使用MRI图像数据的自动肾评估系统及方法技术方案

肾筛选系统包括电路，该电路构造成电子地分析受验者的MRI图像数据来评估肾功能，且基于对各试剂的测试剂量的肾响应来生成对于多种不同治疗试剂的肾风险报告。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用MRI图像数据的自动肾评估系统及方法政府资助声明 本专利技术是用来自国家卫生研究院的第R41AG030248号和第R42AG030248号拨款下的政府资助进行的。美国政府在本专利技术中具有一定权利。相关申请 本申请请求主张2011年10月10日提交的美国临时专利申请序列第61/545，431号的权益和优先权,该申请的内容如同在本文中完整叙述那样通过引用并入本文。
本专利技术与使用MRI图像数据评估肾病变、疾病或损伤或疗法对肾的影响有关。
技术介绍
日益认识到，动脉粥样硬化性肾动脉狭窄(aRAS)是慢性肾疾病(CKD)和末期肾疾病的原因。aRAS还极强地与已增大的心脏病事件和死亡率风险相关联，其中这些影响可能大部分归因于相关联的高血压和肾功能障碍。不幸的是，对aRAS相关联的CKD的病理生理学的认识有限。65岁以上的美国人中，目前估计的aRAS的患病率为7%，或超过350万个体。RA-RT (包括支架放置和外科手术旁路)用于治疗aRAS，以期望降低观察到的与肾有关的和心血管的发病率和死亡率。目前，在美国每年进行超过45，000次RA-RT操作，其中成本超过5亿美元。不幸的是，即使利用目前最好的患者选择测量，也只有大约20%至50%的以RA-RT治疗的个体会体验到其肾功能的显著改善。肾功能改善已经被证实是随后的总体和无透析存活的最重要的预测者。响应于RA-RT的观察到的肾功能的活力归因于aRAS相关联的CKD的病理生理学的不完整的理解以及目前对aRAS损害不能测量功能储备或肾组织远侧的〃可恢复性〃。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供可提供以下的一者或多者的系统、方法和计算机程序产品:(a)肾MRI图像的自动分析；和/或(b)具有显示器的工作站，其可向使用者提供一套渲染的肾组织图和/或MR图像，其示出与肾功能相关联的关注的氧合、血流量、灌注和/或其它参数。系统可提供优于可使用更人工的分析和较少肾功能数据的常规肾评定系统的更有效且改善的诊断评定工具。本专利技术的实施例电子地评估和/或电子地生成一套不同的MRI肾图像和组织图，以评定肾组织氧合、血管氧合、肾动脉中的流量测量结果、肾中的血液灌注以及结构血管造影。本专利技术的实施例可提供执行自动肾筛选分析的系统、电路和方法，该分析使肾功能与用于治疗肾疾病或损伤和/或用于以药物疗法治疗其它病症的不同的潜在疗法相关，以允许基于对肾功能可能被特定药物疗法非期望地影响的风险的识别来更知情地选择药物疗法，其中，所述药物疗法可能具有对肾功能的非有意的或非期望的影响(例如，糖尿病药、血压药、心脏病药等)。评估可在一个或多个组织图中自动地确定和示出氧合、灌注或血流量是否被一种或多种药物负面地影响。可在给予通常具有相对短的半衰期的一系列不同药物测试剂量的时执行筛选，同时获得MRI图像数据且使相应的给予药物与相关联的MRI图像集相关，然后自动地分析图像以生成报告，其中，药物的报告的指示(如果有的话)可能呈现出损伤、功能障碍或以其它方式引起负面反应或响应的风险和/或其可能是用于保持(或甚至可能改善)肾功能等的更安全的选择。筛选/自动分析可被快速执行，作为〃快速〃筛选评估，通常在患者MRI扫描时段停止的大约24小时内，更通常是在大约两小时内，且在一些实施例中，在大约I小时或更短的时间内。本专利技术的实施例在肾病学中具有宽的适用性。肾血流量、肾血液灌注、肾组织和血管氧合和肾功能储备中的一者、且通常是所有都可通过使用MRI图像数据的自动分析而被评估。分析可被用于筛选更有可能受益于RV的那些患者或选择适合的疗法，例如，药或外科手术。该分析可评估或识别可能不会受益于RV的那些、识别可能受益于药物疗法的患者以延迟透析，或调整给患者的药以便对于某些病症进行更好的医学干预选择。该分析可有助于调整患者(包括患有CKD的那些患者)中的抗高血压和心力衰竭药物的患者特有的疗法，以保持肾功能或抑制进一步的损害或损伤。 本专利技术的实施例针对肾评估系统。该系统包括电路，电路包括至少一个处理器，该电路构造成:(i)将相应患者的不同MRI肾图像切片的皮质区和髓区分段成用于体积分析的限定子段，且使所述限定子段的边界与相应的颜色相关联；(ii)在一种或多种试剂被给予给相应患者之前和之后，评定所述限定子段中的氧合和灌注；以及(iii)生成邻近患者的相应肾的腹部脂肪的彩色编码图像。