是一種通過使用醫(yī)學(xué)成像模態(tài)而檢測或測量某個組織或器官內(nèi)的代謝、血流、區(qū)域化學(xué)成分以及吸收的變化的方法。這樣的醫(yī)學(xué)成像模態(tài)包括計算機斷層攝影 (CT)系統(tǒng)、磁共振(MR)系統(tǒng)、正電子發(fā)射斷層攝影系統(tǒng)(PET)以及單光子發(fā)射計算機斷層攝影(SPECT)系統(tǒng)。在功能性成像期間，常常使用造影劑。在醫(yī)學(xué)成像中，造影劑是用于增強身體內(nèi)的結(jié)構(gòu)或流體的對比度的物質(zhì)。以該方式，在功能性成像中使用動態(tài)的、對比度增強的研究，例如檢測腦中的缺血或腫瘤中的血液灌注和滲透性。在這樣的研究期間，在采集時期期間，重復(fù)地采集感興趣組織的圖像，以觀察隨著時間的造影劑的動態(tài)。能夠分析感興趣組織內(nèi)的造影劑的時間濃度曲線TCC(t)，以確定局部血量、灌注的血流或血流穿過受損害的血管壁的滲透速率。定量分析需要參考信息，以確定造影劑的動態(tài)。時間參考和容量參考常常用于提供參考信息。時間參考顯示遞送至感興趣組織的造影劑的動態(tài)，一般由動脈輸入函數(shù)AIF(t)表示。容量參考顯示穿過感興趣組織的造影劑的容量，一般從靜脈流出函數(shù)VOF (t)確定。時間濃度曲線，特別是參考曲線AIF (t)和VOF (t)，只有在不具有部分容量退化或具有最小的部分容量退化的解剖固定點處顯示造影劑濃度的情況下才有效。來自動態(tài)研究的功能性分析的結(jié)果嚴(yán)重受到被偽影損害的參考曲線的影響。偽影是在醫(yī)學(xué)圖像中看到的組織結(jié)構(gòu)的錯誤表示。偽影可能由例如數(shù)據(jù)采集錯誤引起，所述數(shù)據(jù)采集錯誤例如為由于成像過程期間的運動導(dǎo)致的那些錯誤。由于采集時間一般在45秒至幾分鐘的范圍內(nèi)，因而運動偽影成為醫(yī)學(xué)圖像中的質(zhì)量退化的主要原因。這些運動偽影可能由生理運動(例如， 在呼吸循環(huán)期間的肝的變形)和無意識的運動(例如，對于難以獲得患者依從性的急性中風(fēng)的灌注研究中的頭部運動)。鑒于上面所述，總發(fā)明構(gòu)思包含在諸如運動偽影的偽影存在的情況下提供有效的 TCC的綜合方法。另外，公開了用于確定在執(zhí)行動態(tài)的、對比度增強的成像研究中使用的似合理的參考曲線的系統(tǒng)和方法。根據(jù)一個示范性實施例的圖像處理系統(tǒng)能夠從圖像數(shù)據(jù)確定諸如時間濃度曲線 (TCC)的有效參考信息。該圖像處理系統(tǒng)包括計算機，該計算機接收隨著時間采集的具有一系列圖像掃描的形式的圖像數(shù)據(jù)，圖像掃描關(guān)于被施予造影劑的患者的感興趣區(qū)域。該計算機使用選擇邏輯來處理圖像掃描并自動地選擇位置，在該位置處，將觀察到的參考信息與建模的參考信息相比較，以獲得似合理的參考信息。在一個示范性實施例中，計算機提供顯示所觀察到的參考信息和所建模的參考信息的圖形用戶界面(GUI)。GUI允許用戶回顧所觀察到的參考信息和所建模的參考信息的比較，并與其交互(例如，改變所顯示的參考信息的范圍)。能夠基于患者特異性信息、病理特異性信息和/或采集特異性信息中的至少一個調(diào)整所建模的參考信息。例如，所建模的參考信息能夠說明造影劑的特性、造影劑的注射部
4位的位置以及將被成像的感興趣區(qū)域。根據(jù)一個示范性實施例的圖像處理系統(tǒng)包括用于配準(zhǔn)圖像掃描以補償運動的配準(zhǔn)邏輯。圖像掃描包括通過隨著時間對視場(例如，聚焦于感興趣區(qū)域上)成像以獲得第一圖像數(shù)據(jù)而獲得的圖像數(shù)據(jù)。重建該第一圖像數(shù)據(jù)，以獲得具有第一切片厚度和第一切片距離(例如，高分辨率、薄切片)的第一數(shù)據(jù)集。這些薄切片能夠具有例如1至2mm的厚度。第一數(shù)據(jù)集包括從相同的視場獲得的圖像數(shù)據(jù)。該圖像數(shù)據(jù)經(jīng)受患者運動。因此， 由配準(zhǔn)邏輯配準(zhǔn)第一數(shù)據(jù)集，以補償在視場內(nèi)發(fā)生的第一圖像數(shù)據(jù)中的運動。例如，基于感興趣區(qū)域中不受造影劑影響的解剖特征而配準(zhǔn)圖像掃描。一旦配準(zhǔn)，就能夠?qū)⒌谝粩?shù)據(jù)集用于形成具有第二切片厚度和第二切片距離(例如，厚切片)的第二數(shù)據(jù)集。這些厚切片能夠具有例如5至IOmm的厚度。在該第二數(shù)據(jù)集上執(zhí)行功能性分析(例如，灌注分析)。此外，選擇邏輯(下面描述)能夠從第一數(shù)據(jù)集或第二數(shù)據(jù)集獲得似合理的參考信息。