从具有不同重复时间的两个MRI图像导出的低频（<1MHZ）AC电导率估计制造技术

解剖体积的AC电导率（在给定频率下）的3D模型可以通过获得解剖体积的两个MRI图像来创建，其中所述两个图像具有不同的重复时间。然后，对于解剖体积中的每个体素，计算两个MRI图像中对应体素的强度的比率IR。然后，这个计算的IR被映射到在给定频率下的AC电导率的3D模型的对应体素中。给定频率低于1 MHz（例如，200 kHz）。在一些实施例中，在给定频率下的AC电导率的3D模型被用于确定针对TTField（肿瘤治疗场）治疗中电极的位置。场）治疗中电极的位置。场）治疗中电极的位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】从具有不同重复时间的两个MRI图像导出的低频（<1MHZ）AC电导率估计
[0001]相关申请的交叉引用此申请要求美国临时申请62/655,670的权益（于2018年4月10日提交），所述申请通过引用以其整体并入到本文中。

技术介绍

[0002]肿瘤治疗场或TTField是中间频率范围（100-300 kHz）内的低强度（例如，1-3V/cm）交变电场。这种非侵入性治疗以实体瘤为目标并且被描述于美国专利7,565,205中，所述专利通过引用以其整体并入到本文中。TTField被批准用于治疗多形成胶质细胞瘤（glioblastoma multiforme），并且可以例如借助于Optune
TM
系统来递送，所述系统包括放置在患者的剃后头上的换能器阵列。TTField通常通过在被治疗的肿瘤内生成垂直场的两对换能器阵列而被递送。更特定地，对于Optune系统，一对电极位于肿瘤的左和右（LR），而另一对电极位于肿瘤的前和后（AP）。
[0003]体内和体外研究示出，TTField疗法的功效随着电场强度的增加而增加。因此，优化阵列在患者的头皮上的放置以增加大脑病变区域中的强度是针对Optune系统的标准实践。为了改善治疗，可以根据患者特定的头部解剖和肿瘤位置来适配换能器的位置。换能器的位置以及大脑组织的电特性（EP）可被用于确定TTField在头部内是如何分布的。可以使用多种常规方法来完成阵列放置优化，所述方法诸如使用NovoTal
TM
系统或使用美国专利10,188,851中描述的方法，将阵列放置在尽可能靠近肿瘤的头皮上，美国专利10,188,851通过引用以其整体并入到本文中。
[0004]美国专利10,188,851解释了电极的位置可以被优化，这是通过基于使用扩散加权成像（DWI）或扩散张量成像（DTI）的MRI获得解剖体积中的电导率测量，并随后直接从所获得的电导率或电阻率测量中生成大脑的电导率的3D图，而无需将解剖体积分割为组织类型。尽管这个方法具有许多优点，但它相对慢，并且通常为图像提供相对较少数量的切片。

