[发明专利]成像应用中造影剂浓度的瞬时可视化

说明书

技术领域

本发明涉及医学成像领域。更特别地，本发明涉及造影剂成像应用。 

背景技术

在医学应用设备领域中，良好地建立了成像技术来以基本上非侵入方式分析病人身体部位，例如成像可以基于记录将超声波应用到身体部位而产生的回波信号。为此，造影剂(例如，由超声应用中的磷脂稳定的(phospholipid-stabilized)气体填充的(gas-filled)微气泡(microbubbles)的悬浮构成)通常由病人服用；造影剂用作有效的(超声)反射体，从而造影剂增强其所位于的身体部位内的脉管系统中的血液的可视化。特别地，该技术通常被用于评估血流灌注；实际上，由于造影剂以与病人体内血液相同的速度流动，所以对其的跟踪提供了关于被分析的身体部位中的血流的灌注的信息。 

通常，通过在灌注过程中对身体部位进行成像来监视造影剂的流动。更详细地，每个图像由表示源自身体部位相应部分的回波信号的振幅的像素值的矩阵定义。为此，回波信号通常被压缩以将其振幅调节到视频监视器通常支持的较小动态范围。为了获得具有良好平衡的对比的图像，过程总要包括非线性压缩；该操作通常基于对数类型的传递函数(并且该操作于是被称为对数压缩(log-compression))。 

通常，为了有助于造影剂的跟踪，首先在回波信号中减小身体部位的任何组织的作用。可通过在特定于对比的成像模式下获取回波信号来实现该结果。这样的特定于对比的成像的一个例子通过脉冲反相(pulse inversion)技术来实现。特定于对比的成像的其他例子通过功率调制技术或通过脉冲反相与功率调制技术的组合来实现。特定于对比的成像的另一例子在XP000764798 Arditi M等人的“PreliminaryStudy in Differential Contrast Echography”，《Ultrasound inMedicine and Biology》，第23卷，No.8，第1185-1194页，1997，Elsevier中公开。为此，所引用的文献提出了在两个通道中处理回波信号，然后这两个通道的信号相减；这样获得的处理信号通常以线性灰度等级(即灰度级与被处理信号的振幅成比例)显示。在具体实施中，同样处理的信号被叠加在(未处理的)对数压缩图像上。 

在任何情形中，视频信号(即通过压缩回波信号的振幅而获得的信号)或对比信号(即，如引用文献中所说明的那样或通过任何其他已知的特定于对比的成像技术所获得的原始回波信号)的振幅不与造影剂的局部浓度直接成比例。实际上，仅回波信号的功率(即回波功率信号)直接与造影剂的局部浓度成比例。 

具体参考视频信号，由于回波信号的小差别(例如1.7到2.5的比率，即20·log₁₀(1.7)＝5dB到20·log₁₀(2.5)＝8dB)可在所得到的压缩图像中完全被掩蔽，具有细小变化或不透明异物(由于灌注不足)的血液流动分布因此可能难以识别，并可能很容易被忽略。这妨碍了灌注异常的检测，而灌注异常是病理状态的典型指示。 

在任何情形中，所得到的图像高度依赖于各种设备所执行的具体对数压缩。而且，由于按照不同操作者偏好的对数压缩设定，该过程引入主观性。因此，在使用不同设备或设定的操作者之间，所获得的结果不能被比较。 

另一方面，灌注过程的定量评价由参量分析技术提供。在该情形中，视频信号优选地被线性化以使其振幅直接与身体部位的相应部分中的造影剂的局部浓度成比例。为此，反对数压缩函数(inverselog-compression function)被应用于视频信号，且对这样获得的结果求平方(以提供直接与原始回波信号的局部功率成比例的信号)。通过数学函数来拟合每个信号像素(或邻近像素组)的线性化信号随时间的变化。数学函数于是可用于计算指示身体部位相应部分的相应血液动力学和形态学特征(诸如相对血量(blood volume)、其速度、  流量等等)的不同灌注参数。 

上述分析的结果也可借助于所谓的参数图像(parametric image)(或地图)来图形地表示。通过将所选灌注参数的各个值赋给每个像素而建立参数图像。通常，不同范围的灌注参数值被编码以相应的颜色；然后，这样获得的像素值覆盖在原始图像之一上。以该方式，参数图像示出了被分析的整个身体部位上灌注参数的空间分布。