双输入分布式参数模型及其在肝脏肿瘤分级中的应用制造技术

本发明专利技术公开了双输入分布式参数模型以及双输入分布式参数模型在肝脏肿瘤分级中的应用，包括以下步骤：确定肝脏DCE

【技术实现步骤摘要】
双输入分布式参数模型及其在肝脏肿瘤分级中的应用


[0001]本专利技术涉及医学影像
，具体涉及双输入分布式参数模型及其在肝脏肿瘤分级中的应用。

技术介绍

[0002]肝脏肿瘤，特别是原发性肝癌是严重威胁人类健康的疾病，其恶性程度高、进展快，确诊时多数已是晚期。肿瘤的血管生成是肿瘤细胞组织得以快速、持续增殖及恶性肿瘤转移的必要条件，肿瘤的恶性程度与肿瘤微血管循环生物学特征密切相关。血管内皮生长因子(以下简称VEGF)，又称血管通透因子(以下简称VPF)是一种高度特异性的促血管内皮细胞生长因子，是一种可特异性诱导肿瘤内生成大量的新生血管的诱导剂。微血管密度(以下简称MVD)是衡量肿瘤内血管生成多少的一个指标，与肿瘤的生长、发育、浸润的评定有密切关系，是反映肿瘤血管生成的金标准。VEGF和MVD检测的标准是术后病理免疫组化，而该测定方法创伤大，无法对组织标本进行长期动态、重复观察。
[0003]磁共振动态增强灌注成像(以下简称DCE
‑
MRI)指示剂动力学模型(TKM)(以下简称DCE
‑
MRP
‑
TKM)作为一种无创、非侵入性的快速评价肿瘤微血管生成的技术，可以从细胞分子水平获取多个反映肿瘤血流动力学、细胞代谢障碍等的影像生物标记物，因此，深入研究DCE
‑
MRP
‑
TKM量化评价肿瘤组织微循环的作用机制，提供肿瘤整体灌注的相关参数，有助于提高肿瘤诊断的客观性和可靠性，为肿瘤分级及个性化治疗提供重要依据，具有非常重要的临床应用价值和社会经济效益。
[0004]肝脏是肝动脉和门静脉双重供血的器官，早期定量研究中采用的药物代谢血流动力学模型是单输入模型，虽然原发性肝癌主要由肝动脉供血，但是单输入模型与实际情况仍然存在一定的差异。肝脏双重血液供应中，肝动脉供血越25％，门静脉供血为75％。是肝脏的功能血管。传统上的肝脏灌注研究多采用双输入单室模型或简单双输入双室模型，比如双输入扩展Tofts模型，其中上述两种输运过程被混杂在一起，用单一参数(Ktrans)来描述。事实上，对比剂分子在血管内随血流一起的运动跟对比剂分子通过血管壁在两个室之间的渗透交换是两种完全不同的运动过程，这也是过去关于Ktrans的大量临床研究发现实验结果重复性很差的重要原因。Yang应用GE公司提供的一种简单双输入双室模型研究高级别肝脏肿瘤的微循环特征，其中数据采集分辨率比较低(6s一期)，这会导致对比剂浓度时间重要信号缺失，从而导致后续TKM测量结果的一致性问题。GHodasara等应用双输入分布式参数模型刻画不同病理的肝微循环特征，但该研究只有6个病例(含3例转移腺癌)，而且DCE采集过程参数没有统一，计算过程中直接将影像信号强度当成对比剂浓度，事实上，两者存在复杂的非线性关系，DCE研究领域通常采用多翻转角法计算对比剂浓度。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了双输入分布式参数模型，该参数模型可用如下公式表达：
[0006][0007][0008][0009]式中F表示总血供，F
A
表示肝动脉血供，F
PV
表示门静脉血供，C
A
、C
pv
、C
tiss
分别表示肝动脉、门静脉和肝组织在时间t的指示剂浓度，α表示肝动脉血供分数，表示血管通过时间，v1表示血管容积分数，v2表示细胞间质容积分数，PS表示血管壁通透性，u表示阶跃函数。
[0010]进一步的，所述式(1)中，总血供F的计算公式如下：
[0011]F＝F
A
+F
PV
(4)
[0012]肝动脉血供分数α的计算公式如下：
[0013]α＝F
A
/F
ꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0014]血管容积分数v1的计算公式如下：
