[发明专利]对病人体内的药物传播建模的系统和方法

说明书

本发明专利申请是国际申请日为2005年11月16日、申请号为200580038906.1、题为“确定病人传输函数并对药物注射的病人响应进行建模的系统和方法”的中国发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求2004年11月16日提交的序列号60/628,201的美国临时专利申请的优先权，该申请的公开内容通过引用结合于此。

背景技术

本发明一般涉及药物在病人体内的传播的建模，尤其涉及用于成像过程的造影剂在病人体内的传播的建模。

本文列举的参考文献有助于理解本发明或本发明的背景。然而，本文中包括参考文献并非旨在许可该参考文献可相对于本发明用作现有技术，且并不构成该许可。

各种造影剂可注射进入病人体内，用于各种诊断和治疗成像过程，诸如X-射线过程(包括例如血管造影术、静脉造影术和尿路造影术)、计算机断层成像(CT)、磁共振成像(MRI)、超声成像、基于光的成像和正电子发射断层扫描(PET)。例如，CT扫描仪已经成为不可或缺的现代诊断成像工具。它使对解剖结构以及一些情形中的生理过程进行2、3和4维精确测量成为可能。对软组织、脉管系统和其它结构的成像不易用CT扫描仪实现，因为这些结构不能将X-射线微分地衰减到适当程度。为了克服这些限制，通常将吸收射线药物或不透射线药物、或造影剂注入到外周静脉循环中。用于CT成像的造影剂通常是将三个或以上的碘原子键合在苯结构内的水溶性盐。碘衰减医学成像过程中使用的能量范围内的X-射线。在进行扫描之前，计算机控制的泵或注射器将精确量的造影剂以通常从0.5至6ml/s(产生的压力最高达300psi)的流速注射到病人的静脉系统中。通常用于CT过程中的前载抽吸注射器的示例在例如授让给本发明受让人的美国专利No.5,300,031、5,383,858和6,652,489中公开，这些专利通过引用结合于此。

现在，多探测器CT扫描仪(MDCT)允许临床医生对病人进行非并行的解剖学和生理学的诊断扫描。然而使用这种新技术，对日常应用又产生了新的挑战。虽然在容积覆盖和图像分辨率上有所突破，但是新一代CT扫描仪仍需要用含碘造影剂来实现最佳图像和诊断。此外，将扫描定时成与最佳造影剂浓度时刻一致的重要性在MDCT情形中增加。

从注射系统不将药物与生理的相互作用的了解或估计结合其控制方案中的意义上说，造影剂的输送通常是开环的。注射系统精确地输送编程为具体速率的量的造影剂。这种方法在扫描进行相当一段时间使得早期药物代谢不影响诊断扫描的质量时工作良好。该方法在扫描的目标是对灌注，即将药物注入例如薄壁组织或可疑癌中的估计时也工作良好。扫描技术的进步使得图像能在极短的时段内(秒)获得。这种趋势与愈来愈期望产生解剖结构(类似心脏、其冠状脉管和通向心脏或来自心脏的大脉管)的容积呈现一起需要考虑造影剂的早期药物代谢动态特性和药效动态特性。理想地，因大血管中出现造影剂产生的衰减曲线较佳地在病人多个部位上均衡(平坦)并充分相似，以便于容积呈现和准确诊断，并且是在定时于感兴趣部位中最佳造影剂浓度时刻进行的成像扫描。

成像和其它过程中对不同病人的剂量要求的差异已经被认识到。例如，授让给本发明受让人的美国专利No.5,840,026公开了使用注射之前或注射期间获得的病人具体数据来对病人定制注射的装置和方法。虽然基于病人差异的医学成像过程的剂量要求差异已经被认识到，但是常规医学成像过程仍在医学成像过程中继续使用预定剂量或用于注射造影剂的标准传输协议。考虑到包括MDCT扫描仪的近来可用CT扫描仪的扫描速度增加，单相注射在使用这种快速扫描的领域中比二相注射占优。虽然使用固定的传输协议(无论是单相、二相还是多相)简化了过程，但是在相同的协议下向不同病人提供相同剂量的造影剂可产生图像对比度和质量都极其不同的结果。此外，通过引入最新的MDCT扫描仪，临床实践中以及CT文献中的一个未决问题是用于单片、螺旋扫描仪的标准造影剂协议是否能很好地移用于使用MDCT机器的过程。参见F.Cademartiri和G.Luccichenti等人2004年在Semin Ultrasound CT MR的25(1)卷2-16页上发表的“Sixteen-row multislice computed tomography：basic concepts，protocols，and enhanced clinical applications(16行多片计算断层造影术：基本概念、协议和增强式医疗应用)”。