灌注成像的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 以下總體上涉及灌注成像，并且利用對(duì)計(jì)算機(jī)斷層攝影（CT)的具體應(yīng)用而得到 描述；然而，以下也適用于其他成像模態(tài)，所述其他成像模態(tài)包括磁共振成像（MRI)、正電 子發(fā)射斷層攝影（PET)、單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層攝影（SPECT)、超聲（US)和/或其他成像模 ??τ O
【背景技術(shù)】
[0002] CT灌注成像使用諸如碘造影劑的造影材料通過(guò)與器官和組織中的血流有關(guān)的成 像特性來(lái)提供功能信息。典型的灌注研宄要求針對(duì)若干不同時(shí)間點(diǎn)對(duì)感興趣體積的重復(fù)成 像，例如，相繼的掃描之間具有幾秒差異的3-30個(gè)重復(fù)掃描（例如，1至10秒每時(shí)間幀）。 在常見(jiàn)的灌注技術(shù)中，造影劑的藥團(tuán)被施予到患者的脈管系統(tǒng)中，并且在覆蓋造影劑藥團(tuán) 經(jīng)過(guò)感興趣區(qū)域中的組織的運(yùn)送的時(shí)期內(nèi)收集來(lái)自感興趣區(qū)域的圖像。
[0003] 隨時(shí)間推移的造影劑的局部濃度變化被用于分析生理參數(shù)。在臨床實(shí)踐中，利用 特殊的分析算法來(lái)對(duì)灌注圖像系列進(jìn)行定性檢驗(yàn)或量化評(píng)價(jià)是常見(jiàn)的。對(duì)于區(qū)域或每個(gè)體 素，量化結(jié)果可以包括對(duì)血流、血液體積、平均運(yùn)送時(shí)間、到達(dá)時(shí)間、滲透性、到峰值的時(shí)間、 峰值強(qiáng)度、最大梯度和/或其他參數(shù)的測(cè)量結(jié)果。對(duì)與許多腫瘤類(lèi)型和/或其他組織相關(guān) 的異質(zhì)組織的灌注成像常常造成對(duì)于準(zhǔn)確的灌注量化的挑戰(zhàn)。
[0004] 通過(guò)范例的方式，能夠使不同的組織成分在空間上糾纏在感興趣區(qū)域之內(nèi)，并且 因此，由于時(shí)間系列可以不是在空間上對(duì)齊的，因此即使是在動(dòng)態(tài)采集期間的細(xì)微患者或 器官運(yùn)動(dòng)也能夠引入顯著的分析誤差。一種將此減小的方法是使圖像平滑并且計(jì)算器官區(qū) 域的平均灌注值。另一種將此減小的方法是例如通過(guò)使用直方圖或分割技術(shù)來(lái)總體地分析 感興趣區(qū)域中的體素。遺憾的是，這樣的方法仍然不提供對(duì)異質(zhì)組織的灌注參數(shù)的綜合分 析。
[0005] 本文中描述的各方面解決了以上提到的問(wèn)題和其他問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 以下描述了用于分析4D圖像數(shù)據(jù)（即，對(duì)比度增強(qiáng)3D體積的時(shí)間系列）中的在空 間上糾纏的異質(zhì)組織的灌注特性的方法，在所述方法中，在空間上糾纏的組織成分被分開(kāi)， 并且生成并在視覺(jué)上呈現(xiàn)針對(duì)個(gè)體的組織成分的灌注圖。
[0007] 在一方面中，一種方法包括：獲得電子格式的4D數(shù)據(jù)集，其中，所述4D數(shù)據(jù)集包括 針對(duì)兩個(gè)或更多個(gè)時(shí)間幀的對(duì)比度增強(qiáng)灌注成像數(shù)據(jù)的體素的多個(gè)3D體積，并且所述3D 體積包括所述時(shí)間幀中的至少一個(gè)中的表示相同的感興趣區(qū)域中的至少兩個(gè)不同的組織 成分的數(shù)據(jù)；針對(duì)正被評(píng)估的每個(gè)時(shí)間幀生成針對(duì)正被評(píng)估的每個(gè)體素的所述不同的組織 成分中的每個(gè)的不同時(shí)間活動(dòng)曲線點(diǎn)；并且至少基于所述時(shí)間活動(dòng)曲線來(lái)生成指示針對(duì)所 述不同的組織成分中的每個(gè)的不同參數(shù)圖的信號(hào)。