该系统还可包括与该电路通信的至少一个显示器，其构造成显示患者的腹部脂肪的彩色编码图像以及具有带彩色边界的限定子段的分段的肾的至少一个图像切片。该限定子段可包括总肾体积、髓质体积和肾窦体积。该电路可构造成分析具有大约3mm至大约20mm之间的切片厚度的各个肾图像切片，以(i)将皮质体积计算为等于总肾体积减去髓质体积，且(ii)将髓体积计算为等于髓质体积减去肾窦体积。电路可构造成评估响应于所给予的试剂的血流量变化是保持还是改变肾皮质与髓的体积比。电路可构造成计算至少一条肾动脉的狭窄百分比和血流量。电路可构造成识别患者是可能受益于还是不可能受益于药学或过程疗法(例如，药物方案和/或血管再生疗法)。电路可构造成通过比较基线MRI图像数据和在接近及时地给用于获得一个或多个肾的疗法后MRI图像数据的MRI扫描时段的输送疗法的给予之后所获得的MRI图像来分析组织氧合、脉管氧合、肾动脉血流量中的至少一者。该电路还可构造成生成患者的一个或多个肾的彩色和/或热谱组织图，所述组织图以至少部分地基于以下中的至少一者所限定的相关联的像素值来示出所述一个或多个肾:⑴Tl和T2*的比；(ii)Tl和T2*的加权组合，或(iii)使用与给予试剂之前和之后获得的相应的Tl和T2*MR图像相关联的对应像素的T2*差值图和Tl差值图，所述T2*差值图在视觉上以色标的形式示出脉管氧合而所述Tl差值图在视觉上以色标的形式示出组织氧合。本专利技术的其它实施例针对治疗性肾筛选系统。该系统包括电路，其构造成基于对多个不同的限定治疗试剂中的每一个的测试剂量的肾响应来电子地分析受验者的至少一个肾的MRI图像以评估肾功能，其中所述电路评估以下中的至少一者:(a)组织氧合，(b)脉管氧合，以及(C)肾动脉血流速率，以评估所述肾响应。所述电路基于对各所述试剂中的测试剂量的所述患者的肾响应来生成对于所述不同治疗试剂的肾风险报告。不同试剂用于治疗除肾疾病之外的病症。该系统可包括具有与该电路通信的显示器的工作站，该电路构造成分析MRI图像、生成肾风险报告，以及在用于获得MRI图像的相应受验者的MR扫描时段之后大约24小时内向工作站显示器传输肾风险报告。电路可构成利用一个或多个相关联的报告生成快速筛选分析，在受验者的MR扫描时段之后的大约2小时内执行分析且向临床医生传输一个或多个报告。该电路可与输液泵、用于引导所述测试剂量的连续输送的控制电路以及为IV给予所构造的所述不同治疗试剂的多个测试剂量通信。治疗试剂可在治疗使用期间作为口服试剂给予，且测试剂量可以是为IV给予所构造的所述治疗试剂的大致药学上相当的治疗制剂。系统可包括与电路通信的显示器和与电路通信的电子库模块，该电子库模块包括与不同的限定病症相关的不同治疗试剂的清单，以及其中使用者可从限定病症中选择病症且电路将相关联的不同治疗试剂呈现给显示器。不同病症的库包括以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种肾评估系统，包括：包括至少一个处理器的电路，其构造成：(i)将相应患者的不同MRI肾图像切片的皮质区和髓区分段成用于体积分析的限定子段，且使所述限定子段的边界与相应的颜色相关联；(ii)在一种或多种试剂被给予相应患者之前和之后，评定所述限定子段中的氧合和灌注；以及(iii)生成邻近患者的相应肾的腹部脂肪的彩色编码图像；以及与所述电路通信的至少一个显示器，其构造成显示患者的腹部脂肪的彩色编码图像以及具有带彩色边界的限定子段的分段的肾的至少一个图像切片。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.10.10 US 61/545,4311.一种肾评估系统，包括: 包括至少一个处理器的电路，其构造成:(i)将相应患者的不同MRI肾图像切片的皮质区和髓区分段成用于体积分析的限定子段，且使所述限定子段的边界与相应的颜色相关联；(ii)在一种或多种试剂被给予相应患者之前和之后，评定所述限定子段中的氧合和灌注；以及(iii)生成邻近患者的相应肾的腹部脂肪的彩色编码图像；以及 与所述电路通信的至少一个显示器，其构造成显示患者的腹部脂肪的彩色编码图像以及具有带彩色边界的限定子段的分段的肾的至少一个图像切片。