組合式mri pet成像的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及PET-MRI的領(lǐng)域。本發(fā)明也涉及用于MR I成像的計算機程序以及MR I成像系統(tǒng)和方法。本發(fā)明尤其涉及出于評估處置響應(yīng)的目的的MRI成像，特別是用于針對腫瘤學(xué)和腦卒中的處置方案中，以及針對適用于這些處置中的藥品的藥物發(fā)現(xiàn)中。
【背景技術(shù)】
[0002]Laymon等人在發(fā)表于Magnetic Resonance Imaging，2012年 11 月；30(9): 1268-78中的題為“Combined imaging b1markers for therapy evaluat1n in gl1blastomamultiforme:correlating sodium MRI and F-18FLT PET on a voxel-wisebasis”的文章中描述了一種多模態(tài)磁共振成像(MRI)與正電子發(fā)射斷層攝影(PET)。
[0003]Laymon等人研究了對對癌癥處置的響應(yīng)的評估。Laymon等人使用Na MRI圖像和例如18F-FLT(帶有氟的18F同位素的氟胸苷)獲得的PET圖像。Laymon等人報道，兩種模態(tài)可以提供有關(guān)腫瘤進展和響應(yīng)的互補的信息。此外，Laymon使用3T結(jié)構(gòu)MRI掃描作為基線，用于配準(zhǔn)Na MRI與PET圖像。
[0004]常規(guī)地，18F-FLT或諸如18F-FDG(帶有18F同位素的氟脫氧葡萄糖)的另一種PET示蹤劑被用于腫瘤學(xué)處置規(guī)劃。在增殖細(xì)胞中，上調(diào)DNA合成需要增加量的胸苷，這在某些細(xì)胞類型中顯露出18F-FLT。此外，18FFLT成像在某些腫瘤中示出增殖的瘤內(nèi)異質(zhì)性，以與預(yù)測的化療反應(yīng)相關(guān)(J Nucl Med 2012; 53(增補1):387)。
[0005]FDG是在細(xì)胞中累積的葡萄糖。盡管其帶有18F的版本通常借助于PET來探測，但Rivlin等人已經(jīng)提出H)G或非氟化合物2DG(脫氧葡萄糖)也能夠借助于化學(xué)交換相關(guān)的飽和轉(zhuǎn)移MRI(CEST-MRI)來探測。參見Proc.1nt1.Soc.Mag.Reson.Med.21 (2013)第425頁中的“Chemical exchange saturat1n transfer(CEST)MRI of 2DG and FDG as a tool formolecular imaging of tumors and metastases”。
[0006]然而，針對利用CESTMRI對DG的探測所需要的體內(nèi)示蹤劑濃度可能達(dá)到毒性水平。PET掃描是給人壓力的，因為它們涉及放射性。這些掃描中使用的18F-FLT和18-FDG可能使患者暴露于輻射毒性。因此合乎期望的是僅施予有限的量。
[0007]另外，美國專利申請US2009/0324035公開了一種用于組合多個二元聚類圖的方法。每個聚類圖表示例如來自MR-BOLD、PET或CEST_MR數(shù)據(jù)的特征信息。每個聚類被分配可靠性因數(shù)。二元聚類圖的信息被組合成單一聚類圖，并且可靠性因數(shù)被分配到該單一聚類圖。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]目標(biāo)之一是提供一種用于利用PET-MRI對細(xì)胞增殖的改進的探測、定位和表征的方法。
[0009]提供一種具有用于可編程圖像處理系統(tǒng)的指令的計算機程序產(chǎn)品，所述計算機程序產(chǎn)品在由所述可編程圖像處理系統(tǒng)運行時，將使所述可編程圖像處理系統(tǒng)執(zhí)行以下步驟:
[0010]-獲得氨基質(zhì)子轉(zhuǎn)移MRI圖像數(shù)據(jù)；
[0011]-獲得18F-FLT、11C-MET、S18F-FDGPET圖像數(shù)據(jù)；
