基于动态对比增强成像的渗透率度量的制作方法
【专利摘要】一种方法，包括基于与流过感兴趣脉管组织的第一对比材料相对应的第一时间增强曲线和与流过感兴趣脉管组织的第二对比材料相对应的第二时间增强曲线来确定所述感兴趣脉管组织的渗透率度量并且生成指示其的信号。一种计算系统包括：时间增强曲线生成器(114)，其接收表示感兴趣脉管组织和具有弱渗透颗粒的第一对比材料的第一动态对比增强成像数据，并且接收表示所述感兴趣脉管组织和具有强渗透颗粒的第二对比材料的第二动态对比增强成像数据，并且生成针对所述第一对比材料的第一时间增强曲线和针对所述第二对比材料的第二时间增强曲线；以及渗透率度量确定器(116)，其通过确定所述第一时间增强曲线与第二时间增强曲线之间的有效差来确定所述感兴趣脉管组织的渗透率度量。
【专利说明】基于动态对比増强成像的渗透率度量
【技术领域】
[0001] 本发明总体上涉及动态对比增强成像，并且更具体地涉及基于来自利用以下成 像模态来执行的动态对比增强扫描的成像数据来确定组织渗透率度量：计算机断层摄影 (CT)、磁共振（MR)、正电子发射断层摄影（PET)、单光子发射断层摄影（SPECT)、混合或组合 的 CT/MR、CT/PET、CT/SPECT、PET/MR 等和 / 或其他。
【背景技术】
[0002] 血液在其中从毛细血管穿透进入间质空间的肿瘤脉管的渗透率是由具有缺陷的 和泄漏的内皮的肿瘤血管引起的。发生在快速生长的肿瘤中的若干生理过程导致新生血管 的发展，所述新生血管是不成熟和扭曲的，并且具有源于大的内皮细胞空隙、不完整基底膜 和平滑肌的缺失的对大分子的增大的渗透率。这些异常肿瘤血管可以被用作潜在的标记以 评估肿瘤分级。因此，由于若干原因，肿瘤血管渗透率的体内测量是重要的：1)因为增大的 渗透率与随着新生血管看到的不成熟的血管相关联，所以其可以被用于对肿瘤进行分级； 2)其可以被用来研宄肿瘤对各种治疗，尤其是对抗血管生成治疗的响应；3)理解渗透率的 概念可以帮助理解治疗试剂进入靶细胞的机理，并且因此改进药物递送。
[0003] 在医疗诊断中，除了更常规的血液灌注评估，大体上可以通过动态对比增强（DCE) 成像来测量渗透率。灌注成像对于研宄具有例如作为中风、梗死、肿瘤等结果的脑、心脏、 肺、肾或肝损伤的患者，以及对于研宄相对于许多器官特异疾病的身体器官的一般功能，是 特别有用的。由于灌注成像和渗透率成像基本测量血液的流动特性，因此可以利用适当施 予的造影材料来使用若干成像模态。例如，可以由使用碘造影剂的CT、利用钆或氧化铁造影 剂的MRI、利用若干类型的放射性示踪剂的PET和SPECT、以及利用微泡造影剂的超声来执 行灌注成像。在动物临床前成像中，利用荧光剂的光学断层摄影也是适合的。
[0004] DCE成像通常要求针对若干不同的时间点的对感兴趣体积的重复成像，例如具有 连续扫描之间的几秒钟的差异（例如1至10秒每时间帧）的3-30次之间的重复扫描。在 常见的DCE技术中，例如通过自动注射器来将造影剂的药团施予到患者的脉管系统中，并 且针对覆盖造影剂药团通过感兴趣区域中的组织运送的时间段来收集来自感兴趣区域的 图像。（如可以根据图像数据推断的）造影剂的局部浓度随时间的变化被用于分析生理参 数。在临床实践中，对DCE图像系列进行定性检查或利用特殊分析算法进行定量评估是常 见的。对于区域或每个体素，量化结果可以包括血流量或灌注、血体积、平均运送时间、到达 时间、渗透率、峰值时间、峰值强度、最大梯度和其他参数的绝对测量结果。