相反地，對于常規(guī)的灌注分析，典型地僅利用單個數(shù)據(jù)集和單個切片厚度(例如， 厚切片)。尤其是，典型地在厚切片上執(zhí)行配準(zhǔn)，而不重建薄切片。根據(jù)一個示范性實施例的圖像處理系統(tǒng)包括用于確定似合理的參考信息是否包括運動偽影的校正邏輯。如果校正邏輯確定似合理的參考信息包括運動偽影，那么，校正邏輯執(zhí)行以下中的一個拒絕似合理的參考信息和修改似合理的參考信息以說明運動偽影。 可以通過使用以下中的至少一個而實現(xiàn)這樣的校正所觀察到的參考信息的有效部分和來自所建模的參考信息的知識。根據(jù)一個示范性實施例的方法從圖像數(shù)據(jù)確定諸如參考時間濃度曲線(TCC)的似合理的參考信息。該方法包括采集具有在一段時間進行的一系列圖像掃描的形式的圖像數(shù)據(jù)，圖像掃描關(guān)于被施予造影劑的患者的感興趣區(qū)域。該方法還包括將圖像掃描與共同的坐標(biāo)系配準(zhǔn)。根據(jù)該方法，處理圖像掃描，以將來自圖像掃描的所觀察到的參考信息與建模的參考信息相比較，以獲得似合理的參考信息。然后，該方法確認(rèn)似合理的參考信息不包括運動偽影。如果確定似合理的參考信息包括運動偽影，那么，使用所觀察到的參考信息的有效部分和來自所建模的參考信息的知識中的至少一個來修改似合理的參考信息或拒絕似合理的參考信息。根據(jù)一個示范性實施例的計算機程序產(chǎn)品，包括具有包含在其中的計算機可讀程序代碼的計算機可用介質(zhì)，該計算機可讀程序代碼適于被執(zhí)行以實現(xiàn)從圖像數(shù)據(jù)確定諸如時間濃度曲線(TCC)的似合理的參考信息的方法，該圖像數(shù)據(jù)具有在一段時間進行的一系列圖像掃描的形式，圖像掃描關(guān)于被施予造影劑的患者的感興趣區(qū)域。該方法包括將圖像掃描與共同的坐標(biāo)系配準(zhǔn)。根據(jù)該方法，處理圖像掃描，以將來自圖像掃描的觀察到的參考信息與建模的參考信息相比較，以獲得似合理的參考信息。然后，該方法確認(rèn)似合理的參考信息不包括運動偽影。如果確定似合理的參考信息包括運動偽影，那么，使用所觀察到的參考信息的有效部分和來自所建模的參考信息的知識中的至少一個來修改似合理的參考信息或拒絕似合理的參考信息。從以下示范性實施例的詳細描述，從權(quán)利要求書并從附圖中，總發(fā)明構(gòu)思的更進一步的優(yōu)勢、特征和/或方面將變得更容易顯而易見。本發(fā)明可以采取各種部件和部件布置的形式，并且，可以采取各種步驟和步驟安排的形式。附圖僅出于圖解說明在本文中公開的示范性實施例的目的，并不意在限制本發(fā)明。

圖1是根據(jù)一個示范性實施例的用于確定似合理的參考曲線的系統(tǒng)；圖2A是顯示根據(jù)一個示范性實施例的動脈TCC的圖表，其中，觀察到的曲線(實線)與擬合模型曲線(虛線)一起顯示；圖2B是顯示根據(jù)一個示范性實施例的靜脈TCC的曲線圖，其中，觀察到的曲線 (實線)與擬合模型曲線(虛線)一起顯示；圖3是根據(jù)一個示范性實施例的腦的橫向切片的圖像，其中，基于建模結(jié)果和觀察結(jié)果之間的相似性的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)用于針對腦灌注應(yīng)用而自動地尋找參考靜脈；圖4是根據(jù)一個示范性實施例的確定似合理的參考曲線的方法。雖然總發(fā)明構(gòu)思容許許多不同形式的實施例，但在附圖中顯示并且在本文中詳細描述其特定實施例，并且將理解本公開被認(rèn)為是總發(fā)明構(gòu)思的原理的例證。因此，并不旨在將總發(fā)明構(gòu)思限于在本文中圖解說明的特定實施例。在圖1中顯示根據(jù)一個示范性實施例的用于確定在執(zhí)行動態(tài)的、對比度增強的成像研究中使用的似合理的參考曲線的系統(tǒng)100。系統(tǒng)100包括一個或多個計算機部件。如在本文中所使用的，“計算機部件”包括但不限于計算機相關(guān)的實體，硬件、固件、軟件或以上的組合或者執(zhí)行的軟件。例如，計算機部件能夠是，但不限于，處理器、對象、可執(zhí)行、處理器上運行的過程、執(zhí)行線程、程序以及計算機。經(jīng)由圖解說明，在服務(wù)器計算機上運行的應(yīng)用和服務(wù)器計算機這兩者都能夠是計算機部件。一個或多個計算機部件能夠在執(zhí)行過程或線程內(nèi)，并且，計算機部件能夠定位在一個計算機上或分布在兩個或更多個計算機之間。當(dāng) “計算機部件”是指計算機時，它也能夠包含用于與計算機接口連接的各種外圍設(shè)備(例如， 輸入設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲設(shè)備、顯示設(shè)備等)。