[0012]-進行對由所述氨基質(zhì)子轉(zhuǎn)移MRI圖像數(shù)據(jù)和所述PET圖像數(shù)據(jù)限定的在對應(yīng)圖像位置處的圖像值的組合使用。所述計算機程序產(chǎn)品可以包括用于所述圖像處理系統(tǒng)的包含所述指令的機器可讀介質(zhì)，例如光盤或磁盤，或半導(dǎo)體存儲器，例如非易失性半導(dǎo)體存儲器。為了進行對所述氨基質(zhì)子轉(zhuǎn)移MRI圖像數(shù)據(jù)以及18F-FLT、11C-MET或18F-FDG PET圖像數(shù)據(jù)的組合使用，氨基質(zhì)子轉(zhuǎn)移MRI與18F-FLT、11C-MET或18F-FDG PET圖像可以被配準(zhǔn)，即可以確定將圖像空間中的表示對象中的相同位置的位置映射到彼此的映射圖。
[0013]優(yōu)選地，進行對所述氨基質(zhì)子轉(zhuǎn)移(APT)-MRI圖像數(shù)據(jù)和所述PET圖像數(shù)據(jù)的組合使用以重建多模態(tài)圖像，在其中圖像數(shù)據(jù)被組合，在于所述多模態(tài)圖像的所述圖像值取決于所述ΑΡΤ-MRI圖像數(shù)據(jù)和所述PET圖像數(shù)據(jù)兩者。該多模態(tài)圖像可以具有這樣的圖像值:使得顏色還原或?qū)Ρ榷冗€原取決于所述ΑΡΤ-MRI圖像數(shù)據(jù)和所述PET圖像數(shù)據(jù)中的每個的所述圖像值。例如，對例如ΑΡΤ-MRI圖像的顏色或?qū)Ρ榷冗€原是在所述PET-圖像的圖像值的基礎(chǔ)上被調(diào)整的。在另一實施方式中，局部一致性估計是在所述ΑΡΤ-MRI圖像和所述PET圖像兩者的圖像值的基礎(chǔ)上進行的。例如多模態(tài)圖像可以具有向量值的圖像值，在多模態(tài)圖像中的每個圖像位置處的向量具有所述ΑΡΤ-MRI數(shù)據(jù)的和所述PET-圖像數(shù)據(jù)的圖像值作為其分量。多模態(tài)異質(zhì)性估計對應(yīng)于對該向量在圖像區(qū)中的位置出的值的一致性的測量的評價。在又另一實施方式中，在ΑΡΤ-MRI數(shù)據(jù)中的一個中的異質(zhì)性估計可以在圖像值的基礎(chǔ)上得到改進，例如其對PET圖像數(shù)據(jù)的一致性估計(反之亦然)。例如，在ΑΡΤ-MRI圖像中的異質(zhì)性估計可以在圖像值的基礎(chǔ)上被局部加權(quán)，例如其對PET-圖像的局部異質(zhì)性估計(反之亦然)。
[0014]對氨基質(zhì)子轉(zhuǎn)移MRI圖像數(shù)據(jù)和利用18F-FLT、11C-MET或18F-FDG PET作為PET示蹤劑(即利用個體化合物或它們的組合)的PET圖像數(shù)據(jù)的組合使用提供了對細(xì)胞增殖的改進的探測、定位和表征。氨基質(zhì)子轉(zhuǎn)移MRI成像和PET成像兩者主要感測與細(xì)胞內(nèi)的活性相關(guān)的作用。氨基質(zhì)子轉(zhuǎn)移MRI成像和PET成像能夠提供互補的信息，因為它們探測的是不同代謝途徑上的活性。
[0015]提供氨基質(zhì)子轉(zhuǎn)移MRI成像系統(tǒng)是容易的，其以比PET成像更高的空間分辨率捕獲圖像。利用所描述的PET示蹤劑的PET圖像目前被認(rèn)為是用于處置評估的黃金標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)使用來自氨基質(zhì)子轉(zhuǎn)移MRI成像系統(tǒng)和PET成像系統(tǒng)的圖像的組合時一一其中氨基質(zhì)子轉(zhuǎn)移MRI成像系統(tǒng)以比PET成像系統(tǒng)更高的空間分辨率提供信息，PET圖像能夠被用于區(qū)分感興趣區(qū)，并且氨基質(zhì)子轉(zhuǎn)移MRI圖像數(shù)據(jù)能夠被用于與該區(qū)分組合地提升空間分辨率。