技术实现思路

[0005]本专利技术的一个方面涉及在低于1MHz的给定频率下创建解剖体积的AC电导率或电阻率的3D模型的第一方法。第一方法包括获得分别具有相关联的第一和第二重复时间的解剖体积的第一和第二MRI图像。第一和第二重复时间不同。对于解剖体积中每个体素，计算了第一MRI图像中对应体素的强度与第二MRI图像中对应体素的强度的比率IR。然后，将针对解剖体积中每个体素所计算的IR映射到在给定频率下AC电导率或电阻率的3D模型的对应体素中。
[0006]在第一方法的一些实例中，给定频率在100与300 kHz之间。在第一方法的一些实例中，给定频率在180与220 kHz之间。在第一方法的一些实例中，第一MRI图像是T1图像，并且第二MRI图像是T1图像。在第一方法的一些实例中，第一MRI图像是T1图像，并且第二MRI图像是质子密度图像。在第一方法的一些实例中，第一重复时间在400与800 ms之间，并且
第二重复时间在2与5秒之间。
[0007]在第一方法的一些实例中，解剖体积包括大脑的白质和灰质。在第一方法的一些实例中，AC电导率或电阻率的3D模型是AC电导率的3D模型。
[0008]本专利技术的另一方面涉及优化放置在被试者身体上的多个电极的位置的第二方法，其中所述电极被用于在低于1 MHz的给定频率下在解剖体积内的目标组织中施加电场。第二方法包括获得分别具有相关联的第一和第二重复时间的解剖体积的第一和第二MRI图像。第一和第二重复时间不同。对于解剖体积中每个体素，计算了第一MRI图像中对应体素的强度与第二MRI图像中对应体素的强度的比率IR。然后，将针对解剖体积中每个体素所计算的IR映射到在给定频率下AC电导率或电阻率的3D模型的对应体素中。第二方法还包括识别在解剖体积内目标组织的位置；以及基于电导率或电阻率的3D模型以及目标组织的位置来确定针对电极的位置。
[0009]在第二方法的一些实例中，给定频率在100与300 kHz之间。在第二方法的一些实例中，给定频率在180与220 kHz之间。在第二方法的一些实例中，第一MRI图像是T1图像，并且第二MRI图像是T1图像。在第二方法的一些实例中，第一MRI图像是T1图像，并且第二MRI图像是质子密度图像。在第二方法的一些实例中，第一重复时间在400与800 ms之间，并且第二重复时间在2与5秒之间。
[0010]第二方法的一些实例还包括在确定的位置将电极附着于被试者的身体上，并在所附着的电极之间应用电信号，以便将电场施加在目标组织中。
[0011]在第二方法的一些实例中，解剖体积包括大脑的白质和灰质。在第二方法的一些实例中，解剖体积是大脑，并且针对电极的位置的确定是基于复合模型，在所述复合模型中所述大脑的电导率或电阻率的所述3D模型被具有恒定电导率的至少一个壳的模型所包围。
[0012]在第二方法的一些实例中，解剖体积是被脑脊髓液包围的大脑，并且针对电极的位置的确定是基于复合模型，在所述复合模型中所述大脑的电导率或电阻率的所述3D模型被具有恒定电导率的至少一个壳的模型所包围。
[0013]在第二方法的一些实例中，电导率或电阻率的3D模型是电导率的3D模型。
附图说明
[0014]图1是用于创建头部的模型并使用该模型优化电场的一个示例的流程图。
[0015]图2A和2B分别是在200 kHz和1MHz的频率下体内电导率估计图。
具体实施方式
[0016]本申请描述了一种用于创建用于仿真TTField的实际头部模型的方法，所述方法比美国专利10,188,851中描述的现有技术方法具有更高的计算效率并提供更高的分辨率。更特定地，代替基于DWI或DTI确定针对解剖体积中每个体素的电导率，而是基于具有不同重复时间的两个MRI图像来确定针对每个体素的电导率。（例如，以700 ms的重复时间捕获的T1 MRI图像的第一集合和以4秒的重复时间捕获的T1 MRI图像的第二集合。）使用两个MRI图像之间的图像比率代替DWI或DTI图像（如在
‘
851专利中的）提供了改善的结果，因为形成单个DTI图像切片所需的帧数远高于形成单个T1图像切片所需的帧数。结果，DTI图像将包括比T1图像少得多的切片（假设患者在MRI机器上花费相同的时间量）。
[0017]本描述被分为两个部分：部分1提供对用最少用户干预从MRI数据中为TTField仿真创建实际头部模型的方法的详细描述。部分2提供对如何使用部分1中创建的模型来优化TTField阵列位置的详细描述。
[0018]图1是用于创建模型（在步骤S11-S14中）并使用该模型来优化电场（步骤S21-S24）的一个示例的流程图。
[0019]部分1：从MRI数据中创建实际计算人体模型（phantom）。
[0020]创建精确计算人体模型涉及在计算人体模型内的每个点上精本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种在给定频率下创建解剖体积的AC电导率或电阻率的3D模型的方法，所述方法包括以下步骤：获得所述解剖体积的第一MRI图像，所述第一MRI图像具有相关联的第一重复时间；获得所述解剖体积的第二MRI图像，所述第二MRI图像具有与所述第一重复时间不同的相关联的第二重复时间；针对所述解剖体积中的每个体素，计算所述第一MRI图像中对应体素的强度与所述第二MRI图像中对应体素的强度的比率IR；以及将针对所述解剖体积中每个体素所计算的IR映射到在所述给定频率下AC电导率或电阻率的3D模型的对应体素中，其中所述给定频率低于1 MHz。2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述给定频率在100与300 kHz之间。3. 根据权利要求1所述的方法，其中所述给定频率在180与220 kHz之间。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一MRI图像是T1图像，并且所述第二MRI图像是T1图像。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一MRI图像是T1图像，并且所述第二MRI图像是质子密度图像。6. 根据权利要求1所述的方法，其中所述第一重复时间在400与800 ms之间，并且所述第二重复时间在2与5秒之间。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述解剖体积包括大脑的白质和灰质。8.根据权利要求1所述的方法，其中AC电导率或电阻率的所述3D模型是AC电导率的3D模型。9.一种优化放置在被试者身体上的多个电极的位置的方法，其中所述电极被用于在给定频率下在解剖体积内的目标组织中施加电场，所述方法包括以下步骤：获得所述解剖体积的第一MRI图像，所述第一MRI图像具有相关联的第一重复时间；获得所述解剖体积的第二MRI图像，所述第二MRI图像具有与所述第一重复时间不同的相关联的第二重复时间；针对所述解剖体积中每个体素，计算所述第一MRI图像中对应体素的强度与所述第二MRI图像中对应体素的强度的比率IR；将针对所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉夫，
申请(专利权)人：康纳利亚，
类型：发明
国别省市：