[0008] 在另一方面中，一種處理系統(tǒng)包括：直方圖生成器，其針對(duì)兩個(gè)或更多個(gè)時(shí)間幀生 成針對(duì)對(duì)比度增強(qiáng)灌注成像數(shù)據(jù)的體素的多個(gè)3D體積中正被評(píng)估的每個(gè)體素的直方圖， 其中，所述3D體積包括所述時(shí)間幀中的至少一個(gè)中的表示相同感興趣區(qū)域中的至少兩個(gè) 不同的組織成分的數(shù)據(jù)；時(shí)間活動(dòng)曲線（TAC)生成器，其針對(duì)正被評(píng)估的每個(gè)時(shí)間幀生成 針對(duì)正被評(píng)估的每個(gè)體素的所述不同的組織成分中的每個(gè)的不同時(shí)間活動(dòng)曲線點(diǎn)；以及灌 注圖生成器，其至少基于所述時(shí)間活動(dòng)曲線來(lái)生成指示針對(duì)所述不同的組織成分中的每個(gè) 的不同參數(shù)圖的信號(hào)。
[0009] 在另一方面中，一種成像系統(tǒng)包括：被編碼有一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì) 算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令在由計(jì)算系統(tǒng)的處理器運(yùn)行時(shí)，令所述處理器： 通過(guò)將在空間上糾纏的組織成分分開(kāi)成兩個(gè)或更多個(gè)組織類(lèi)別并生成針對(duì)所述個(gè)體的組 織成分中的每個(gè)的灌注圖的集合來(lái)分析異質(zhì)組織的灌注特性。
[0010] 本發(fā)明可以采取各種部件和各部件的布置，以及各種步驟和步驟的安排的形式。 附圖只是出于圖示優(yōu)選實(shí)施例的目的，并且不得被解釋為對(duì)本發(fā)明作出限制。
【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖1示意性地圖示了與成像系統(tǒng)相結(jié)合的范例處理系統(tǒng)。
[0012] 圖2示意性地圖示了圖1的處理系統(tǒng)的范例。
[0013] 圖3圖示了體積圖像的部分、加權(quán)掩膜和加權(quán)直方圖。
[0014] 圖4圖示了針對(duì)時(shí)間系列的不同體積和其中的組織成分的體素的范例加權(quán)直方 圖。
[0015] 圖5圖示了針對(duì)時(shí)間系列的體積和其中的組織成分的體素的加權(quán)直方圖的范例。
[0016] 圖6圖示了針對(duì)來(lái)自直方圖的不同的組織成分而生成的范例多個(gè)TAC。
[0017] 圖7圖示了用于確定圖6的所述多個(gè)TAC的第一模型。
[0018] 圖8圖示了用于確定圖6的所述多個(gè)TAC的第二不同模型。
[0019] 圖9圖示了針對(duì)來(lái)自直方圖的不同的組織成分而生成的多個(gè)TAC的另一范例。
[0020] 圖10圖示了針對(duì)多個(gè)被分開(kāi)的糾纏的組織成分中的一個(gè)的灌注圖。
[0021] 圖11圖示了針對(duì)多個(gè)被分開(kāi)的糾纏的組織成分中的第二個(gè)的灌注圖。
[0022] 圖12圖示了現(xiàn)有技術(shù)灌注圖，其中，在使全部時(shí)間幀的圖像數(shù)據(jù)平滑后組織成分 沒(méi)有被分開(kāi)。
[0023] 圖13圖示了針對(duì)多個(gè)被分開(kāi)的糾纏的組織成分中的一個(gè)的關(guān)系圖。
[0024] 圖14圖示了針對(duì)多個(gè)被分開(kāi)的糾纏的組織成分中的另一個(gè)的關(guān)系圖。
[0025] 圖15示意性地圖示了包括優(yōu)化器的處理系統(tǒng)的變型。
[0026] 圖16示意性地圖示了用于將在空間上糾纏的異質(zhì)組織成分分開(kāi)的方法。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 以下描述了一種用于分析4D圖像數(shù)據(jù)中的在空間上糾纏的異質(zhì)組織的灌注特性 的方法，在所述方法中，在空間上糾纏的組織成分被分開(kāi)，并且生成并在視覺(jué)上呈現(xiàn)針對(duì)個(gè) 體的組織成分的灌注圖。
[0028] 圖1示意性地圖示了諸如CT掃描器的范例成像系統(tǒng)100。在其他的實(shí)施例中，成 像系統(tǒng)100可以包括以下中的一個(gè)或多個(gè)：MRI、PET、SPECT、US、它們的組合和/或被配置為 執(zhí)行動(dòng)態(tài)對(duì)比度增強(qiáng)成像掃描的其他成像系統(tǒng)。所圖示的成像系統(tǒng)100包括固定機(jī)架102 和由固定機(jī)架102可旋轉(zhuǎn)地支撐并且關(guān)于z軸圍繞檢查區(qū)域106旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)機(jī)架104.