[0016]在實施例中，基于得自PET圖像在對應(yīng)圖像位置處的圖像值，區(qū)分處理和/或顯示針對氨基質(zhì)子轉(zhuǎn)移MRI圖像的圖像位置的數(shù)據(jù)。例如，可以利用取決于對應(yīng)的PET圖像數(shù)據(jù)的不同著色或?qū)Ρ榷龋蛘哌x擇性地僅在PET圖像數(shù)據(jù)滿足預(yù)定準(zhǔn)則(例如對應(yīng)的PET圖像數(shù)據(jù)在預(yù)定范圍內(nèi)，例如在閾值以上)時，顯示氨基質(zhì)子轉(zhuǎn)移MRI圖像。作為另一范例，當(dāng)從氨基質(zhì)子轉(zhuǎn)移MRI圖像計算圖像數(shù)據(jù)測量時，可以取決于PET圖像數(shù)據(jù)不同程度地權(quán)重不同的圖像位置。
[0017]組織異質(zhì)性是用于處置評估的重要因數(shù)。已知從針對所描述的PET示蹤劑的PET圖像計算到的異質(zhì)性度量能夠提供對組織異質(zhì)性的有用估計。氨基質(zhì)子轉(zhuǎn)移MRI圖像可以提供對組織異質(zhì)性的改進的估計，因為其具有更高的空間分辨率。在一個實施例中，使用PET圖像和氨基質(zhì)子轉(zhuǎn)移MRI圖像值作為多模態(tài)異質(zhì)性計算中的不同模式來計算對多模態(tài)異質(zhì)性的度量。可以計算向量圖像值的圖像中不均勻性，其中，每個圖像位置具有一向量值，該向量值具有取決于氨基質(zhì)子轉(zhuǎn)移MRI圖像值的向量分量以及得從PET圖像導(dǎo)出的向量分量，其表示這些值針對相同位置的共同發(fā)生。作為另一范例，氨基質(zhì)子轉(zhuǎn)移MRI圖像數(shù)據(jù)的不同圖像區(qū)域?qū)Χ嗄B(tài)異質(zhì)性的測量的貢獻可以取決于針對那些區(qū)域的PET圖像數(shù)據(jù)，例如取決于PET圖像一致性，被加權(quán)。
[0018]在實施例中，對圖像區(qū)的歸類基于取決于針對該圖像位置和/或圖像區(qū)的從氨基質(zhì)子轉(zhuǎn)移MRI導(dǎo)出的值和從PET圖像導(dǎo)出的值兩者的準(zhǔn)則。因此用于處置評估的更為精致的歸類是可能的。歸類可以例如通過將得自氨基質(zhì)子轉(zhuǎn)移MRI和PET圖像的值用作虛擬空間中的各自的坐標(biāo)點來限定，歸類取決于該點是否位于虛擬空間中已針對該類別預(yù)定義的區(qū)域內(nèi)。在另外的實施例中，歸類可以涉及個體地歸類氨基質(zhì)子轉(zhuǎn)移MRI數(shù)據(jù)和PET數(shù)據(jù)，例如取決于它們是否在針對該類別定義的各自的值范圍內(nèi)，并基于個體歸類的組合分配組合歸類。因此，例如在顯示局部組織歸類的圖像中能夠使用更多類別，類別對應(yīng)于個體歸類的不同組合。作為另一范例，可以限定不同的類別范圍，例如僅包含具有對氨基質(zhì)子轉(zhuǎn)移MRI圖像和PET圖像的預(yù)定個體歸類的位置的類別。作為另一范例，類別范圍可以被定義為包含在其中氨基質(zhì)子轉(zhuǎn)移MRI圖像和PET圖像中的至少一個具有預(yù)定個體歸類的位置的類別。
[0019]在實施例中，PET圖像可以被用于在氨基質(zhì)子轉(zhuǎn)移MRI圖像中選擇感興趣區(qū)域，以供在對氨基質(zhì)子轉(zhuǎn)移MRI圖像的處理中使用。圖像處理系統(tǒng)可以被配置為接收例如圖像位置的用戶指示，并且圖像處理系統(tǒng)可以被配置為選擇這樣的圖像位置的區(qū)域，其包含所選擇的圖像位置以及具有與所選擇的圖像位置相似的PET圖像數(shù)據(jù)(例如與在所選擇圖像位置處的PET圖像數(shù)據(jù)的差異不大于閾值量的PET圖像數(shù)據(jù))的另外的圖像位置，或者在其中在所選擇的位置與另外的位置之間不存在圖像數(shù)據(jù)邊緣。在其他實施例中，圖像處理系統(tǒng)可以無需用戶輸入地選擇感興趣區(qū)域，例如通過選擇在其中圖像數(shù)據(jù)滿足預(yù)定準(zhǔn)則的圖像位置。
[0020]計算機程序產(chǎn)品可以被用于例如使用PET圖像作為輸入的氨基質(zhì)子轉(zhuǎn)移MRI成像系統(tǒng)中，或者被用于能夠訪