[0015][0016]指示剂首通效应的首通渗出比E的计算公式如下：
[0017]E＝1
‑
exp(
‑
PS/F)
ꢀꢀꢀꢀ
(7)。
[0018]进一步的，所述总血供F、肝动脉血供F
A
、门静脉血供F
PV
、肝动脉、门静脉和肝组织在时间t的指示剂浓度C
A
、C
pv
、C
tiss
以及PS均通过肝脏DCE
‑
MRP
‑
TKM扫描获取，而肝脏DCE
‑
MRP
‑
TKM扫描的参数设定值如下表：
[0019]肝脏DCE
‑
MRP
‑
TKM扫描参数
[0020][0021][0022]同时，本专利技术还公开了双输入分布式参数模型在肝脏肿瘤分级中的应用，包括以下步骤：
[0023]S1、确定肝脏DCE
‑
MRP
‑
TKM的扫描参数，对样本进行统一标准的肝脏DCE
‑
MRP
‑
TKM检查，获取微循环参数指标值，包括α、PS、F、v1、v2和E；
[0024]S2、建立双输入分布式参数模型，该参数模型可用如下公式表达：
[0025][0026][0027][0028]将步骤S1中的微循环参数指标值代入公式(1)、(2)和(3)中，得到R1、R2和C
tiss
参
数值；
[0029]S3、汇总、记录各项微循环参数指标值并建立原始数据库，根据原始数据库的参数指标值的微循环特征对肝肿瘤进行评估分级。
[0030]本专利技术的有益效果如下：
[0031](1)迄今为止，国内外还没有关于双输入分布式参数模型检测肝微循环具有统计学意义的临床报道。本专利技术首次提出双输入分布式参数模型及其在肝脏肿瘤分级中的应用，该参数模型将有望填补国内外研究空白，具有很大的原创性。
[0032](2)基于前期的预实验结果，肝脏DCE
‑
MRP
‑
TKM扫描，首次采用平静呼吸下，T1
‑
vibe
‑
tra+C序列，TR/TE2.26/0.94ms，时间分辨率达4秒一期，6分钟内共采集90期，3
‑
5mm层厚，技术上突破了传统的肝脏三期(动脉期、静脉期、延迟期)扫描，且图像质量优越，信噪比达0.8
‑
1.0，为之后肝组织微循环定量检测和肝癌功能影像组学分析提供了技术保障。
[0033](3)肿瘤的恶性程度和肿瘤微血管生物学特征密切相关，DCE
‑
MRP
‑
TKM量化评价肿瘤组织微循环特征，提供肿瘤整体灌注相关参数信息，有助于提高肿瘤诊断的客观性和可靠性，为肿瘤分级及个性治疗提供重要依据，具有非常重要的临床意义。
附图说明
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.双输入分布式参数模型，其特征在于，该参数模型可用如下公式表达：1.双输入分布式参数模型，其特征在于，该参数模型可用如下公式表达：1.双输入分布式参数模型，其特征在于，该参数模型可用如下公式表达：式中F表示总血供，F
A
表示肝动脉血供，F
PV
表示门静脉血供，C
A
、C
pv
、C
tiss
分别表示肝动脉、门静脉和肝组织在时间t的指示剂浓度，α表示肝动脉血供分数，表示血管通过时间，v1表示血管容积分数，v2表示细胞间质容积分数，PS表示血管壁通透性，u表示阶跃函数。2.根据权利要求1所示的双输入分布式参数模型，其特征在于，所述式(1)中，总血供F的计算公式如下：F＝F
A
+F
PV
ꢀꢀꢀ
(4)肝动脉血供分数α的计算公式如下：α＝F
A
/F
ꢀꢀꢀꢀ
(5)血管容积分数v1的计算公式如下：指示剂首通效应的首通渗出比E的计算公式如下：E＝1
‑
exp(
‑
PS/F)
ꢀꢀꢀ
(7)。3.根据权利要求1所示的双输入分布式参数模型，其特征在于，，所述总血供F、肝动脉血供F
A
、门静脉血供F
PV
、...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜立新，邱梅，元建鹏，杜梦影，李志刚，王攀，麻剑蓝，
申请(专利权)人：深圳市龙华区中心医院，
类型：发明
国别省市：