[0029] 諸如X射線管的輻射源110由旋轉(zhuǎn)機(jī)架104可旋轉(zhuǎn)地支撐，與旋轉(zhuǎn)機(jī)架104 -起 旋轉(zhuǎn)，并且發(fā)射穿過(guò)檢查區(qū)域106的多色輻射。輻射敏感探測(cè)器陣列112跨檢查區(qū)域106 以角度弧與輻射源110相對(duì)，探測(cè)穿過(guò)檢查區(qū)域106的輻射，并且生成指示其的信號(hào)。對(duì)象 支撐體108將目標(biāo)或?qū)ο笾卧跈z查區(qū)域106中。
[0030] 任選的注射器114被配置為注射（一種或多種）造影材料，例如，用于諸如灌注掃 描的對(duì)比度增強(qiáng)成像過(guò)程。所圖示的注射器114由成像系統(tǒng)110控制，所述成像系統(tǒng)110 可以觸發(fā)或調(diào)用注射器114以施予造影材料。（一種或多種）造影材料能夠備選地由臨床 醫(yī)生等手動(dòng)地施予。在手動(dòng)地施予（一種或多種）造影材料的情況下，注射器114能夠被 省略。
[0031] 重建器116重建投影數(shù)據(jù)，生成體積圖像數(shù)據(jù)。對(duì)于灌注成像，這包括重建指示通 過(guò)經(jīng)掃描的感興趣組織的灌注的對(duì)比度增強(qiáng)體積（3D)圖像數(shù)據(jù)的時(shí)間系列（或4D數(shù)據(jù) 集）。通用計(jì)算機(jī)充當(dāng)操作者控制臺(tái)118。駐留在控制臺(tái)118上的軟件允許操作者與掃描 器100交互，例如以選擇灌注成像協(xié)議。
[0032] 處理系統(tǒng)126對(duì)由成像系統(tǒng)100和/或其他成像系統(tǒng)生成的4D數(shù)據(jù)集進(jìn)行處理。 在所圖示的實(shí)施例中，處理系統(tǒng)126獲得來(lái)自成像系統(tǒng)100的4D數(shù)據(jù)集。在另一實(shí)例中， 處理系統(tǒng)126獲得來(lái)自存儲(chǔ)介質(zhì)（例如，便攜式存儲(chǔ)器、服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)、輻射學(xué)信息系統(tǒng) (RIS)、醫(yī)院信息系統(tǒng)（HIS)、電子醫(yī)學(xué)記錄（EMR)、圖片歸檔與通信系統(tǒng)（PACS)和/或其他 數(shù)據(jù)資源庫(kù)）的4D數(shù)據(jù)集。
[0033] 如以下更加詳細(xì)地描述的，處理系統(tǒng)126被配置為將經(jīng)掃描的組織的在空間上糾 纏的異質(zhì)組織成分（類(lèi)別）劃分成至少兩個(gè)不同的成分，這允許生成針對(duì)組織的相同空間 區(qū)域（體素）的灌注圖的兩個(gè)或更多個(gè)不同集合，包括針對(duì)組織成分中的每個(gè)的個(gè)體的圖。 這樣的組織的范例包括但不限于：正常組織、腫瘤組織、肝組織、肺組織、包括經(jīng)過(guò)實(shí)質(zhì)性臟 器的小血管的網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)的組織區(qū)域，和/或組織網(wǎng)的小節(jié)段之間的肺組織或空氣囊的網(wǎng)狀 結(jié)構(gòu)。
[0034] 處理系統(tǒng)126能夠經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)處理器來(lái)實(shí)施，所述一個(gè)或多個(gè)處理器運(yùn)行被 嵌入、編碼等在諸如物理存儲(chǔ)器和/或其他非瞬態(tài)介質(zhì)的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上的一個(gè)或 多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀指令。額外地或備選