[0005] 渗透率评估主要在脑灌注中被研宄，其中脑血屏障增大了正常组织与受损组织之 间的差异。然而，在其他身体组织类型中测量肿瘤渗透率更加困难得多，并且需要经改进的 技术。所有相关成像模态中的用于评估肿瘤毛细血管渗透率的当前技术是基于对动态对比 增强成像期间的造影剂的时间增强曲线的分析的。根据测得的数据，可以大体上计算出灌 注参数和渗透率参数两者。然而，由于这两种效果被一起组合在数据内，因此需要准确测量 结果的相对较大的集合来使得能够进行诸如帕特拉（Patlak)-曲线图的敏感分析或者可 以将两种影响分开的其他类似模型。帕特拉-曲线图分析使用动态数据的两个房室模型 (血液和组织细胞外液，ECF)。
[0006] 对于帕特拉-曲线图分析，考虑从血液到具有对比的血液清晰值α的ECF的对比 介质单程输送。已离开血液的对比介质的量等于：α乘以已流过组织的血液量。对比介质 的浓度或对ECF的增强将是血液曲线的（a /V) (AUC)，其中，V是组织的体积，并且AUC是输 入（动脉）曲线下的面积。源于组织中的血液的组织的增强是通过相关的血液体积与组织 体积（rBV)比乘以血液中的对比介质的浓度来确定的。因次，对比介质的总浓度，即，如方 程1所示，在时间t时的组织的增强是由血液和ECF中的对比介质的浓度之和给出的：
[0007] 方程 1:
【权利要求】
1. 一种方法，包括： 基于与流过感兴趣脉管组织的第一对比材料相对应的第一时间增强曲线和与流过感 兴趣脉管组织的第二对比材料相对应的第二时间增强曲线来确定所述感兴趣脉管组织的 渗透率度量；并且 生成指示所述渗透率度量的信号。
2. 根据权利要求1所述的方法，还包括： 通过确定所述第一时间增强曲线与所述第二时间增强曲线之间的有效差来确定所述 渗透率度量。
3. 根据权利要求1所述的方法，还包括： 通过确定所述第一时间增强曲线与所述第二时间增强曲线之间的加权差的平均来确 定所述渗透率度量。
4. 根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中，所述第一时间增强曲线与表示感 兴趣脉管组织和具有弱渗透颗粒的第一对比材料的第一动态对比增强成像数据相对应，并 且其中，所述第二时间增强曲线对应于表示所述感兴趣脉管组织和具有强渗透颗粒的第二 对比材料的第二动态对比增强成像数据。
5. 根据权利要求4所述的方法，还包括： 接收所述第一动态对比增强成像数据并且基于所述第一动态对比增强成像数据来生 成所述第一时间增强曲线；并且 接收所述第二动态对比增强成像数据并且基于所述第二动态对比增强成像数据来生 成所述第二时间增强曲线。
6. 根据权利要求4至5所述的方法，其中，所述第一动态对比增强成像数据和所述第二 动态对比增强成像数据来自同一单次对比增强扫描。
7. 根据权利要求4至5中的任一项所述的方法，其中，所述第一动态对比增强成像数据 和所述第二动态对比增强成像数据来自不同的对比增强扫描，而来自同一成像系统。
8. 根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，其中，所述第一动态对比增强成像数据 和所述第二动态对比增强成像数据来自不同的对比增强扫描，并且来自不同的成像系统。
9. 根据权利要求1至8中的任一项所述的方法，其中，所述弱渗透颗粒具有直径小于 30-40纳米的量级的大小，并且其中，所述强渗透颗粒具有直径为100-200纳米的量级的大 小。
10. 根据权利要求9所述的方法，其中，所述弱渗透颗粒和所述强渗透颗粒具有相同大 小的分子，所述弱渗透颗粒相对于所述强渗透颗粒具有更多的分子，并且所述弱渗透颗粒 包括封装在纳米载体壳里面的分子。
