灌注成像的制作方法
【技術領域】
[0001] 以下總體上涉及灌注成像，并且利用對計算機斷層攝影（CT)的具體應用而得到 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)射計算機斷層攝影（SPECT)、超聲（US)和/或其他成像模 ??τ O
【背景技術】
[0002] CT灌注成像使用諸如碘造影劑的造影材料通過與器官和組織中的血流有關的成 像特性來提供功能信息。典型的灌注研宄要求針對若干不同時間點對感興趣體積的重復成 像，例如，相繼的掃描之間具有幾秒差異的3-30個重復掃描（例如，1至10秒每時間幀）。 在常見的灌注技術中，造影劑的藥團被施予到患者的脈管系統(tǒng)中，并且在覆蓋造影劑藥團 經(jīng)過感興趣區(qū)域中的組織的運送的時期內(nèi)收集來自感興趣區(qū)域的圖像。
[0003] 隨時間推移的造影劑的局部濃度變化被用于分析生理參數(shù)。在臨床實踐中，利用 特殊的分析算法來對灌注圖像系列進行定性檢驗或量化評價是常見的。對于區(qū)域或每個體 素，量化結果可以包括對血流、血液體積、平均運送時間、到達時間、滲透性、到峰值的時間、 峰值強度、最大梯度和/或其他參數(shù)的測量結果。對與許多腫瘤類型和/或其他組織相關 的異質(zhì)組織的灌注成像常常造成對于準確的灌注量化的挑戰(zhàn)。
[0004] 通過范例的方式，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，由于時間系列可以不是在空間上對齊的，因此即使是在動態(tài)采集期間的細微患者或 器官運動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使用直方圖或分割技術來總體地分析 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題和其他問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 以下描述了用于分析4D圖像數(shù)據(jù)（即，對比度增強3D體積的時間系列）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， 并且生成并在視覺上呈現(xiàn)針對個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 針對兩個或更多個時間幀的對比度增強灌注成像數(shù)據(jù)的體素的多個3D體積，并且所述3D 體積包括所述時間幀中的至少一個中的表示相同的感興趣區(qū)域中的至少兩個不同的組織 成分的數(shù)據(jù)；針對正被評估的每個時間幀生成針對正被評估的每個體素的所述不同的組織 成分中的每個的不同時間活動曲線點；并且至少基于所述時間活動曲線來生成指示針對所 述不同的組織成分中的每個的不同參數(shù)圖的信號。
[0008] 在另一方面中，一種處理系統(tǒng)包括：直方圖生成器，其針對兩個或更多個時間幀生 成針對對比度增強灌注成像數(shù)據(jù)的體素的多個3D體積中正被評估的每個體素的直方圖， 其中，所述3D體積包括所述時間幀中的至少一個中的表示相同感興趣區(qū)域中的至少兩個 不同的組織成分的數(shù)據(jù)；時間活動曲線（TAC)生成器，其針對正被評估的每個時間幀生成 針對正被評估的每個體素的所述不同的組織成分中的每個的不同時間活動曲線點；以及灌 注圖生成器，其至少基于所述時間活動曲線來生成指示針對所述不同的組織成分中的每個 的不同參數(shù)圖的信號。
[0009] 在另一方面中，一種成像系統(tǒng)包括：被編碼有一個或多個計算機可執(zhí)行指令的計 算機可讀存儲介質(zhì)，所述計算機可執(zhí)行指令在由計算系統(tǒng)的處理器運行時，令所述處理器： 通過將在空間上糾纏的組織成分分開成兩個或更多個組織類別并生成針對所述個體的組 織成分中的每個的灌注圖的集合來分析異質(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)選實施例的目的，并且不得被解釋為對本發(fā)明作出限制。
【附圖說明】
[0011] 圖1示意性地圖示了與成像系統(tǒng)相結合的范例處理系統(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、加權掩膜和加權直方圖。
[0014] 圖4圖示了針對時間系列的不同體積和其中的組織成分的體素的范例加權直方 圖。
[0015] 圖5圖示了針對時間系列的體積和其中的組織成分的體素的加權直方圖的范例。
