本发明专利技术涉及使用来自正常（无干扰）参照区域（２００）的信息估计关于目标区域（２１０）的动力学参数。所提出的分区模型对血液、参照和目标组织的代谢物通道建模。该提出的分析过程的特征在于两个可选项：（Ａ）提取参照区域（２００）中的血浆输入及其无干扰动力学参数，然后利用该参照区域的血浆输入和动力学参数作为对目标区域（２１０）的分析的初始参数。（Ｂ）对于被视为对两个区域相同的输入函数（血浆中的自由显影剂或包含在血浆、血液成分和代谢物中的总显影剂Ｓ↓［Ｂ］（ｔ）的含量），求解描述目标和参照区域中显影剂的动力学的动力学方程系统。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于估计图像数据的数据处理系统和方法，该图像数据表示至少一种显影剂在身体的参照区域和目标区域中的浓度，涉及一种在其上存储有用于该估计的计算机程序的记录载体，以及涉及一种具有所述数据处理系统的检查设备。当使用医疗成像设备例如CT(计算机断层摄影)、MR(磁共振)、PET(正电子发射断层摄影)、SPECT(单光子发射计算机断层摄影)或US(超声)系统以显示被研究患者的功能或形态特性时，要记录多次静态扫描或连续时间序列的动态扫描。在某些应用中，为了获得在这些图像中编码的关注医疗信息，必须进行对于潜在的化学、生物和生理过程的化区分析。化区分析基于一种用于描述观测数据的特殊类型的数学模型，其中将显影剂(也称为示踪物质)的生理分离池定义为“分区(compartment)”。该模型描述所述显影剂在不同分区中的浓度，例如一方面在动脉血分区中，另一方面在组织分区中(然而，应当注意，在一般分区中不需要被空间结合或连接)。典型地，在各个分区之间存在物质交换，其由具有(未知)参数例如交换率的差分方程控制。为了对于给定观测估计分区模型，必须对该差分等式求解并且估计其参数，以便使所得到的解与该观测数据最优拟合。在文献中可以找到关于化区分析技术的更多细节(例如S.Huang and M.Phelps，“Principles of Tracer Kinetic Modeling in PositronEmission Tomography and Autoradiography”inM.Phelps，J.Mazziotta，and H.Schelbert(eds.)，Positron EmissionTomography and AutoradiographyPrinciples and Applicationsfor the Brain and Heart，pp 287-346，Raven Press，New York，1986)。在动态化区分析中，所谓的“(血浆)输入函数”定义了在可以进入该组织中的血液中显影剂的含量(自由(free)和/或新陈代谢的)。它可以被容易地非入侵地确定。为了避免侵入式(通过抽取静脉或动脉血样本)测量输入函数的需要，该动态分析有时使用参照组织概念，其中在称为“参照组织”和“目标组织”的两个不同组织区域(VOI)中检测总时间信号曲线(TSC)(更多可参照cf.J.S.Perlmutter，K.B.Larson，M.E.Raichle，J.Markham，M.A.Mintum，M.R.Kilbourn，M.J.Welch“Strategies for In VivoMeasurement of Receptor Binding using Positron EmissionTomography”，J.Cereb.Blood Flow Metab.6，(1986)pp 154-169；M.Ichise，J.H.Meyer，Y.Yonekura“An Introduction toPET and SPECT Neuroreceptor Quantification Models”，Jour.ofNucl.Med.42，(2001)pp 755-763)。关于这个概念，假定对于两个组织(参照和目标)的输入函数是相同的。而且，需要进行以下假定首先，在洗净的组织中不产生任何代谢产物；第二，代谢产物不能穿透过该血液组织屏障。从而，由于该输入函数被参照组织的时间信号曲线(TSC)所取代，该参照组织TSC将作为“过滤器”对于血液中的代谢产物起作用。然而，仅当被观测区域中的部分血量(fractional blood volume)少得可以忽略不计，并且在参照区域中没有显影剂的结合(在关注组织、红血球、血小板或血浆蛋白内)，以及没有代谢产物穿透过该血液组织屏障是可能的时，所有这些假定才是合理的。然而，由于PET扫描器的受限的空间分辨率，VOI实际上不仅包含组织，还包含血液成分和代谢物，其通常会透过该血液组织屏障。血浆中自由(未代谢)的显影剂和标记代谢物的含量可以直接从检测(扫描)中获取的血液样本化验得到，而标记代谢物对组织信号的作用却不能直接测量。所有这些会影响根据现有技术获得的结果，其收到上述限制的影响。基于这种情况，本专利技术的一个目的是提供用于更真实地估计参照区域和目标区域的图像数据的装置。该目的是通过根据权利要求1的数据处理系统、根据权利要求10的记录载体、根据权利要求11的检查设备和根据权利要求12的方法来实现的。在从属权利要求中公开了优选的实施例。根据本专利技术的数据处理系统用于估计表示在身体组织的参照区域和目标区域中至少一种显影剂的浓度的图像数据。