[发明专利]用于CT体积中的新生脉管系统量化的系统

说明书

本发明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.Wagle，K.Hui，M.Westmore，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-1 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Hounsfield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Hounsfield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。