一种方法、信号处理器、设备和系统，用于在注射放射性示踪剂之后例如由ＰＥＴ扫描仪或ＳＰＥＣＴ扫描仪基于被记录为时间函数的有限或不完整的生物过程图像４０序列来估计映射生物过程的参数或功能图像４７。通过将药物动力学模型４２（潜在示踪剂运动的房室模型）应用于生物过程图像４０序列来首先提取一个或多个运动参数４３。在模型中使用附加数据４１，其至少包括预定运动参数范围（例如来自文献），并且可选地包括输入函数或血液清除函数。接下来，例如通过将估计图像插入不完整图像序列，利用一个或多个运动参数４３，应用迭代算法４４来得到修正后的图像４５序列。在已经实现停止准则之后，从修正后的图像序列４５最终估计４６所得到的图像４７。所述方法可以用于例如在仅晚期时间图像可用的ＦＭＩＳＯ数据集合的情况下估计缺氧参数ｋ↓［３］图像。可以将所述方法实现为现有ＰＥＴ、ＳＰＥＣＴ、ＣＴ、ＭＲ或超声扫描仪软件的一部分，并且由于仅需要有限量的晚期时间注射后图像来提供可靠的结果，因此所述方法有助于增加患者舒适性和临床处理量。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及生成例如在临床医疗应用内使用以有助于治疗和诊断 的映射生物过程的图像的领域。更具体地说，本专利技术提供一种方法、 一种信号处理器、 一种设备和一种系统，用于生成映射生物过程的图 像，并且将结合扫描仪的输出单元而使用，以用于映射示踪剂运动。 尤其是，本专利技术能够基于有限或不完整数据集合(例如生物过程图像 的不完整时间序列)来提供图像。
技术介绍
在采用放射性标记生物分子作为示踪剂以研究活体中的病理生理 机制并且使其可视化方面，分子成像形态(例如正电子发射断层扫描技术(PET)和单光子发射断层扫描技术(SPECT))是独特的。原理 上，由于解剖改变(例如肿瘤大小的改变)通常滞后于病理反应，因 此功能成像形态将允许疾病进程的早期可视化。PET扫描仪和SPECT扫描仪二者都可以生成局部放射性药剂:摄取 的动态图像，这样允许局部测量示踪剂运动。通常基于房室 (compartmental )模型来估计示踪剂运动。从动态PET或SPECT图像 的时间序列估计的所得到的参数可以用于表征或者量化生物过程的很 多方面(例如尤其是细胞增殖、细胞死亡、药品给药、以及肿瘤缺氧)。关于获取四维(4D)动态扫描的一个问题在于被延长的获取时间， 在某些情况下(例如PET缺氧成像的18F-FMIS0)获取时间可能总计达 到3个小时。因此，为了改进临床处理量以及患者舒适性，在注射放 射性示踪剂之后 一 定时间获取图像。示例将是在注射之后1小时所获取的FDG(氟代脱氧葡萄糖)图像。 这些晚期图像表示在特定时间点的示踪剂分布，虽然是有用的，但可 能无法表达出整个图片。另 一替换方式将是测量更小的时间点子集。 调查人员已经研究了为了恶性肿瘤损害与炎症部位之间进行区分而通过FDG进行的双时间点成像，参见例如。然而，在PET和SPECT 中采用的用于探测生物过程的很多示踪剂显示出复杂的示踪剂运动， 从而必须需要药物动力学(pharmacokinetic)建模和分析。
技术实现思路
因此，目的在于提供一种方法，其能够生成映射生物过程的图像， 并且是基于被记录为时间的函数的生物过程图像的有限或不完整集合 的。换句话说，所述方法必须能够提供可靠的图像(例如参数图像)， 并且基于具有缺失数据的图像序列来映射潜在(underlying)生物过 程。在本专利技术第一方面中，通过提供一种方法来实现这个目的和若干 其它目的，所述方法基于被记录为时间的函数的两个或更多生物过程 图像序列来估计映射生物过程的图像，所述方法包括以下步骤通过考虑至少包括预定运动参数范围的附加数据而通过将药物动 力学模型应用于所述两个或更多生物过程图像序列来提取至少一个运 动参数，基于所述至少一个运动参数应用迭代算法，以得到修正后的生物 过程图像序列，基于所述修正后的生物过程图像序列来估计映射所述生物过程的 图像。基于仅有限量的生物过程图像的输入序列，所述方法能够提供映 射潜在生物过程的图像(例如参数图像、功能图像或分子图像)。因 此，例如，给定来自扫描仪的仅一些晚期时间示踪剂摄取图像，所述 方法可以用于可靠地估计作为接近于下述对应参数图像的参数图像， 如果图像的完整时间序列可用，则本应推导出所述对应参数图像。由 于在注射放射性示踪剂或造影剂之后在动态扫描序列中仅需要有限时 间段地扫描患者，而无须在扫描仪上花费长时间来记录覆盖长时间段 的图像的完整序列，因此所述方法使得有可能增加患者舒适性。通过提取或者估计运动参数、或作为应用药物动力学模型的结果 而获得的运动参数集合，所述方法能够生成修正后的图像序列，其包 括关于输入图像序列而增加的多个图像。