专利名称：基于X－ray投影图像的灌注分析的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种医学影像的分析方法，主要适用于X-ray投影类图像。借用灌注分析的原理，获得组织的血流动力学参数，反馈机体的生理及病变状况，为临床的诊断和治疗提供评价指标。
背景技术：
医学中灌注分析的理论基础，来源于核医学数据处理技术。将放射性示踪剂静脉团注，经左室到达某器官后，通过动态扫描，可获得示踪剂首次通过该器官的时间-放射性曲线。现代医学中应用灌注分析方法主要是对组织血流状况进行检测，反映局部组织及器官的生理机能及病变情况，提供不同临床阶段的客观评价。其中，最为重要的应用就是基于脑组织的灌注成像之后的数据分析——脑灌注分析。
人类脑的正常生理性功能活动以及各种病理性活动与脑血流变化密切相关，加之其特殊的解剖学结构，因此获取人类活体脑组织微循环血流的信息一直是影像医学十分关注的领域。目前在活体上测定脑组织灌注的影像学方法包括正电子发射体层摄影(positron emission tomography，PET)、单光子发射体层摄影(single photon emission computed tomography，SPECT)、氙-CT(Xe-CT)、MR灌注成像和CT灌注成像等。由于设备或辅助设备昂贵、检查费用高以及很难得到定量数据等原因，上述方法中临床广泛应用的主要是CT的脑灌注成像。
CT脑灌注成像是近年来开展的一项新的功能成像技术，主要通过团注碘对比剂显示毛细血管内对比剂通过时引起脑组织密度变化状态。团注碘对比剂到达脑组织后使脑组织密度逐渐升高，在一定时间内达到密度峰值后逐渐下降，最后恢复到使用对比剂之前的密度水平。将不同时间脑组织的密度值连成曲线，即可得到对比剂通过脑组织的时间-密度曲线。通过分析时间-密度曲线可以得到TTP(指对比剂首次到达扫描层面内的大动脉至对比剂在脑组织中达到团注峰值的时间间隔，正常值一般为几秒，单位为s)、CBF{指单位时间内流经一定脑组织血管结构，包括动脉、毛细血管、静脉和静脉窦等的血流量，单位为ml/(100g·min)}、CBV(指感兴趣区ROI内单位体积脑组织的血管床容积，包括毛细血管和大血管在内，单位为ml/100g)和MTT(指血液流经血管结构，如动脉、毛细血管和静脉窦时，通过的血管路径不同，时间也不同，所以用平均通过时间表示，反映对比剂通过感兴趣区毛细血管的平均时间，单位为s)等血液动力学参数。中心容积定理反应了CBF、CBV和MTT三者之间的关系CBF＝CBV/MTT。根据动态CT图像中所有象素的时间-密度曲线，计算出所有象素的上述四个指标后，采用彩色编码技术就可以得到脑组织的TTP、CBF、CBV和MTT灌注图像。此方法简便易行，对于早期诊断急性缺血性脑血管病的敏感性和特异性非常高，还可以观察病变的范围和严重程度，检查脑血流动力学。注入对比剂后动态CT图像中动脉及组织的时间-密度曲线的横坐标为时间，纵坐标为注药后增加的CT值，其变化反映的是对比剂在该器官中浓度的变化，即碘聚集量的变化，从而反映了组织灌注量的变化。由于1mg/ml的碘浓度相当于25HU，则1mg碘相当于25HU·ml，即1mg碘可以使1ml组织的CT值增加25HU。因此，注入对比剂的量可用HU·ml来表示，这样，通过测定局部脑组织的碘聚集量，根据计算可以得到局部脑组织血流灌注的定量数据。