系統(tǒng)100還能夠包括由計算機部件實現(xiàn)或與計算機部件接口連接的邏輯。如在本文中所使用的，“邏輯”包括，但不限于，硬件、固件、軟件或每個的組合，以執(zhí)行功能或動作或者引起功能或動作由另一個部件執(zhí)行。例如，基于期望的應(yīng)用或需要，邏輯可以包括軟件控制的微處理器、諸如專用集成電路(ASIC)的離散邏輯或其他編程邏輯設(shè)備。邏輯也可以完全地體現(xiàn)為軟件。在系統(tǒng)100中，計算機部件102與圖像采集設(shè)備或源104(例如，與用于功能性成像的成像模態(tài)相對應(yīng))接口連接或要進行數(shù)據(jù)通信。成像采集設(shè)備104能夠是例如CT掃描器。圖像采集設(shè)備104能夠隨著時間而采集患者110的感興趣區(qū)域108的多個圖像(例如，切片)的圖像數(shù)據(jù)106。在圖像采集設(shè)備104對圖像數(shù)據(jù)106的采集之前或期間，可以將造影劑(未顯示)施予至患者110，以便遞送(例如，經(jīng)由患者的循環(huán)系統(tǒng))至感興趣區(qū)域 108。計算機部件102還與數(shù)據(jù)存儲設(shè)備112接口連接或進行數(shù)據(jù)通信。計算機部件 102能夠?qū)?shù)據(jù)存儲至數(shù)據(jù)存儲設(shè)備112并從數(shù)據(jù)存儲設(shè)備112檢索數(shù)據(jù)。計算機部件102包括配準(zhǔn)邏輯114、選擇邏輯116以及校正邏輯118，或者，與配準(zhǔn)邏輯114、選擇邏輯116以及校正邏輯118接口連接或進行數(shù)據(jù)通信。配準(zhǔn)邏輯114將隨著時間而采集的圖像數(shù)據(jù)106的量(volume)與共同的坐標(biāo)系配準(zhǔn)。能夠根據(jù)隨后的功能性分析的特定要求來調(diào)整配準(zhǔn)過程。選擇邏輯116自動地選擇圖像數(shù)據(jù)106內(nèi)的似合理的位置，以便確定參考信息，例如，諸如參考TCC的參考曲線。選擇過程可以基于來自各位置的這樣的成像數(shù)據(jù)與建模的似合理的參考信息的期望之間匹配的緊密程度。能夠基于患者特異性信息、病理特異性信息和/或采集特異性信息而調(diào)整建模的期望。其后，校正邏輯118 修改或拒絕選定的似合理的參考曲線的組內(nèi)仍然受到例如運動偽影的損害的個體樣本。配準(zhǔn)邏輯114、選擇邏輯116和/或校正邏輯118能夠?qū)崿F(xiàn)為單獨的邏輯或集成的邏輯。從隨著時間掃描視場(例如，聚焦于感興趣區(qū)域上)生成的圖像數(shù)據(jù)106用于生成包括一系列相對較薄的(例如，1至2mm)圖像“切片”的第一數(shù)據(jù)集。然后，由配準(zhǔn)邏輯 114配準(zhǔn)第一數(shù)據(jù)集，以補償圖像數(shù)據(jù)106中的運動偽影。一旦配準(zhǔn)，就將第一數(shù)據(jù)集用于形成包括通過組合若干個經(jīng)配準(zhǔn)的薄切片而形成的相對較厚的(例如，5至IOmm)切片的第二數(shù)據(jù)集。配準(zhǔn)邏輯114在使用薄切片來形成較厚的切片之前配準(zhǔn)薄切片，以便避免或減少否則由薄切片中的運動偽影導(dǎo)致的掃描中的諸如動脈網(wǎng)的特征的混合和拖尾效應(yīng)。然后，能夠?qū)⑤^厚的切片用于功能性分析(例如，灌注分析)。較厚的切片例如減少否則將會是大量的數(shù)據(jù)并提高具有低灌注值的區(qū)域中的造影劑的信噪水平。如上面所注意到的，計算機部件102能夠接收由圖像采集設(shè)備104隨著時間采集的一系列掃描(即，圖像數(shù)據(jù)106)。掃描是關(guān)于患者110的感興趣區(qū)域108，例如腦、肝或其部分的掃描。由于在不同的時間采集掃描，因而包括圖像數(shù)據(jù)106的掃描可以顯示視場中的感興趣對象及其運動。因此，圖像數(shù)據(jù)106的配準(zhǔn)變換不同的掃描，從而補償該運動。由于圖像數(shù)據(jù)106隨著時間的變化，以及針對灌注分析而優(yōu)化的切片厚度，掃描的配準(zhǔn)可能是有挑戰(zhàn)性的，所述圖像數(shù)據(jù)106隨著時間的變化即是，由于衰減的造影劑的到達、流入和洗出導(dǎo)致。通常，配準(zhǔn)邏輯114實現(xiàn)適應(yīng)于該任務(wù)的配準(zhǔn)過程或算法。以該方式，計算機部件102使用配準(zhǔn)邏輯114來配準(zhǔn)圖像數(shù)據(jù)106，以便進行動態(tài)的、對比度增強的圖像研究。配準(zhǔn)過程可以基于感興趣區(qū)域108中不受造影劑到達的影響的(并且，因而，圖像數(shù)據(jù)106中的)可得到的解剖特征。例如，在腦灌注掃描中，能夠首先分割顱骨。