[0016] 圖6圖示了針對來自直方圖的不同的組織成分而生成的范例多個TAC。
[0017] 圖7圖示了用于確定圖6的所述多個TAC的第一模型。
[0018] 圖8圖示了用于確定圖6的所述多個TAC的第二不同模型。
[0019] 圖9圖示了針對來自直方圖的不同的組織成分而生成的多個TAC的另一范例。
[0020] 圖10圖示了針對多個被分開的糾纏的組織成分中的一個的灌注圖。
[0021] 圖11圖示了針對多個被分開的糾纏的組織成分中的第二個的灌注圖。
[0022] 圖12圖示了現(xiàn)有技術灌注圖，其中，在使全部時間幀的圖像數(shù)據(jù)平滑后組織成分 沒有被分開。
[0023] 圖13圖示了針對多個被分開的糾纏的組織成分中的一個的關系圖。
[0024] 圖14圖示了針對多個被分開的糾纏的組織成分中的另一個的關系圖。
[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)組織成分分開的方法。
【具體實施方式】
[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，并且生成并在視覺上呈現(xiàn)針對個 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。在其他的實施例中，成 像系統(tǒng)100可以包括以下中的一個或多個：MRI、PET、SPECT、US、它們的組合和/或被配置為 執(zhí)行動態(tài)對比度增強成像掃描的其他成像系統(tǒng)。所圖示的成像系統(tǒng)100包括固定機架102 和由固定機架102可旋轉(zhuǎn)地支撐并且關于z軸圍繞檢查區(qū)域106旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)機架104.
[0029] 諸如X射線管的輻射源110由旋轉(zhuǎn)機架104可旋轉(zhuǎn)地支撐，與旋轉(zhuǎn)機架104 -起 旋轉(zhuǎn)，并且發(fā)射穿過檢查區(qū)域106的多色輻射。輻射敏感探測器陣列112跨檢查區(qū)域106 以角度弧與輻射源110相對，探測穿過檢查區(qū)域106的輻射，并且生成指示其的信號。對象 支撐體108將目標或?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 描的對比度增強成像過程。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)生等手動地施予。在手動地施予（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)。對于灌注成像，這包括重建指示通 過經(jīng)掃描的感興趣組織的灌注的對比度增強體積（3D)圖像數(shù)據(jù)的時間系列（或4D數(shù)據(jù) 集）。通用計算機充當操作者控制臺118。駐留在控制臺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)集進行處理。 在所圖示的實施例中，處理系統(tǒng)126獲得來自成像系統(tǒng)100的4D數(shù)據(jù)集。在另一實例中， 處理系統(tǒng)126獲得來自存儲介質(zhì)（例如，便攜式存儲器、服務器、數(shù)據(jù)庫、輻射學信息系統(tǒng) (RIS)、醫(yī)院信息系統(tǒng)（HIS)、電子醫(yī)學記錄（EMR)、圖片歸檔與通信系統(tǒng)（PACS)和/或其他 數(shù)據(jù)資源庫）的4D數(shù)據(jù)集。
[0033] 如以下更加詳細地描述的，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（類別）劃分成至少兩個不同的成分，這允許生成針對組織的相同空間 區(qū)域（體素）的灌注圖的兩個或更多個不同集合，包括針對組織成分中的每個的個體的圖。 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)過實質(zhì)性臟 器的小血管的網(wǎng)絡或網(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 結構。
[0034] 處理系統(tǒng)126能夠經(jīng)由一個或多個處理器來實施，所述一個或多個處理器運行被 嵌入、編碼等在諸如物理存儲器和/或其他非瞬態(tài)介質(zhì)的計算機可讀存儲介質(zhì)上的一個或 多個計算機可讀指令。額外地或備選