CT灌注技术的另一扩展应用—肿瘤灌注。常规的CT增强检查显示的是肿瘤血管结构的特征(在脑内还有血脑屏障的完整性)，这对于判断肿瘤的性质和复发与否的准确性是不够的。CT灌注技术可以通过显示的各种参数(不仅是形态学信息)更详细地反映肿瘤实质的结构特征，是提高肿瘤诊断准确性与特异性的一个新的方法。
除去上述提到的脑部和肿瘤灌注分析的应用，作为人体重要器官的心脏，肩负着人体全身的血供工作。心肌组织的正常生理性功能活动以及各种病理性活动与冠状动脉血流变化密切相关，而当今的心血管成像多采用X-ray投影图像，利用此类图像，借用灌注分析的原理，可以得到心肌组织的生理指标。这种基于X-ray投影图像进行灌注分析的方法，同样适用于脑部等组织，可以提供同一兴趣区域不同临床阶段(如术前、术后等)的动态分析数值的对比。
发明内容
本发明将临床常用的灌注分析概念进行了外延，是一种基于X-ray投影图像的全新定量分析方法，主要适用于心肌及脑等组织正常生理及病理指标的评价。对于特定组织，可以根据临床需要，提供特定时间段的动态分析数值对比。
上述灌注分析方法，其特点在于，包含了如下步骤定义步骤，指定并标识待分析组织区域；分析步骤，读取特定序列图像，在整个灌注时间过程中汇总每个像素的变化数据，计算相关参数；显示步骤，将分析的结果以数据表或者数据图的形式直观显示出来；对比步骤，比较同一兴趣区域不同临床阶段的灌注分析结果，提供临床评价依据。
上述灌注分析方法，其特点在于，是基于X-ray投影图像进行分析；上述灌注分析方法，其特点在于，是利用序列中多幅图像在不同时刻点对应的灌注值进行分析；上述灌注分析方法，其特点在于，可以提供同一兴趣区域不同临床阶段(如术前、术后等)的灌注分析信息对比；上述灌注分析方法，其特点在于，定义步骤中兴趣区域的位置和形状可以任意指定；上述灌注分析方法，其特点在于，可以对兴趣区域内标记的多个特征点数据进行不同时间段对比分析；上述灌注分析方法，其特点在于，分析步骤中采用了曲线的多种运算方法，如平滑、差分、二阶差分等；上述灌注分析方法，其特点在于，显示步骤中自动绘制时间-密度曲线；上述灌注分析方法，其特点在于，对应于定义的多个兴趣区域，可以自动绘制与多条时间-密度曲线，反映区域内不同位置的灌注值变化；上述灌注分析方法，其特点在于，可以提供同一兴趣区域内多个特征点不同时间段之间的信息关联及对比。
本发明的功效在于1、拓展了常见灌注分析的临床应用，利用X-ray投影图像进行心肌及脑等组织的正常生理性功能活动以及各种病理性活动分析；2、可以提供不同时间段(术前、术后等)上动态数据的分析，对比，丰富临床评价信息。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
图1是根据本方法进行灌注分析的实施步骤流程2原始的待处理X-ray投影图像图3定义单个灌注分析的兴趣区图4定义多个灌注分析的兴趣区图5显示的单条时间密度曲线图6显示的多条时间密度曲线图7数据对比分析示意具体实施方式
整个发明的实施方式可以围绕图1所示的方法实施步骤流程图来展开说明。
首先，将选定的待处理原始XA图像调入备用，举例中选择的是一个XA的心脏造影图像序列(参见附图2)。序列的时间从注入造影剂开始，直到其完全流出冠状动脉，恢复到原始状态持续的过程。图2显示的是序列首帧，灌注成像起始时的心脏图像。
定义步骤(图1 101)，选定序列中的一幅图像进行兴趣区域定义，可以根据病人的具体情况选定并标记出一个或者多个兴趣区域，图3中标记出一个矩形的待处理区域。图4中定义了三个兴趣区域一个矩形的，一个圆形和一个任意形状的。
