用于ＣＴ体积中的新生脉管系统量化的系统技术方案

当对使用ＣＴ扫描器（１０）来测量的新生脉管系统的生长进行量化时，识别已知的血液体素，并由量化器（５２）将邻接体素与该血液体素比较，以确定邻接体素是否为血液体素，以便使血管的３Ｄ图像生长。可去除的Ｈｏｕｎｓｆｉｅｌｄ校准体模（５６）定位在受试者支撑（５４）中，在每次扫描期间与受试者同时被扫描，Ｈｏｕｎｓｆｉｅｌｄ单位校准器（５４）自动地将所采集的ＣＴ数据校准为体模。包括多个阻止移动的位置的传输系统廉价地且可重复地促进将ＣＴ探测器（２０）在六个移动自由度上锁定在扫描器台架中的多个位置处。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于CT体积中的新生脉管系统量化的系统本专利技术特别应用于医学成像和处置系统，特别是临床前的计算机断层摄影(CT)成像。然而，将意识到的是，所描述的技术还可以应用于其他成像系统、其他医学场景或其 他医学技术。CT提供了对在动物模型中植入或诱发的疾病的模型进行高度定量的三维成像的 独特机会。CT是一种提供对比度增强的组织或具有高衰减系数的结构与不增强的软组织的 区别的结构成像模态。CT的传统应用包括对活的动物或从处死的动物中去除的非常小的软 组织样本中的解剖异常的筛选以及解剖变化的探测和量化。CT还开始在血管生成中扮演日 益重要的角色，血管生成是作为早已存在的毛细血管的外生长的新的毛细血管(新生脉管 系统)的形成过程。血管生成自然发生在发育、组织修复期间，并且异常地发生在诸如心脏 缺血、各种肿瘤等病理疾病中。诸如体积、面积、连通度、厚度、各向异性度的参数是小梁骨微结构的分 析 的 标 准(Hildebrand T, Laib A, Muller R, Dequeker J, Ruegsegger P.的 Direct three-dimensional morphometric analysis of human cancellousbone microstructural data from spine, femur, iliac crest, and calcaneus,，，JBone Miner Res 14 :1167—1174,1999 ;Tsutomu Tamada, Teruki Sone, Yoshimasa Jo, Shigeki Imai, Yasumasa Kajihara 以 及 Masao Fukunaga 的Three-dimensional trabecular bone architecture of the lumbar spine inbone metastasis from prostate cancer :comparison with degenerativesclerosis,，，Skeletal Radiology,第34卷，第3号，2005年3月，第149-155页)，并且近来用于血管量化 (W. Li, W. Shen, R. Gill, A. Corbly, B. Jones, R. Belagaje, Y. Zhang, S. Tang, Y. Chen, Y. Zhai, G. Wang, A. ffagle, K. Hui, M. ffestmore, J. Hanson, Y. -F. Chen, M. Simons 以 及 J. Singh 的“High-ResolutionQuantitative Computed Tomography Demonstrating SelectiveEnhancement of Medium-Size Collaterals by Placental Growth Factor-I inthe Mouse Ischemic Hindlimb，Circulation，2006年5 月 23 日；113(20) :2445_2453 ； Daniela Tirziu, Karen L. Moodie, Zhen W. Zhuang, Katie Singer, Armin Helisch, Jeff F. Dunn, Weiming Li, Jaipal Singh 以及 Michael Simons 的Delayed Arteriogenesis in Hypercholesterolemic Mice，”Circulation2005 ；112 ；2501-2509)。