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述限定子段包括总肾体积、髓质体积和肾窦体积，以及其中所述电路构造成分析具有在大约3_至20_之间的切片厚度的每一个肾图像切片，从而将皮质体积计算为等于总肾体积减去髓质体积并且将髓体积计算为等于所述髓质体积减去所述肾窦体积，以及其中所述电路构造成评估响应于所给予的试剂的血流量变化是保持还是改变肾皮质与髓的体积比。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电路构造成计算至少一条肾动脉的狭窄百分比和血流量。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电路构造成识别患者是可能受益于还是可能不受益于药学或过程疗法。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电路构造成通过比较基线MRI图像数据和在接近及时地给用于获得一个或多个肾的疗法后MRI图像数据的MRI扫描时段的输送疗法的给 予之后所获得的MRI图像，分析组织氧合、脉管氧合、肾动脉血流量中的至少一者。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电路还构造成生成患者的一个或多个肾的彩色和/或热谱组织图，所述组织图以至少部分地基于以下中的至少一者所限定的相关联的像素值来示出所述一个或多个肾:(i)Tl和T2*的比；(ii)Tl和T2*的加权组合，或(iii)使用与给予试剂之前和之后获得的相应的Tl和T2*MR图像相关联的对应像素的T2*差值图和Tl差值图，所述T2*差值图在视觉上以色标的形式示出脉管氧合而所述Tl差值图在视觉上以色标的形式示出组织氧合。7.一种临床工作站，包括: 电路，其构造成生成患者的一个或多个肾的组织图，所述组织图以至少部分地基于以下中的至少一者限定的相关联的像素值来示出所述一个或多个肾:(i)Tl和T2*的比；(ii)Tl和T2*的加权组合，或(iii)使用与给予试剂之前和之后获得的相应的Tl和T2*MR图像相关联的对应像素的T2*差值图和Tl差值图，所述T2*差值图在视觉上以色标的形式示出了脉管氧合而所述Tl差值图在视觉上以色标的形式示出了组织氧合；以及 与所述电路通信的至少一个显示器，其构造成显示所述生成的组织图。8.根据权利要求7所述的工作站，其特征在于，所述Tl和T2*MR图像数据包括在药物激发之前和之后得到的Tl和T2*图像数据，以及其中以非造影剂MRI脉冲序列获得所述Tl和T2*图像数据。9.一种具有至少一个处理器的电路，其构造成生成彩色编码的肾组织图，所述图使用来自T2*差值图的图像数据和来自Tl差值图的图像数据示出肾脉管氧合和组织氧合，通过减去从药物或试剂给予之前和之后得到的MRI图像的像素的限定参数计算所述差值图。10.一种肾评估信号处理器电路，包括: 肾图像处理模块，其构造成自动地(i)使用Tl和T2*MRI图像数据生成患者的一个或两个肾的至少一个热谱色图；(ii)计算肾动脉的血流量测量结果；以及(iii)量化至少一条肾动脉的闭塞和/或狭窄。11.根据权利要求10所述的电路，其特征在于，所述肾图像处理模块与构造成评估所述患者是否可能受益于血管再生外科手术的电路通信。12.—种评估患者是否可能受益于肾动脉血管再生(RA-RV)外科干预的方法，包括: 电子地评估患者的肾的Tl和T2*差值组织图； 电子地限定至少一条肾动脉中的狭窄程度； 电子地计算肾动脉的血流速率； 电子地彩色编码所述肾的MRI图像切片中的不同腹部脂肪隔间；以及 显示所述彩色编码的脂肪隔间、所述狭窄程度以及所计算的肾动脉血流速率。13.一种用于评估患者中的肾功能的计算机程序产品，包括: 非暂时性计算机可读介质，其具有实现在其中的计算机可读程序代码，所述计算机可读程序代码包括: 构造成使用患者的肾的MRI图像切片来生成至少一个彩色编码的肾组织图的计算机可读程序代码；以及 构造成确定患者对血管再生疗法有有利反应的可能性的计算机可读程序代码。14.根据权利要求13所述的计算机程序产品，其特征在于，至少一些所述MR图像切片在利尿剂给予所述患者之后获得。15.—种治疗性肾筛选系统,包括: 电路，其构造成基于对多个不同的限定治疗试剂中的每一个的测试剂量的肾响应来电子地分析受验者的至少一个肾的MRI图像以评估肾功能，其中所述电路评估以下中的至少一者:(a)组织氧合，(b)脉管氧合，以及(c)肾动脉血流速率，以评估...

【专利技术属性】
技术研发人员：CA哈米尔顿，WG亨利，MS爱德华兹，MV罗科，
申请(专利权)人：韦克福里斯特大学健康科学院，
类型：发明
国别省市：美国;US