[发明专利]定量临床和临床前成像

说明书

本发明涉及医学领域。本发明找到对临床和临床前成像的说明性应用，并且特别参照其进行描述。然而，本发明将在其它医学应用中找到应用，例如辅助进行病人的筛选和管理的诊断相关参数测量，但是不限制于此。

典型地，在诸如老鼠、豚鼠等的动物上对在研究、开发和验证阶段的医学治疗和诊断方法或系统进行临床前测试。如果临床前测试是有前途的，并且指示可接受的安全级别，那么开发继续进行到在人类志愿者上的临床研究。基于这些临床研究的结果，确定治疗或诊断方法或系统的功效和安全性，并且商业实体和相关政府管理机构做出关于是否批准并且继续使用该治疗或诊断的决定。

在临床前和临床研究中，有时需要医学成像形式的反馈。例如，在癌症处置治疗中，可以期望采用磁共振(MR)成像、计算机断层摄影(CT)成像、正电子发射断层摄影(PET)成像、x射线成像、或者另一种成像模态或者成像模态的组合(即，多模态成像)，以便对通过治疗减小的大小、分布状态、代谢活动、或者癌肿瘤的其它解剖或功能特性的程度(如果存在)进行研究。

负责的医学研究者对临床前或者临床研究进行仔细设计，充分考虑许多设计参数，例如，动物或者人类志愿对象的数量、所采用的医学成像模态或多种模态，包括对每种成像模态的性能和局限的详细理解，例如，分辨率特性，对各种组织类型的灵敏度，麻醉、温度和其它变量在成像上的影响，对象运动在成像上的影响等。当采用多模态成像时，额外考虑来自各成像模态的组合图像的影响，例如在对来自不同模态的图像进行空间配准期间所引入的误差。

在包括成像数据采集、图像重建、重建后图像处理、多模态空间图像配准、从重建图像中提取重要临床结果等期间的基本上任何处理阶段都可能引入以噪声、缺乏精确度、和/或任何类型的不受控变量形式出现的误差。误差跨过不同阶段的传播可能减少误差指示的置信区间，或者在某些情况下，从另一个来源得到的确认数据的数据融合(例如，在诸如不同模态图像或者作为对成像的补充的非成像数据的补充输入数据中找到的类似特征)可能用来增加置信。

理想情况下，研究者对影响各种误差估计、置信区间、以及误差传播的参数进行仔细确定和记录，使得可以考虑到统计显著性误差估计对所得到的临床前和临床研究结论进行评定。然而，在实际中，典型地，使用诸如微软Excel的办公类型电子数据表或者其它手工操作的计算工具手动地进行这些估计，并且在一些情况下，将各种误差形式计入考虑的所得到的统计显著性计算要么没有完成，要么自身受误差影响。在图像数据采集期间，由于不注意或者研究协议没有预见到记录与做出精确误差估计和精确误差传播估计相关的参数的需要，有时不记录该信息。不能确定，记录和保存这些与误差或者置信区间评估有关的信息可能导致昂贵并且耗时的临床前或临床研究，这些研究从根本上是有缺陷的，并且对于在调查下做出关于实验治疗和诊断的可靠决定是有局限或者无存在价值的。

当研究采用多模态成像时，这些问题加剧了。对来自多个成像模态的图像的互相比较或者组合的先决条件是诸如图像的空间配准的精确图像处理。典型地，这种空间配准包括刚体平移和/或旋转分量，以及弹性或变形配准分量。刚体和弹性或变形配准算法是可用的。然而，使用现存技术从经验上确定由这些配准操作所引入的误差的量是困难的或者不可能的。因此，典型地，研究者假定没有引入误差(这基本上是绝对错误的)或者基于第一种原理计算或者其它非经验证据对所引入的误差做出估计。现存的校准体模具有实质的缺点，并且对校准、或者评定由图像配准技术所引入的误差不是有效的。鉴于在临床前和临床研究中多模态成像的日益普遍使用，由于这种在图像配准中的基本缺陷将很大程度上未知幅度、性质和在误差传播上影响的误差引入了研究分析，所以这种在图像配准中的基本缺陷是个问题。

本发明提供了克服上述问题及其它问题的新的和改进的装置和方法。

根据一个方面，公开了一种临床或者临床前成像方法，包括：采集临床或者临床前对象的成像数据；重建成像数据以便生成临床或者临床前图像；对临床或者临床前图像进行处理以便生成临床或者临床前显著性结果；生成相应于采集、重建和处理中的至少一个的可变性元数据；并且基于所生成的可变性元数据对临床或者临床前显著性结果的置信区间进行估计。