然后通过迭代方式将药物动 力学模型应用于所述修正后的图像序列，并且可以进一 步估计图像。 为了提供迭代算法的正确初始化，药物动力学模型例如基于来自文献 的有关数据而考虑预定运动参数范围。此外，药物动力学模型可以将 与所述生物过程有关的输入函数进一步取作其输入。这种输入函数可 以包括表示血液清除曲线的数据。在实现方式中，所述两个或更多生物过程图像序列是示踪剂运动图像序列，药物动力学模型包括使用房室模型分析示踪剂运动，从 而提取所述至少一个运动参数。因此，可以通过描述房室模型的参数 和传输速率常数来描述由所述图像映射的生物过程。这种房室模型可 以是2-房室模型、3-房室模型、4-房室模型或5-房室模型。在一个具体实施例中，所述房室模型是二房室氟米索硝唑 (fluoromisonidazole， FMISO)运动模型，并且所述迭代算法包括 优化二房室FMISO运动模型的K,、 k2、 k3和p参数。在实现方式中，由 二房室FMISO运动模型的传输速率常数来描述由所生成的参数图像映 射的组织缺氧的生物过程。所述方法适合于处理从示踪剂运动扫描(例如放射性示踪剂运动 扫描)得到的生物过程图像，由扫描仪(例如CT、 MR、 PET、 SPECT和 超声扫描仪)来记录所迷扫描图像。在一个实施例中，所述迭代算法包括重复以下步骤 基于所述至少一个运动参数生成至少一个估计图像， 通过将所述药物动力学模型应用于包括所述至少一个估计图像的 修正后的生物过程图像序列来至少提取修正后的运动参数， 直到满足预定停止准则。所述停止准则可以是基于指示得到的图像的所实现的质量的阈值 的。当例如连续迭代之间的均方根距离小于所述阈值时，可以满足所 述停止准则。或者，所述停止准则可以是基于所执行的预定数量的迭代的。应理解，可以通过任何方式来组合任何两个或更多个上述实施例 的或第一方面的子方面。在第二方面中，本专利技术提供一种信号处理器，其被布置为基于 被记录为时间的函数的两个或更多生物过程图像序列来估计映射生物 过程的图像，所述信号处理器包括运动参数提取器，其被布置为通过考虑至少包括预定运动参数 范围的附加数据而通过将药物动力学模型应用于所述两个或更多生物 过程图像序列来提取至少 一 个运动参数，图像估计器，其被布置为基于所述至少一个运动参数应用迭代 算法，以得到修正后的生物过程图像序列，图像生成器，其被布置为基于所述修正后的生物过程图像序列 来估计映射所述生物过程的图像。通过适当的可执行程序，所述信号处理器可以要么被实现为专用 信号处理器，要么被实现为通用信号处理器(例如在计算机或计算机 系统中)。所述信号处理器可以是基于一个单片机的基于数字的信号 处理器，或被划分为若干处理器芯片。应理解，对于第一方面提到的相同优点和相同实施例同样应用于 第二方面。在第三方面中，本专利技术提供一种设备，其包括根据权利要求10的 信号处理器。所述设备可以是计算机或计算机系统(例如大型计算机 或单机计算机)。所述设备可以包括显示器监视器，用于至少显示映 射所述生物过程的所得到的图像。在实现方式中，所述设备包括接口， 所述接口要么是有线的，要么是无线的，用于从扫描仪(例如PET扫 描仪或SPECT扫描仪)接收所记录的图像或图像序列。应理解，对于第一方面提到的相同优点和相同实施例等同地应用 于笫三方面。在笫四方面中，本专利技术提供一种系统，包括扫描仪，其被布置为将两个或更多生物过程图像序列记录为时 间的函数，根据权利要求10的信号处理器，所述信号处理器可操作地连接到 所述扫描仪，用于接收被记录为时间的函数的所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于被记录为时间函数的两个或更多生物过程图像（４０）序列来估计映射生物过程的图像（４７）的方法，所述方法包括以下步骤： 通过考虑至少包括预定运动参数范围的附加数据（４１）而将药物动力学模型（４２）应用于所述两个或更多生物过程图像（ ４０）序列来提取至少一个运动参数（４３）， 基于所述至少一个运动参数（４３）应用迭代算法（４４），以得到修正后的生物过程图像（４５）序列，和 基于所述修正后的生物过程图像（４５）序列来估计（４６）映射所述生物过程的所述图像（４７ ）。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：M纳拉亚南，
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]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。