11. 根据权利要求1至8中的任一项所述的方法，其中，所述第一对比材料中的一种是 造影剂，并且所述第一对比材料和所述第二对比材料中的另一种是放射性示踪剂。
12. 根据权利要求1至11中的任一项所述的方法，还包括： 在视觉上呈现所述渗透率度量。
13. 根据权利要求1至12中的任一项所述的方法，还包括： 基于所述渗透率度量来确定所述感兴趣脉管组织的状态，并且在视觉上呈现表示所述 状态的信息。
14. 根据权利要求1至13中的任一项所述的方法，还包括： 基于所述渗透率度量来确定动作的推荐过程，并且在视觉上呈现表示所述状态的信 息。
15. -种计算装置（112)，包括： 时间增强曲线生成器（114)，其接收表示感兴趣脉管组织和具有弱渗透颗粒的第一对 比材料的第一动态对比增强成像数据，并且接收表示所述感兴趣脉管组织和具有强渗透颗 粒的第二对比材料的第二动态对比增强成像数据，并且生成针对所述第一对比材料的第一 时间增强曲线和针对所述第二对比材料的第二时间增强曲线；以及 渗透率度量确定器（116)，其通过确定所述第一时间增强曲线与所述第二时间增强曲 线之间的有效差来确定所述感兴趣脉管组织的渗透率度量。
16. 根据权利要求15所述的计算系统，其中，所述有效差是所述第一时间增强曲线与 所述第二时间增强曲线的数据点之间的加权差的平均。
17. 根据权利要求15至16中的任一项所述的计算系统，其中，所述第一对比增强成像 数据和所述第二动态对比增强成像数据来自同一单次对比增强扫描。
18. 根据权利要求15至16中的任一项所述的计算系统，其中，所述第一对比增强成像 数据和所述第二动态对比增强成像数据来自不同的对比增强扫描，而来自同一成像系统。
19. 根据权利要求15至16中的任一项所述的计算系统，其中，所述第一对比增强成像 数据和所述第二动态对比增强成像数据来自不同的对比增强扫描，并且来自不同的成像系 统。
20. 根据权利要求15至19中的任一项所述的计算系统，其中，所述弱渗透颗粒具有直 径小于30-40纳米的量级的大小，以及其中，所述强渗透颗粒具有直径为100-200纳米的量 级的大小。
21. 根据权利要求20所述的计算系统，其中，所述弱渗透颗粒和所述强渗透颗粒具有 相同大小的分子，所述弱渗透颗粒相对于所述强渗透颗粒具有更多的分子，并且所述弱渗 透颗粒包括封装在纳米载体壳里面的分子。
22. 根据权利要求15至21中的任一项所述的计算系统，其中，所述计算系统在视觉上 呈现所述渗透率度量。
23. 根据权利要求15至22中的任一项所述的计算系统，其中，所述计算系统进行以下 中的至少一项：基于所述渗透率度量来确定所述感兴趣脉管组织的状态并且在视觉上呈现 表示所述状态的信息，或者基于所述渗透率度量来确定动作的推荐过程并且在视觉上呈现 表示所述状态的信息。
24. -种编码有一个或多个计算机可执行指令的计算机可读存储介质，当所述计算机 可执行指令由计算系统的处理器执行时，令所述处理器： 基于与流过感兴趣脉管组织的第一对比材料相对应的第一时间增强曲线和与流过感 兴趣脉管组织的第二对比材料相对应的第二时间增强曲线来确定所述感兴趣脉管组织的 渗透率度量，并且在视觉上显示所述渗透率度量或所述第一时间增强曲线或所述第二时间 增强曲线中的至少一个。
【文档编号】G01R33/56GK104519794SQ201380041795
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2013年7月12日 优先权日:2012年8月6日
【发明者】R·卡尔米 申请人:皇家飞利浦有限公司