然后，顱骨能夠用作對配準(zhǔn)過程的輸入，而在配準(zhǔn)過程期間不考慮衰減的腦組織。然而，在某些情況下，感興趣區(qū)域108未提供不受造影劑影響的足夠的圖像數(shù)據(jù) 106。一個示例是肝的灌注掃描。在這樣的情況下，灌注過程能夠使用相似性度量，其能夠魯棒地處理全局和局部衰減隨著時間的變化。兩個時間點的圖像數(shù)據(jù)的互信息或兩個時間點的圖像數(shù)據(jù)的不同的圖像的直方圖的熵是能夠在配準(zhǔn)過程中使用的相似性度量的示例。接下來，計算機部件102能夠使用選擇邏輯116來從圖像數(shù)據(jù)106中的任何位置 (例如，第一數(shù)據(jù)集或第二數(shù)據(jù)集)讀取TCC。然而，很可能僅幾個位置適合于提供似合理的參考TCC，也許甚至數(shù)據(jù)中的個體體素。因而，選擇邏輯116實現(xiàn)在運動偽影和其他圖像質(zhì)量問題存在的情況下確保參考曲線的似合理性的自動化選擇過程或算法。選擇邏輯116基于與理想的或模型曲線的相似性而確定圖像數(shù)據(jù)106中的觀察到的曲線的似合理性。例如，如在圖2A和2B中所顯示的，可以基于與模型TCC 204或214的相似性而確定圖像數(shù)據(jù)106中觀察到的TCC202或212的似合理性。能夠基于與觀察的最可能的擬合而生成個體模型曲線。在一個示范性實施例中，根據(jù)另外的外部信息進一步調(diào)整模型曲線。以該方式，能夠使用基于圖像的和/或不基于圖像的信息來進一步微調(diào)模型曲線。
如上面所注意到的，計算機部件102能夠包括用于顯示所觀察到的TCC (例如，TCC 202或212)和模型TCC(例如，TCC 204或214)的⑶I。以該方式，用戶能夠回顧所觀察到的TCC和與其相比較的模型TCC。此外，GUI能夠允許用戶與所觀察到的TCC和/或模型 TCC交互。經(jīng)由示例，在針對腦灌注分析的基于模型檢測參考動脈和靜脈的背景下描述自動化選擇過程。根據(jù)一個示范性實施例，基于下面的似合理的TCC的預(yù)期特性來定義諸如204 或214的模型曲線(1)在造影劑的主要團劑到達之前未觀察到衰減；(2)曲線單調(diào)地上升至其峰；(3)曲線起初以與上升側(cè)相似的速率衰減(對稱的主要團劑)；以及⑷曲線然后緩慢地衰減返回至大約初始的基線(造影劑的擴散)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將意識到，能夠使用少于或多于這些特性以及不同的特性來定義模型曲線。在一個示范性實施例中，通過檢測團劑到達時間(BAT)、半峰到達時間(HPAT)、 半峰衰減時間(HPDT)、峰值時間(TTP)以及針對特定的造影劑、注射部位以及感興趣區(qū)域 108的最終基線升高而生成個體模型曲線。根據(jù)例如上面所提到的度量(例如，BAT、HPAT、 HPDT、TTP以及最終基線升高，作為針對觀察到的曲線而提取的定量特征)，修改這些值，來提升對稱性、向下衰減返回至基線等。通常，度量是曲線的任何定量特征和使曲線更對稱、 讓曲線向下衰減以更接近基線或讓時間點和觀察到的濃度值更好地反映期望的且預(yù)期的特征的對曲線的相應(yīng)的修改。經(jīng)擬合的模擬曲線與來自圖像數(shù)據(jù)106的所觀察到的曲線之間的比較提供作為差異曲線(即，模型和觀察之間的不一致)下的面積和所觀察到的曲線下的面積的比的質(zhì)量度量。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將意識到，該比只是示例，并且，能夠使用反映曲線之間的滿意的匹配的任何其他質(zhì)量度量。使用質(zhì)量度量，檢測提供似合理的參考曲線的血管。例如，如在圖2A中所看到的，通過將觀察到的曲線202與適當(dāng)?shù)哪Ｐ颓€204相比較而評價動脈，以確定動脈是否提供似合理的參考TCC。出于圖解說明的目的，所觀察到的曲線202 (實線)和模型曲線204(虛線)示出為在圖表206上繪制，該圖表具有表示亨氏單位的y軸208和表示時間(以秒為單位)的χ軸210。如果計算機部件102(使用選擇邏輯116)基于預(yù)定義的相似性或質(zhì)量度量而確定所觀察到的曲線202充分地符合模型曲線204，那么，所觀察到的曲線202(與動脈相對應(yīng))被選作似合理的參考TCC。相似地，如在圖2B中所看到的，通過將觀察到的曲線212與適當(dāng)?shù)哪Ｐ颓€214 相比較而評價靜脈，以確定靜脈是否提供似合理的參考TCC。出于圖解說明的目的，所觀察到的曲線212(實線)和模型曲線214(虛線)示出為在圖表216上繪制，該圖表具有表示亨氏單位的y軸218和表示時間(以秒為單位)的χ軸220。如果計算機部件102 (使用選擇邏輯116)基于預(yù)定義的相似性或質(zhì)量度量而確定所觀察到的曲線212充分地符合模型曲線214，那么，所觀察到的曲線212(與靜脈相對應(yīng))被選作似合理的參考TCC。