该图像数据例如可以是表示放射性显影剂的空间分布的PET扫描。特别地，该数据处理系统可以由微计算机实现，包括常规部件例如(易失性或非易失性)存储器、处理器、I/O接口等以及必要的软件。该数据处理系统适应于估计该参照区域和目标区域的(复合)分区模型，该模型包括分区，其解释了-在血液或其部分中的自由显影剂(例如血浆，血液成分)。-特别结合在目标区域中的显影剂，其中“特别结合”是该研究所关注焦点的结合类型。-非特定结合在目标区域、参照区域和/或血液(特别是血液成分)中的显影剂。-存在于代谢物或其他捕获系统中的显影剂。上述数据处理系统允许对于图像数据的非常精确和真实的估计，因为它对参照和目标区域都应用了分区模型，该模型包括解释了显影剂对于该测量信号的主要作用的分区。特别地，该模型解释了存在于被观测区域中的少量血液量和该显影剂的代谢物。在这两种情况下，该结合的/代谢的显影剂无差别地贡献从自由显影剂到测量信号(例如放射性)，同时相对于将被观测的生理过程进行不同的操作。因此，如果这种背景信号是已知的和可以补偿的，将可以提高该检查的准确性。根据本专利技术的第一研发方面(以下在“优选实施例说明”中称为“方法A”)，该数据处理系统适应于在第一步估计用于参照区域的分区模型，和在第二步基于第一步的结果估计用于目标区域的分区模型。这个过程利用了这样的事实，即参照区域和目标区域通常仅通过血液相连。因此，可以首先估计参照区域并且与目标区域分离。而且，该目标区域典型地与参照区域非常相似，除了将被研究的特定结合过程。因此在第二步估计(更复杂的)目标区域期间可以使用对于该参照区域获得的结果。在前述数据处理系统的优选实施例中，在该估计过程的第一步确定血浆中的自由显影剂，并在第二步作为用于目标区域估计过程的输入函数。血液(血浆和/或血液成分)中的自由显影剂含量对于估计描述从血液中摄取显影剂的分区模型来说是一个重要值。所提出的通过估计参照区域来确定该含量允许获得这一信息而不需要从患者抽取血液样本。根据上述数据处理系统的另一实施例，将在该估计过程第一步中计算的用于参照区域的模型参数(例如传输率)作为第二步中用于目标区域的相应模型参数的起始值。该方案使用了典型存在的两个特征第一是用于参照区域和目标区域的分区模型的相似性(其区别仅在于描述该显影剂特定结合的少数成分)，第二是该目标区域中的特定结合仅对气体部件的属性具有极小影响，从而允许将结果从参照区域传输到目标区域(“干扰假定”)。根据本专利技术的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于估计图像数据（Ｓ↓［ｔａｒ］（ｔ），Ｓ↓［ｒｅｆ］（ｔ））的数据处理系统，该图像数据表示至少一种显影剂在身体体积的参照区域（２００）和目标区域（２１０）中的分布，其中该系统适应于利用分区来估计参照区域（２００）和目标区域（２１０）的分区模型，该分区解释了以下显影剂： （ｉ）在血液（３００，１３００）或其部分中是自由的； （ｉｉ）特定结合（１５０５）在目标区域（２１０）中的； （ｉｉｉ）非特定结合在目标区域（２１０）、参照区域（２００）和／或血液（３００，１３００）中的； （ｉｖ）存在于代谢物（６００）或其他捕获系统中的。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2004-5-28 04102396.11.一种用于估计图像数据(Star(t)，Sref(t))的数据处理系统，该图像数据表示至少一种显影剂在身体体积的参照区域(200)和目标区域(210)中的分布，其中该系统适应于利用分区来估计参照区域(200)和目标区域(210)的分区模型，该分区解释了以下显影剂(i)在血液(300，1300)或其部分中是自由的；(ii)特定结合(1505)在目标区域(210)中的；(iii)非特定结合在目标区域(210)、参照区域(200)和/或血液(300，1300)中的；(iv)存在于代谢物(600)或其他捕获系统中的。2.如权利要求1所述的数据处理系统，其特征在于，它适应于在第一步骤估计用于参照区域(200)的分区模型，和在第二步骤基于该第一步骤的结果而估计用于目标区域(210)的分区模型。3.如权利要求2所述的数据处理系统，其特征在于，在第一步骤中确定血浆中的自由显影剂(301)并作为第二步骤的输入函数。4.如权利要求2所述的数据处理系统，其特征在于，在第一步骤中计算的模型参数被用作第二步骤中相应模型参数的起始值。5.如权利要求1所述的数据处理系统，其特征在于，它适应于基于目标区域(210)和参照区域(200)均具有相同输入函数的假定而同时求解关于目标区域(210)和参照区域(200)的系统方程。6.如权利要求5所述的数据处理系统，其特征在于，该输入函数是血浆中的自由显影剂(301)或血液(300)中的总显影剂。7.如权利要求1所述的数据处理系统，其特征在于，它适应于比较关于参照区域(200)和...
【专利技术属性】
技术研发人员：DN佩利格拉德，L斯皮斯，T鲍鲁斯，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]
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