[发明专利]量化灌注分析

说明书

技术领域

本发明涉及灌注分析。更具体而言，本发明涉及对包括图像元素的灌注图像的量化分析，图像元素具有与之相关联的强度值。

背景技术

出于多种不同的目的，灌注分析用于例如医学成像中。例如，可以使用灌注成像和分析来执行对良性和恶性肺部病灶(诸如肺结节)之间的鉴别诊断。另一范例是区分肿瘤对癌症治疗的正面或负面响应。可以使用动态CT扫描。这样的动态CT扫描包括一时间系列的二维或三维扫描，包括在施予造影剂(诸如碘)之前和之后进行的扫描。这些扫描得到包括诸如体素(对于三维图像)或像素(对于二维图像)的图像元素的图像。可能在图像中可见并且是由于造影剂到达感兴趣区域(例如病灶或肿瘤)而引起的“摄取”或“增强”，可以被解释为血管增生的表示。这样的血管增生可能是恶性和/或代谢活动的征兆。

使用对图像序列中相继图像内强度值的逐图像元素(例如，体素间或像素间)的比较来确定摄取或增强，因为在造影剂到达感兴趣区域中时，感兴趣区域中体素(或像素)的强度值将改变。然而，与图像对比度相比，摄取或增强常常很小。例如，由造影剂引起的强度值改变可能仅为1％。因此，难以精确确定摄取或增强的定时和/或强度。此外，时间系列的图像或图像体积可能在空间上未完美对准。例如，患者可能移动或改变位置或者内部器官可能已经由于例如呼吸、心跳或肠蠕动而变形。

Sang Ho Lee等人在5th IEEE International Symposium on Biomedical Imaging：From Nano to Macro，Proceedings，ISBI，2008，第1545-1548页的“Texture analysis of lesion perfusion volumes in dynamic contrast-enhanced breast MRI”，下文中：Lee等人公开了一种应用于动态对比增强的乳腺MRI中的灌注体积以提供病灶辨别方法的质地分析方案。执行自动分割以提取病灶体积，病灶体积被分成整体、边缘和核心体积部分。利用计算机辅助诊断的三时间点(three-time-points，3TP)方法对病灶灌注体积进行分类。根据已知的3TP方法，沿摄取特征的三个选择的时间点被用于估计洗入和洗出行为。

发明内容

拥有一种用于对包括图像元素的灌注图像进行量化分析的经改进的系统将是有利的，图像元素具有与之相关联的强度值。为了更好地解决这一间题，在本发明的第一方面，提供了一种系统，其包括：

-频率分布计算子系统，其用于计算图像的至少部分的强度值的多个频率分布；以及

-灌注信息提取器，其用于从所述多个频率分布提取与灌注相关的信息。

需要量化灌注信息的图像区域可能包含难于分割并且难于在多幅图像的相继图像中识别和配准的小血管。频率分布表示来自多个图像元素的信息，使得无需执行对个体图像元素的比较。此外，由于频率分布保留了在图像中发生的不同强度值的信息，变得可能比较具有特定强度值范围的图像区域，而无需明确地分割这些图像区域。可以检测频率分布的变化并将其用作图像所关联的组织的灌注的指示符。

灌注信息提取器可以包括用于比较针对不同图像计算的至少两个频率分布的偏移检测器。通过这种方式，可以检测频率分布的强度值的偏移。灌注信息提取器可以被布置成基于所检测到的偏移提取与灌注相关的信息。直方图的偏移是造影剂流入的指示符，这允许精确量化灌注属性。

偏移检测器可以被布置成比较多个频率分布与单个基准频率分布，以检测相应频率分布相对于基准频率分布的相应的偏移。其优点在于，相应的偏移能够容易地彼此进行比较。

偏移检测器包括互相关器，其用于将所述至少两个频率分布互相关，以获得互相关曲线，偏移检测器被布置成基于所述互相关曲线检测偏移。所述互相关曲线是确定频率分布的偏移的相对鲁棒的方式。

偏移检测器还可以包括波峰检测器，其用于检测互相关曲线中的波峰。波峰的位置可以用作偏移值的指示符。

灌注信息提取器可以包括偏移曲线生成器，其用于组合针对相应的频率分布所检测的偏移，以形成偏移曲线，所述灌注信息提取器包括灌注摄取检测器，其用于基于所述偏移曲线检测灌注摄取。所述偏移曲线允许从数据提取其他量。这样的量的范例是灌注摄取。

所述系统包括区域识别子系统，其用于识别图像中的感兴趣区域，所述频率分布计算子系统被布置成计算所述图像中感兴趣区域的频率分布。通过这种方式，所述量对于特定解剖结构，诸如肿瘤或肿瘤的一部分，更具特异性。