根據(jù)一個示范性實施例，能夠通過使用預(yù)定義的相似性或質(zhì)量度量來確定針對腦灌注應(yīng)用的參考靜脈，所述相似性或質(zhì)量度量基于確定例如202或212的觀察到的曲線和例如204或214的建模曲線之間的相似性，以及所觀察到的曲線下的面積(即，造影劑量)。 在圖像數(shù)據(jù)106的經(jīng)處理的切片中作為暗體素而出現(xiàn)的某些體素由于應(yīng)用相似性或質(zhì)量度量而接收最高值。如在圖3中所顯示的，切片300包括接收最高值且因而在圖像上看起來暗的上矢狀竇和Galen靜脈區(qū)域中的體素。例如，暗點302表示穿過(即，定向為垂直于)切片300而延伸的血管，而暗線304表示沿著切片300延伸(即，定向為與切片300 —致) 的血管。這些血管中的一個或多個能夠被認(rèn)為是候選的似合理的參考血管。在選擇過程中，諸如204或214的建模曲線和諸如202或212的觀察到的曲線僅在實際上滿足諸如上面所給出的那些期望的定義的期望時才匹配。對于具有任意形狀的曲線，所檢測的特性(例如，BAT、HPAT、HPDT、TTP)不能用于生成與觀察相似的有效的模型。 因此，使用一組不同的標(biāo)準(zhǔn)來針對造影劑、注射部位以及感興趣區(qū)域108進一步描述預(yù)期的曲線。如上面所注意到的，還能夠例如基于外部可得到的非圖像信息而調(diào)整模型。這樣的非圖像信息可以包括例如造影劑注射器設(shè)置，如造影劑的濃度和總量、注射的持續(xù)時間、 從注射至開始圖像采集的延遲等。非圖像信息還可以包括關(guān)于心臟狀況的基本信息，如心率、血壓或心臟輸出。該另外的信息能夠用于定義造影劑的預(yù)期的到達時間和AIF中的峰增強。如果在先前注射造影劑之后采集灌注掃描(例如，遵循CTA或定時測試掃描)，那么， 在這些先前的掃描中觀察到的造影劑的動態(tài)能夠進一步驅(qū)動參考血管檢測。例如上面所描述的自適應(yīng)配準(zhǔn)過程和智能參考選擇過程應(yīng)當(dāng)選擇到可得到的最佳參考曲線。然而，即使由這些過程得到的參考曲線可能仍然呈現(xiàn)運動偽影。例如，咳嗽的強烈運動可能導(dǎo)致腦和/或肝灌注掃描中的不可用的畫面。因而，校正邏輯118實現(xiàn)用于在候選的參考TCC中檢測殘余的、分離的運動偽影的校正過程或算法。能夠例如通過對在配準(zhǔn)過程中使用的優(yōu)度(goodness)度量的詳細分析或通過所測量的參考曲線與其最佳擬合模型表示的比較而檢測這些運動偽影。能夠通過使用所觀察到的曲線的有效部分和/或來自模型曲線的知識在曲線受影響的部分上進行插值而容易地針對分離的運動偽影校正具有那些偽影的TCC樣本。當(dāng)所有圖像數(shù)據(jù)106且不僅候選的參考TCC受到分離的運動偽影的影響時，那么，能夠?qū)⑹苡绊懙臅r間點的所有圖像數(shù)據(jù)106從分析中去除或以合理的、插值的近似代替。在一個示范性的實施例中，校正過程包括局部運動補償。對于被運動破壞的時間點，能夠在參考血管的附近執(zhí)行局部配準(zhǔn)，以確保從固定的解剖結(jié)構(gòu)提取似合理的參考 TCC。在一個示范性實施例中，計算機部件102與圖像采集設(shè)備104集成或接口連接，以形成掃描器控制臺。配準(zhǔn)過程、選擇過程和/或校正過程均在相同的掃描器控制臺執(zhí)行(例如，以在緊急環(huán)境下節(jié)省時間)。在其他示范性實施例中，計算機部件102是臨床工作站或連接至網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器或者運行例如灌注分析的臨床工作站的網(wǎng)絡(luò)客戶端計算機。配準(zhǔn)過程、 選擇過程和/或校正過程在工作站或客戶端執(zhí)行。在又一示范性實施例中，配準(zhǔn)過程、選擇過程和/或校正過程利用分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，例如圖片存檔及通信系統(tǒng)(PACS)。在圖4中顯示根據(jù)一個示范性實施例的確定在執(zhí)行動態(tài)的、對比度增強的成像研究中使用的似合理的參考曲線的方法400。作為初始步驟402，將造影劑施予至患者，以遞送至感興趣區(qū)域，例如腦或肝。遞送常常涉及將造影劑通過患者的循環(huán)系統(tǒng)而運輸至感興趣區(qū)域。然后，在步驟404中，方法400包括采集橫跨一段時間、即采集時間的感興趣區(qū)域的一系列圖像(例如，圖像數(shù)據(jù))。在圖像數(shù)據(jù)采集期間，造影劑在患者的血流中流動通過感興趣區(qū)域。由于在不同的時間采集掃描，因而表示所采集的圖像數(shù)據(jù)的掃描可以顯示視場中感興趣對象及其運動。