用于气道壁密度和气道壁炎症的同时评估的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及用于气道壁密度和气道壁炎症的同时评估的方法和系统。一种评估气道壁密度和炎症的方法包括：分割支气管树以创建气道壁映射图；针对每个分支，从映射图中取形成每个分支的壁的位置集合并对支气管树的虚拟非造影图像中的值进行采样，以及，给定造影前密度的样本集，计算值以产生针对每个分支的支气管壁密度，从而产生密度度量；针对每个分支，从映射图中取形成每个分支的壁的位置集合并对支气管树的造影剂映射图中的值进行采样，以及，给定造影剂摄入的样本集，计算值以产生针对每个分支的支气管壁摄取，从而产生炎症度量；以及通过使用密度和炎症度量来为患者确定治疗或预测结果。或预测结果。或预测结果。

【技术实现步骤摘要】
用于气道壁密度和气道壁炎症的同时评估的方法和系统
[0001]对相关申请的交叉引用本申请要求于2014年9月9日提交的美国临时申请No. 62/047,685、2014年9月9日提交的美国临时申请No. 62/047,814、2014年9月9日提交的美国临时申请No. 62/047,994、以及2014年9月10日提交的美国临时申请No. 62/048,605的优先权，所述申请的公开内容在本文中通过引用以其全部被并入。
[0002]1、
本专利技术涉及医学图像中气道的分析。
[0003]2、
技术介绍
诸如支气管扩张、哮喘、囊性纤维化和慢性阻塞性肺部疾病（COPD）之类的肺部疾病由气道尺寸方面的异常而表征，包括壁的厚度和管腔（例如，内气道）的大小。计算的层析X射线摄影法（CT）已经成为描绘并检测这些异常的主要手段中的一种，这是因为高分辨率的、接近各向同性的数据的可用性使得有可能以与扫描仪平面的斜角而评估气道。然而，当前，气道的临床评估典型地被限制于主观的可视检查。利用高分辨率数据的气道的系统评估在没有自动化的情况下尚未被证明是实用的。
[0004]近来，已经基于气道树的自动提取和建模而提出了自动化的方法。这样的模型捕获气道树结构的几何结构和层次。这些方法通过分割和根据分割而对树结构的创建的组合来创建模型。一种这样的方法的示例发现于Kiraly A.P.、Helferty J.P.、Hoffman E.A.、McLennan G.、和Higgins W.E.的“Three
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Dimensional Path Planning for Virtual Bronchoscopy”中（于IEEE Transactions on Medical Imaging（关于医学成像的IEEE会报）中，2004年11月vol.23，no.1：1365
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1379页）。在获得气道树模型后，执行包括壁厚度的气道尺寸的测量。对此的示例描述于B. Odry、A.P. Kiraly、G. Slabaugh、C. L. Novak的“Active contour approach for accurate quantitative airway analysis”中（SPIE医学成像2008，SPIE会议录，2008年Vol. 6916，691613页）。一旦已经获得了气道测量，它们就能够被分类为正常或异常。能够直接在模型上对结果进行着色以描绘正常和异常支气管，或描绘严重性。
[0005]然而，气道壁可能由于炎症性疾病过程或由于诸如瘢疤形成的其它过程而较厚。此外，变厚的炎症性成因可能潜在地是可治疗的（诸如利用抗炎药剂），而瘢疤形成类型的过程不太可能治疗见效。因此，将会有价值的是知道所观察的壁变厚是否是由于炎症性过程，从而更好地使患者治疗个体化。
[0006]已经示出有气道疾病的某些患者的气道壁在施与（administration）碘化造影物（contrast）后经历表观密度上的增加。还已经示出碘摄取量可以利用双能量计算的层析X射线摄影法（DECT）成像来估计。这样的示例描述在Odry, B，Naidich, D，Barreto, M，Giusti, R，Krauss, B，Kiraly, A，Novak, C，Schmidt, B的“Quantitative Dual
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Energy CT Evaluation of Bronchial Wall Enhancement: A Feasibility Study Using Phantoms and Cystic Fibrosis Patients”（2011年11月26日
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12月2日在芝加哥IL的北美放射学会2011年度科学大会和年度会议）中。DECT成像的结果是碘映射图（iodine map），其
描绘在容积中任何给定位置处的碘摄取量。
[0007]然而，在没有给任何造影剂时气道壁也可能示出不同密度。这样的情况在Sonya Koo, MD, PhD和Andrew Yen, MD的“High attenuation in the lungs on CT: Beyond calcified granulomas”（2013年3月4日实用放射学（Applied Radiology））中被描述。这些不同的密度可以是由于：由于对组织的反复损伤引起的气道壁组织的钙化，所述损伤诸如由吸烟或其它刺激物导致的损伤。基底组织密度中的这些改变可能是疾病的显著标记。

