[发明专利]用于通过借助对比剂的断层摄影来估计运动学系统中的感兴趣量的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及有利地由断层摄影成像系统的处理单元实现的用于产生对与运动学系统的多面体空间内的流动有关的感兴趣量的估计的方法。本发明更特别地但是以非限制性的方式应用于通过透过性成像或灌注成像来估计与器官内的对比剂的流动有关的单位体积流量或间质或血浆的复合体积。本发明在如下方面与已知方法显著不同：本发明在于针对每一感兴趣体积，估计例如平行六面体体素，并不仅是单位体积流量而是分别穿过所述体素的每个面的六个流量中的每一个——其中的至少五个是自由的。

背景技术

本发明尤其利用断层摄影成像技术，例如利用磁共振的灌注成像（PerfusionWeightedMagneticResonanceImaging（灌注加权磁共振成像）—PW-MRI—根据英语的术语）、利用动态对比灵敏度的灌注成像（DynamicSusceptibilityContrastImaging（动态灵敏度对比成像）—DSC—按照英语的术语）、利用X射线断层摄影的灌注成像（ComputedTomographyPerfusionImaging（计算的断层摄影灌注）—CTP—根据英语的术语）、利用X射线微断层摄影的灌注成像（根据英语的术语“Micro-ComputedTomographyPerfusionImaging（微计算断层摄影灌注）”）、利用自旋标记的灌注成像（ArterialSpinLabellingImaging(动脉自旋标记)—ASL—按照英语的术语）或者还利用超声（按照英语的术语“UltrasoundPerfusionImaging（超声灌注成像）”）。

本发明还能够利用透过性成像技术，例如利用借助磁共振（DCE-MR，按照英语的术语）的动态对比增强的成像（DynamicContrastEnhancedImaging（动态对比增强成像）—DCE—按照英语的术语），或者利用借助X射线断层摄影（ComputedTomography（计算的断层摄影）DCE-CT，按照英语的术语）、借助利用正电子发射的断层摄影（PositronEmissionTomography（正电子发射断层摄影）—PET—按照英语的术语）或还借助单光子发射断层摄影（SinglePhotonEmissionComputedTomography（单光子发射计算的断层摄影）—SPECT—按照英语的术语）的动态对比增强的成像。

这些技术允许快速地获得关于器官（例如大脑或心脏）的血液动力学的有价值的信息。该信息对于在病理学诊治（例如脑血管堵塞或癌症肿瘤）中寻求建立诊断、作出预测或作出治疗判断的医师而言是尤其关键的。例如，脑缺血主要表征为吸留的血管区域中的血液流量的骤落（effondrement）；癌症肿瘤的扩张所引起的新血管增生可能特征为血液流量的增大等。

为了实现这些技术，使用—如图1所描述—借助控制台2控制的利用核磁共或利用断层摄影的成像设备1。用户可以因此选择参数11以操控设备。后者传递身体的一部分（尤其是大脑）的多个数字图像12的序列。为此，所述设备将高频电磁波的组合应用于所考虑的身体的一部分上，并且测量由特定原子再次发射的强度信号10。设备因此允许按所成像的体积的每个单位体积（通常称为“体素”）来确定生物组织的化学成分，并且因此允许确定其性质。

图像序列可选地由服务器3存储，并且通常构成患者的医疗文件13。这样的文件可以包括不同形态的图像（灌注、透过性等）。借助专用处理单元4来分析序列。最后，该处理单元—凭借提出重建的图形、声音或其它的重建装置5—借助适配的人机接口把一个或多个（可能以内容14'的形式格式化的）感兴趣量14（例如血液动力学参数）的估计传递给医师6。医师可以因此实现诊断并且决定其判断认为恰当的治疗动作。他还可以借助于用户控制16来对处理单元或重建装置进行参数化。存在通过图2来举例的方式而描述的一种变形，对其而言，例如先前描述的成像系统还包括预处理单元7，用于分析图像12的序列，以由此推导实验（灌注或透过性）信号15，并且将它们传递到处理单元4，处理单元4因此被从该任务免除。

图3图解人类大脑的5毫米厚切片的典型的图像12的示例。该图像是通过核磁共振获得的。借助于该技术，对于每个切片而言，可以获得尺寸为1.5x1.5x5毫米的体素的128x128矩阵。借助于双线性内插，可以产生458x458像素的平坦图像，例如图像20。