如上面所注意到的，初始地重建圖像數(shù)據(jù)，以獲得具有第一切片厚度和第一切片距離(例如，高分辨率、薄切片)的第一數(shù)據(jù)集。這些薄切片能夠具有例如1至 2mm的厚度。第一數(shù)據(jù)集包括從相同的視場獲得并經(jīng)受患者運動的圖像數(shù)據(jù)。因此，在步驟406中，配準(zhǔn)第一數(shù)據(jù)集，以補償在視場內(nèi)發(fā)生的運動。例如，基于感興趣區(qū)域中不受造影劑影響的解剖特征而配準(zhǔn)圖像掃描。一旦配準(zhǔn)，就能夠?qū)⒌谝粩?shù)據(jù)集用于形成具有第二切片厚度和第二切片距離(例如，厚切片)的第二數(shù)據(jù)集。這些厚切片能夠具有例如5至IOmm的厚度。厚切片非常適合于功能性分析(例如，灌注分析)。在步驟408中，處理掃描(例如，第一數(shù)據(jù)集或第二數(shù)據(jù)集)，以確定候選參考信息 (例如，諸如TCC的曲線)。該確定在運動偽影和其他圖像質(zhì)量問題存在的情況下測量參考曲線的似合理性。尤其是，處理掃描，以基于與理想的或模型曲線的相似性來確定觀察到的曲線的似合理性，例如在如圖2A和2B中顯示的。能夠基于與觀察的可能的最佳擬合而生成個體模型曲線。在一個示范性實施例中，進一步根據(jù)另外的外部信息調(diào)整模型曲線。以該方式，能夠使用基于圖像的和/或不基于圖像的信息來進一步微調(diào)模型曲線。如上面所注意到的，根據(jù)一個示范性實施例，基于下面的似合理的TCC的預(yù)期特性定義模型曲線(1)在造影劑的主要團劑到達之前未觀察到衰減；( 曲線單調(diào)地上升至其峰；(3)曲線起初以與上升側(cè)相似的速率衰減(對稱的主要團劑)；以及⑷曲線然后緩慢地衰減返回至大約初始的基線(造影劑的擴散)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將意識到，能夠使用少于或多于這些特性以及不同的特性來定義模型曲線。在一個示范性實施例中，通過檢測團劑到達時間(BAT)、半峰到達時間(HPAT)、半峰衰減時間(HPDT)、峰值時間(TTP)以及針對特定的造影劑、注射部位以及感興趣區(qū)域的最終基線升高而生成個體模型曲線。根據(jù)例如上面所提到的度量修改這些值，來提升對稱性、向下衰減返回至基線等。通常，度量是曲線的任何定量特征和使曲線更對稱、讓曲線向下衰減以更接近基線或讓時間點和觀察到的濃度值更好地反映期望的且預(yù)期的特征的對曲線的相應(yīng)的修改。經(jīng)擬合的模擬曲線與所觀察到的曲線之間的比較提供作為差異曲線(即，模型和觀察之間的不一致)下的面積和所觀察到的曲線下的面積的比的質(zhì)量度量。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將意識到，該比只是示例，并且，能夠使用反映曲線之間的滿意的匹配的任何其他質(zhì)量度量。使用質(zhì)量度量，檢測提供似合理的參考曲線的血管。在步驟408中，建模曲線和觀察到的曲線僅在實際上滿足諸如上面所給出的那些期望的定義的期望時才匹配。對于具有任意形狀的曲線，所檢測的特性(例如，BAT、HPAT、 HPDT、TTP)不能用于生成與觀察相似的有效的模型。因此，使用一組不同的標(biāo)準(zhǔn)來針對造影劑、注射部位以及感興趣區(qū)域進一步描述預(yù)期的曲線。如上面所注意到的，還能夠例如基于外部可得到的非圖像信息而調(diào)整模型，非圖像信息例如是注射器設(shè)置或關(guān)于患者的心臟狀況的基本信息。該另外的信息能夠用于定義造影劑的預(yù)期的到達時間和AIF中的峰增強。 如果在先前注射造影劑之后采集灌注掃描(例如，遵循CTA或定時測試掃描)，那么，在這些先前的掃描中觀察到的造影劑的動態(tài)能夠進一步驅(qū)動參考血管檢測。一旦處理掃描以確定包括一個或多個候選似合理的參考曲線的一組，候選的參考曲線中的某些可能仍然呈現(xiàn)運動偽影(例如，咳嗽的強烈運動可能導(dǎo)致腦和/或肝灌注掃描中的不可用的畫面)。因此，在步驟410中，校正該組候選的似合理的參考曲線，以形成包括一個或多個似合理的參考曲線的一組。該校正涉及在候選的參考TCC中檢測殘余的、分離的運動偽影。能夠例如通過對在配準(zhǔn)過程中使用的優(yōu)度(goodness)度量的詳細分析或通過所測量的參考曲線與其最佳擬合模型表示的比較而檢測這些運動偽影。能夠通過使用所觀察到的曲線的有效部分和/ 或來自模型曲線的知識在曲線受影響的部分上進行插值而容易地針對分離的運動偽影校正具有那些偽影的候選的TCC。當(dāng)所有圖像數(shù)據(jù)且不僅候選的參考TCC受到分離的運動偽影的影響時，那么，能夠?qū)⑹苡绊懙臅r間點的所有圖像數(shù)據(jù)106從分析中去除或以合理的、 插值的樣本代替。