技术实现思路

[0008]根据本专利技术的示例性实施例，一种评估气道壁密度和气道壁炎症的方法包括：根据患者的图像数据分割支气管树以创建气道壁映射图，所述气道壁映射图为气道壁映射图中的每个元素指示：它是否是气道的部分；针对每个分支或分支集，从气道壁映射图中取形成每个分支的壁的位置集合并对支气管树的虚拟非造影图像中的值进行采样以确定造影前密度，以及，给定造影前密度的样本集，计算值以产生针对每个分支的支气管壁密度，从而产生密度度量；针对每个分支或分支集，从气道壁映射图中取形成每个分支的壁的位置集合并对支气管树的造影剂映射图中的值进行采样以确定造影剂摄入，以及，给定造影剂摄入的样本集，计算值以产生针对每个分支的支气管壁摄取，从而产生炎症度量；以及使用密度度量和炎症度量来为患者确定治疗或预测结果。
[0009]造影剂映射图针对每个体元而示出患者体内对应位置处存在的造影剂的经计算的量。
[0010]该方法还包括使支气管树中的壁密度或炎症可视化。
[0011]壁密度或炎症是在所再现（render）的支气管树上编码的颜色。
[0012]造影剂包括碘。
[0013]根据本专利技术的示例性实施例，一种评定肺中气流的方法包括：接收高分辨率图像；在来自高分辨率图像的支气管树的分层次结构中检测气道约束所位于的代级（generation），并且使用代级来确定潜在地受气道约束影响的子分支的数量；使用在对潜在地受气道约束影响的子分支的数量进行表示的值和气道的预定最大数量之间的比来计算所估计的受影响容积；以及在显示设备上呈现所估计的受影响容积。
[0014]气道约束是由于粘液嵌塞引起的。
[0015]呈现在显示设备上的所估计的受影响容积从受影响的亲本（parent）气道开始并且遵循越过起始点的受影响气道树的轮廓。
[0016]颜色编码描绘了受影响容积与总叶片（lobe）容积相比的百分比。
[0017]不同颜色指示特定程度和严重性的异常。
[0018]受影响容积的百分比与评分系统相关联以将百分比映射到不同颜色。
[0019]所估计的受影响容积还通过使用支气管管腔与动脉（BLA）或支气管壁厚度与动脉直径（BWA）比率来计算。
[0020]对潜在地受影响的子分支的数量进行表示的值是在单独考虑所有气道、使用BLA或BWA比率而确定气道的预定最大数量时的所有气道的总和。
[0021]根据本专利技术的示例性实施例，一种减少部分容积效应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种评定肺中气流的方法，其包括：接收高分辨率图像；在来自高分辨率图像的支气管树的分层次结构中检测气道约束所位于的代级，并且使用所述代级来确定潜在地受气道约束影响的子分支的数量；通过使用在对潜在地受气道约束所影响的子分支的数量进行表示的值和气道的预定最大数量之间的比来计算所估计的受影响容积；以及在显示设备上呈现所估计的受影响容积。2.权利要求1所述的方法，其中所述气道约束是由于粘液嵌塞引起的。3.权利要求1所述的方法，其中呈现在显示设备上的所估计的受影响容积从受影响的亲本气道开始并且遵循越过起始点的受影响气道树的轮廓。4.权利要求1所述的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：AP基拉利，CL诺瓦克，BL奥德里，
申请(专利权)人：西门子保健有限责任公司，
类型：发明
国别省市：