定义兴趣区域之后，参考常用的灌注分析方法，自动计算选定区域内的时间-密度曲线(图1 102)，结果显示如图5(单兴趣区域的分析曲线)和图6(多兴趣区域的分析曲线)所示。分析过程是利用整个XA序列中多幅图像在不同时刻点对应的灌注值进行分析，汇总兴趣区域内每个像素的时间及灌注值信息，计算出整个区域的灌注参数。
显示步骤(图1 103)，将分析后数据用图、表形式显示出来。如果在定义步骤中选择指定的是多个兴趣区域，结果显示的时候会依据区域的编号，显示多条与之对应的曲线。在图6中可以看到，对应于左侧缩略图中的定义的三个兴趣区域分别采用三种不同颜色标记，其分析结果曲线使用同样颜色的曲线显示，清晰明确。对于计算的得到曲线，还可以进行平滑、拟合、积分、标注等处理，辅助临床诊断。
对比步骤，可将不同时间段上的多次灌注分析结果(包括区域内的特定像素点的结果)-多条时间与密度曲线对比显示在同一坐标系中如图7，并对应显示病人的检查及治疗信息，为医生的临床评价提供参考(图1 104)，这里所说的不同时间段，不是指一次灌注过程中的时间过程，而是针对同一病人在诊断或者治疗的不同时间段，例如心脏手术的术前、术后，以及恢复一段时间后复查时。时间间隔的选取可参考临床的需要。举例采用是心脏组织的灌注分析，此方法同样适用于脑等组织XA图像。
权利要求
1.一种基于X-ray投影图像的灌注分析方法，其特征在于，包含了如下步骤定义步骤，指定并标识待分析组织区域；分析步骤，读取特定序列图像，在整个灌注时间过程中汇总每个像素的变化数据，计算相关参数；显示步骤，将分析的结果以数据表或者数据图的形式直观显示出来；对比步骤，比较同一兴趣区域不同临床阶段的灌注分析结果，提供临床评价依据。
2.上述的灌注分析方法，其特征在于，是基于X-ray投影图像进行分析。
3.上述的灌注分析方法，其特征在于，是利用序列中多幅图像在不同时刻点对应的灌注值进行分析。
4.上述的灌注分析方法，其特征在于，可以提供同一兴趣区域不同临床阶段(如术前、术后等)的灌注分析信息对比。
5.上述的灌注分析方法，其特征在于，定义步骤中兴趣区域的位置和形状可以任意指定。
6.上述的灌注分析方法，其特征在于，可以对兴趣区域内标记的多个特征点数据进行不同时间段对比分析。
7.上述的灌注分析方法，其特征在于，分析步骤中采用了曲线的多种运算方法，如平滑、差分、二阶差分等。
8.上述的灌注分析方法，其特征在于，显示步骤中自动绘制时间-密度曲线。
9.上述的灌注分析方法，其特征在于，对应于定义的多个兴趣区域，可以自动绘制与多条时间-密度曲线，反映区域内不同位置的灌注值变化。
10.上述灌注分析方法，其特征在于，可以提供同一兴趣区域内多个特征点不同时间段之间的信息关联及对比。
全文摘要
本发明涉及一种医学影像的分析方法，主要适用于X－ray投影类图像。借用灌注分析的原理，获得组织的血流动力学参数，本发明提供的灌注分析方法，其特点在于，包含了如下步骤定义步骤，指定并标识待分析组织区域；分析步骤，在整个灌注时间过程中汇总区域内每个像素的变化数据，计算相关参数；显示步骤，将分析的结果以数据表或者数据图的形式直观显示出来；对比步骤，比较同一兴趣区域不同临床阶段的灌注分析结果，提供临床评价依据。本发明将临床常用的灌注分析概念进行了外延，是一种基于X－ray投影图像的全新定量分析方法，可根据临床需要，提供特定时间段的动态分析数值对比，主要适用于心肌及脑等组织正常生理及病理指标的评价。
文档编号G06T7/00GK1891152SQ200610012020
公开日2007年1月10日 申请日期2006年5月26日 优先权日2006年5月26日
发明者王民汉, 周宇, 周卫华 申请人:北京思创贯宇科技开发有限公司