然而，在 3D CT 体积降 维至2D截面或切片之后，计算那些研究中的形态参数，并且，从2D截面消除诸如脉管直径 和体积的参数。由于取决于被成像的受试者的取向并且取决于如何获得2D截面，例如截面 和垂直于血管的轴的平面的相对定向，因而这些研究是不准确的，所得到的形态参数(例 如，诸如脉管直径)产生完全不同的结果。关于扫描器校准的常规方法，必须手动地执行Hoimsf ield单位校准。利用每个可 选择的成像协议(扫描设置)对具有已知的衰减特性的体模进行扫描。用户必须手动地定 义并选择体模中表示空气、水以及骨骼的感兴趣子体积。然后，软件使用来自手动定义的子 体积的平均强度值来执行灰度/强度到Hoimsfield值的映射。这是非标准成像协议司空 见惯的临床前系统中的主要缺点。研究者频繁地调整或微调扫描设置。每次调整的基于体模的重新校准都很费时，要求大量手动的用户交互，并且减缓成像周期。关于CT图像质量，小动物活体内成像提供对植入基因改变动物中的疾病的模型 进行成像的独特机会。特别地，CT提供了对随着时间的推移而在动物模型中反复植入或诱 发以研究疾病或处置进展的疾病的模型进行高度定量的三维成像的独特机会。CT是一种提 供对比度增强的组织或具有高衰减系数的结构与不增强的软组织的区别的结构成像模态。 探测器定位准确度和稳定度是很重要的，以便能够获得好的图像质量。对于定位准确度和 可重复性而言，获得可变的探测器定位的典型的解决方案取决于高精度的滑块。CT的传统应用包括对活的动物或从处死的动物中去除的非常小的软组织样本中 的解剖异常的筛选以及解剖变化的探测和量化。CT还开始在血管生成中扮演日益重要的角 色，血管生成是作为早已存在的毛细血管的外生长的新的毛细血管(新生脉管系统)的形 成过程。血管生成自然发生在发育、组织修复期间，并且异常地发生在诸如心脏缺血、各种 肿瘤等病理疾病中。更需求的应用之一是在肿瘤学的领域中，其中对小动物的成像用于评估在与临床 相关的场景尽可能相似的给定场景中的处置效果。当前的小动物模型往往依赖于诸如在胁 腹上植入同质细胞系并观察肿瘤生长或收缩的过程。临床相关的测量包括对在内部组织中 的转移进行量化，这要求高的病变探测能力，高的病变探测能力转而要求扫描器中给定的 视场的提高的图像质量。以上所有内容激发了对一种用于CT体积中的新生脉管系统量化的快速、准确 并且具有鲁棒性的系统的需要，该系统提供新生脉管系统量化的标准，并且目前在商业 上可得到的小动物成像扫描器上并不存在。本申请提供促进新生脉管系统量化、自动 Hoimsfield单位校准的新的改进的系统和方法以及改进图像质量的探测器锁定机构，新的 改进的系统和方法以及该探测器锁定机构克服了上面提到的问题及其他。根据一个方面，成像系统包括CT扫描器，经由X射线源和X射线探测器采集受试 者的CT数据；重建处理器，将所采集的CT数据重建成包括多个体素的3D图像表示；以及量 化器，通过确定3D图像表示中哪些体素与血液对应来对受试者体内的新的血管生长进行 量化。根据另一方面，一种用于执行受试者体内的新生脉管系统量化的方法包括采集 受试者的CT数据；将CT数据重建成具有3D体素阵列的3D图像表示，每个体素具有灰度 值；识别与血液对应的体素；以及根据所识别的血液体素生成受试者体内的脉管系统的3D 体积图像。根据本专利技术的又一方面，一种用于对CT扫描器进行校准的系统包括受试者支 撑，校准体模定位本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成像系统，包括：ＣＴ扫描器（１０），其经由Ｘ射线源（１６）和Ｘ射线探测器（２０）采集受试者的ＣＴ数据；重建处理器（４４），其将所采集的ＣＴ数据重建成包括多个体素的３Ｄ图像表示；以及量化器（５２），其通过确定所述３Ｄ图像表示中哪些体素与血液对应来对所述受试者体内的新的血管生长进行量化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-11-6 60/985,844;US 2007-11-16 60/988,571一种成像系统，包括CT扫描器(10)，其经由X射线源(16)和X射线探测器(20)采集受试者的CT数据；重建处理器(44)，其将所采集的CT数据重建成包括多个体素的3D图像表示；以及量化器(52)，其通过确定所述3D图像表示中哪些体素与血液对应来对所述受试者体内的新的血管生长进行量化。2.如权利要求1所述的系统，其中，用户在用户界面(50)上识别所述受试者的3D图像 中的血液体素，所述量化器(52)将所识别的血液体素与相邻体素比较，以识别另外的血液 体素，将所述另外的血液体素与相邻体素比较，以迭代地绘制脉管系统。