在一個示范性實施例中，步驟410中的細化或校正包括局部運動補償。對于被運動破壞的時間點，能夠在參考血管的附近執(zhí)行局部配準(zhǔn)，以確保從固定的解剖結(jié)構(gòu)提取似合理的參考TCC。作為步驟410中的細化的結(jié)果，獲得該組似合理的參考TCC，并且，該組似合理的參考TCC能夠在動態(tài)的、對比度增強的成像研究中使用。如上面所注意到的，作為方法400的一部分，可以在隨后將相對較薄的圖像切片 (例如1至2mm)重新格式化成更厚的(例如，5至IOmm)切片之前在相對較薄的圖像切片上執(zhí)行配準(zhǔn)406、選擇408和/或校正410，以便在成像研究中使用。鑒于上面所述，示范性系統(tǒng)100和示范性方法400圖解說明總發(fā)明構(gòu)思如何能夠用于提供一種用于提供有效的參考TCC的綜合策略，該有效的參考TCC能夠用于改進動態(tài)的、對比度增強的成像研究的有效性。經(jīng)由示例而給出特定實施例的以上說明書。從所給出的公開，本領(lǐng)域技術(shù)人員不僅理解總發(fā)明構(gòu)思和任何伴隨的優(yōu)勢，但還將發(fā)現(xiàn)對所公開的結(jié)構(gòu)和方法的明顯的各種改變和修改。因此，試圖覆蓋所有這樣的改變和修改，只要其屬于如由所附權(quán)利要求書及其等價物所定義的總發(fā)明構(gòu)思的精神和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種圖像處理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 計算機，其中，所述計算機接收隨著時間采集的多個圖像掃描，所述圖像掃描關(guān)于被施予造影劑的患者的感興趣區(qū)域；并且其中，所述計算機使用選擇邏輯來處理所述圖像掃描并自動地選擇位置，在所述位置處，將觀察到的參考信息與建模的參考信息相比較，以獲得似合理的參考信息。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，基于患者特異性信息、病理特異性信息和采集特異性信息中的至少一個而調(diào)整所建模的參考信息。
3.如權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其中，所觀察到的參考信息包括表示觀察到的曲線的時間濃度曲線；并且其中，所建模的參考信息包括表示模型曲線的時間濃度曲線。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述模型曲線具有以下特性(a)在所述造影劑的主要團劑到達之前未觀察到衰減；(b)所述模型曲線從基線單調(diào)地上升至其峰；(C)所述模型曲線起初以與所建模的曲線上升的速率相似的速率衰減；以及(d)所述模型曲線然后隨著所述造影劑的擴散緩慢地衰減返回至所述基線附近。
5.如權(quán)利要求3或4所述的系統(tǒng)，其中，通過檢測團劑到達時間、半峰到達時間、半峰衰減時間、達峰時間以及針對所述造影劑的最終基線升高中的至少一個而生成所述模型曲線。
6.如權(quán)利要求3、4或5所述的系統(tǒng)，其中，所述模型曲線說明所述造影劑的特性、所述造影劑的注射部位的位置以及所述患者的所述感興趣區(qū)域。
7.如前述權(quán)利要求中的任一項所述的系統(tǒng)，其中，基于非圖像信息而調(diào)整所述模型曲線。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述非圖像信息是關(guān)于所述患者的信息。
9.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述選擇邏輯測量所觀察到的曲線和相應(yīng)的模型曲線之間的相似性。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述選擇邏輯將相似性度量確定為與所觀察到的曲線和所述模型曲線之間的不一致的量相對應(yīng)的差異曲線下的面積和所觀察到的曲線下的面積的比。
11.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述計算機使用配準(zhǔn)邏輯來補償所述圖像掃描中的運動。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，基于所述感興趣區(qū)域中不受所述造影劑的影響的至少一個解剖特征而配準(zhǔn)所述圖像掃描。
