[发明专利]采用改进的数据处理技术对组织异常进行体素内不相干运动MRI三维定量检测

说明书

使用体素内不相干运动(IVIM)MRI技术可以检测肝纤维化。例如，可以使用弥散加权MRI成像序列对患者的肝脏进行扫描。可以将MRI扫描中获得的信号强度数据拟合为双指数模型信号衰减，该模型表示与灌注相关的“快速”部分及与组织中弥散相关的“慢速”部分的组合。这允许提取表示慢速和快速弥散速率的参数，以及快速和慢速部分的分数贡献。在多维空间(例如，三维空间)中对这些参数的组合进行分析产生了可以区分健康肝脏和纤维化肝脏的度量。

背景技术

本申请大体上涉及肝纤维化的检测，并且特别涉及使用体素内不相干运动(intravoxel incoherent motion，IVIM)磁共振成像(MRI)和多维(例如，三维)分析工具来检测组织异常，如肝纤维化。

慢性肝病是世界范围内的主要公共卫生问题。由于人口老龄化、肥胖和非酒精性脂肪性肝炎的增长以及慢性病毒性肝炎，慢性肝病的增长趋势预计会加剧，而上述问题可能导致肝纤维化、肝硬化和肝细胞癌。

肝纤维化是几乎所有慢性肝病的共同特征，涉及胶原、蛋白聚糖和其他大分子在细胞外基质中的积累。在临床上，肝纤维化通常发病隐匿，在数十年的进程缓慢发展。肝纤维化最初被认为是不可逆的，现在被认为是具有消退可能的动态过程，并且已经开发出多种有前景的疗法来加速肝纤维化的消退并促进肝再生。这样的疗法在肝纤维化的早期阶段更有效。因此，早期发现对患者的健康有益。

然而，目前检测早期肝纤维化的能力仅限于活检，活检为侵袭性过程，其具有多种禁忌症，并且可能引起各种并发症，如疼痛、出血、胆汁性腹膜炎、腹腔内脏穿透、气胸甚至死亡。因此，非侵袭性程序是亟需的。

磁共振成像(MRI)提供了一种用于对肝脏组织进行成像的非侵入性程序，并且已经进行了许多努力来使用MRI以区分健康肝组织和纤维化肝组织。已研究的一种MRI技术是体素内不相干运动(IVIM)技术。IVIM是弥散加权(DW)MRI的一种形式，其中获得的磁共振信号的强度取决于激发自旋的自弥散，即，取决于微观随机布朗分子运动。这种分子运动的程度和方向受生物组织的微观结构和组织的影响。一个重要因素是灌注(血液通过伪随机毛细管网络运动)；另一个因素是组织内水的“真实”弥散，这取决于该组织的组成。IVIM反映了细胞内和/或细胞外水分子MRI图像的体素(体积元素)中发生的随机微观运动，并且涉及定量分离组织弥散性和组织微毛细血管灌注。

预期纤维化肝组织中水的弥散(与健康肝组织相比)，将受到变形的小叶结构中胶原纤维存在的限制。还已经观察到肝纤维化与减少的肝灌注有关。因此，使用IVIM技术来研究弥散性肝脏疾病(如肝纤维化)值得关注。但迄今为止，使用IVIM技术检测肝纤维化的尝试尚未成功。

发明概述

本发明的某些实施方案涉及使用IVIM MRI技术检测肝纤维化。特别是，可以使用弥散加权MRI成像序列，对患者的肝脏进行扫描。可以将MRI扫描中获得的信号强度数据拟合为双指数模型信号衰减，该模型表示与灌注相关的“快速”部分和与组织中弥散相关的“慢速”部分的组合。这允许提取表示慢速和快速弥散速率的参数，以及快速和慢速部分的分数贡献。在多维空间(例如，三维空间)中对这些参数的组合进行分析产生了可以区分健康肝脏和纤维化肝脏或区分显著纤维化肝脏和健康肝脏的度量。

下面的详细描述以及附图，将对所请求保护的发明的特性和优点提供更好理解。

附图简要说明

图1示出了可以结合实践本发明一些实施方案使用的MRI系统。

图2是根据本发明实施方案的可用于检测肝纤维化的方法的流程图。

图3示出了根据本发明的实施方案可以选择用于肝组织的ROI的实例。

图4A-4C示出了根据本发明的实施方案，对于具有已知肝纤维化分期的一组测试个体，确定的肝组织弥散参数的一维散点图。