3.如权利要求1所述的系统，还包括校准器(54)，其将所述3D图像表示的体素校准为Hoimsf ield单位(HU)，并且其中，所 述量化器(52)将具有与已知的血液的Hounsfield单位一致的Hounsfield单位的体素识 别为血液体素。4.如权利要求3所述的系统，其中，所述量化器(52)根据所述3D图像表示中的肿瘤体 积(VTOi)和所述肿瘤体积中的血液体素的数量来确定血管体积的比(Vvbv/VTOi)。5.如权利要求2所述的系统，其中，当横向邻接的血液体素的数量降低至指示血管直 径与预定义的毛细管直径一致的水平或增加至指示血管直径与预定义的动脉直径一致的 水平时，所述量化器(52)终止3D脉管系统图像沿着给定的路径的扩展。6.如权利要求5所述的系统，其中，所述量化器(52) 生成3D血管体积图像；计算所述血管体积图像中脉管的中轴； 沿着血管中轴步进；以及 在每一步，测量所述血管的直径。7.如权利要求6所述的系统，其中，所述量化器(52)生成具有每个所测量的直径的步 数的直方图。8.如权利要求7所述的系统，其中，所述量化器(52) 计算所述血管的体积(Vvbv)；计算感兴趣体积的体积(VvJ ；以及计算比Vvbv/VTOi。9.如权利要求1所述的系统，还包括在受试者支撑(12)中的Hoimsfield校准体模(56)，其中，所述体模(56)与所述受试 者同时被扫描。10.如权利要求9所述的系统，其中，体模(56)还包括空气(70)、水(72)以及骨骼(74) 等效材料中的每个，每个都位于所述受试者支撑(12)中的固定的位置处。11.如权利要求10所述的系统，还包括Hounsfield单位校准器(54)，该Hounsfield单位校准器确定与所述水、空气以及骨骼等效材料中的每个对应的所述3D图像表示中的体素；以及基于所确定的体素的强度值，将所述3D图像表示校准为Hoimsfield单位(HU)。12.如权利要求1所述的系统，其中，所述CT扫描器(10)还包括台架，其定义所述受试者支撑(12)的周围的检查区域(14)；以及 多个阻止元件(202)，其安装在所述台架和所述探测器(20)之一上，与定位在所述台 架和所述探测器(20)中的另一个上的多组阻止球或杆(206)配合，以将所述探测器(20) 在6个自由度上锁定在预定义的阻止位置处。13.如权利要求12所述的系统，其中，所述探测器耦合至三个阻止元件(202)，每个阻 止元件包括在阻止位置处容纳相应的阻止球(206)的槽(204)。14.如权利要求12所述的系统，其中，每个槽(204)与所述阻止元件(202)上的每个其 他槽(204)正交，从而使得所述三个槽与三个正交平面对应，并且其中，通过使所述三个阻 止球(206)与相应的三个阻止元件(202)配合，防止所述探测器(20)在所述三个正交平面 中的每个中向后或向前移动。15.一种使用如权利要求1所述的成像系统来执行新生脉管系统量化的方法，包括 采集所述受试者的CT数据；将所述CT数据重建成具有3D体素阵列的3D图像表示，每个体素具有灰度值； 识别与血液对应的体素使用所识别的血液体素来生成所述受试者体内的脉管系统的3D体积图像。16.一种执行受试者体内的新生脉管系统量化的方法，包括 采集所述受试者的CT数据； 将所述CT数据重建成具有3D体素阵列的3D图像表示，每个体素都具有灰度值； 识别与血液对应的体素；以及根据所识别的血液体素生成所述受试者体内的脉管系统的3D体积图像。17.如权利要求16所述的方法，还包括在CT数据采集期间对受试者支撑(12)中的Hoimsfield校准体模(56)进行扫描，以 收集校准信息；所述校准体模包括空气(70)、水(72)以及骨骼(74)等效材料； 将所述3D图像表示中的体素的灰度值校准为Hoimsfield单位；以及 将具有与血液对应的Hoimsfield单位的体素识别为所述血液体素。18.如权利要求17所述的方法，还包括根据所述3D图像表示中的肿瘤体积(VvJ和所述肿瘤体积中的血液体素的数量来确 定血管体积的比(Vvbv/VvJ。19.如权利要求18所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：L扎戈尔谢夫，A巴克勒，R巴特，DE博斯，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]