13.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述圖像掃描用于重建具有第一切片厚度的第一數(shù)據(jù)集；其中，所述配準(zhǔn)邏輯配準(zhǔn)所述第一數(shù)據(jù)集，以補償所述第一數(shù)據(jù)集中的運動；并且其中，所述第一數(shù)據(jù)集用于在配準(zhǔn)所述第一數(shù)據(jù)集之后形成具有第二切片厚度的第二數(shù)據(jù)集。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述第一切片厚度是1至2mm；并且其中，所述第二切片厚度是5至10mm。
15.如權(quán)利要求1或11所述的系統(tǒng)，其中，所述計算機使用校正邏輯來確定所述似合理的參考信息是否包括運動偽影，并且如果確定所述似合理的參考信息包括運動偽影，那么，所述校正邏輯執(zhí)行以下中的一個拒絕所述似合理的參考信息和修改所述似合理的參考信息。
16.如權(quán)利要求1、11或15所述的系統(tǒng)，還包括圖像采集設(shè)備，其中，所述計算機與所述圖像采集設(shè)備接口連接，并且其中，所述計算機從所述圖像采集設(shè)備接收所述圖像掃描。
17.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述計算機和所述圖像采集設(shè)備集成到控制臺掃描器中。
18.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，集成所述配準(zhǔn)邏輯、所述選擇邏輯以及所述校正邏輯。
19.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述計算機包括用于同時顯示所觀察到的參考信息和所建模的參考信息的圖形用戶界面。
20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中，所述圖形用戶界面允許用戶與所觀察到的參考信息和所建模的參考信息中的至少一個交互。
21.一種從圖像數(shù)據(jù)確定似合理的參考信息的方法，所述方法包括采集具有在一段時間進行的一系列圖像掃描的形式的所述圖像數(shù)據(jù)，所述圖像掃描關(guān)于被施予造影劑的患者的感興趣區(qū)域；將所述圖像掃描與共同的坐標(biāo)系配準(zhǔn)；處理所述圖像掃描，以將來自所述圖像掃描的觀察到的參考信息與建模的參考信息相比較，以獲得似合理的參考信息；以及確認(rèn)所述似合理的參考信息不包括運動偽影。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，還包括如果確定所述似合理的參考信息包括運動偽影，那么，執(zhí)行以下中的一個拒絕所述似合理的參考信息和修改所述似合理的參考信息。
23.一種計算機程序產(chǎn)品，包括具有包含在其中的計算機可讀程序代碼的計算機可用介質(zhì)，所述計算機可讀程序代碼適于被執(zhí)行以實現(xiàn)從圖像數(shù)據(jù)確定似合理的參考信息的方法，所述圖像數(shù)據(jù)具有在一段時間進行的一系列圖像掃描的形式，所述圖像掃描關(guān)于被施予造影劑的患者的感興趣區(qū)域，所述方法包括將所述圖像掃描與共同的坐標(biāo)系配準(zhǔn)；處理所述圖像掃描，以將來自所述圖像掃描的觀察到的參考信息與建模的參考信息相比較，以獲得似合理的參考信息；以及確認(rèn)所述似合理的參考信息不包括運動偽影。
24.如權(quán)利要求23所述的計算機程序產(chǎn)品，其中，所述方法還包括如果確定所述似合理的參考信息包括運動偽影，那么，執(zhí)行以下中的一個拒絕所述似合理的參考信息和修改所述似合理的參考信息。
全文摘要
綜合策略用于從圖像數(shù)據(jù)確定有效的參考時間濃度曲線(TCC)。圖像數(shù)據(jù)與針對被先前地施予造影劑的患者的感興趣區(qū)域而隨著時間采集的一系列圖像掃描相對應(yīng)。初始地將圖像掃描與共同的坐標(biāo)系配準(zhǔn)。然后，將圖像掃描中觀察到的潛在的參考TCC與建模的參考TCC相比較，以確定潛在的參考TCC是否為似合理的參考TCC。其后，評價任何似合理的參考TCC，以確定它們是否包含殘余的、分離的運動偽影。如果似合理的參考TCC不包括任何運動偽影，那么，似合理的參考TCC被認(rèn)為是有效的參考TCC。如果確定似合理的參考TCC包括運動偽影，那么，通過刪除運動偽影而將似合理的參考TCC修改為有效的參考TCC，或要不然就拒絕似合理的參考TCC。有效的參考TCC能夠用于改進動態(tài)的、對比度增強的成像研究的有效性。
文檔編號G06T7/00GK102395996SQ201080016306
公開日2012年3月28日 申請日期2010年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月13日
發(fā)明者I·C·卡爾森, J·布雷多諾, K·梅茨, M·奧爾謝夫斯基 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司