[发明专利]用于在功能和解剖级对器官疾病进行治疗规划的系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年1月6日提交的美国临时申请号61/430,458的优先权，该临时申请的内容通过引入被全部并入本文。

技术领域

本教导涉及用于医学成像中的柔软器官疾病的治疗规划的系统和方法。更具体地，本教导涉及用于组合SPECT和CT图像中的功能和解剖信息的治疗规划的方法和系统。

背景

计算机化断层摄影或CT模式广泛用于诊断和治疗后续工作的目的。它可提供对人类器官的非常详细的解剖结构信息。例如，在肿瘤学中，CT用于通过测量肿瘤尺寸变化来监测对肿瘤的治疗的治疗反应。然而，治疗反映在肿瘤的尺寸变化上可能花费很长时间，例如几个星期。SPECT（单光子发射计算机化断层摄影）是可提供对人类器官和/或肿瘤的直接新陈代谢测量的方法，允许人们在功能级区分开健康组织与有病组织。虽然SPECT和CT都提供成像信息，但是，从SPECT获得的成像不能按照与CT实行的相同方式来提供关于人类器官的详细解剖结构信息。此外，SPECT图像分辨率比CT低得多，所以准确的治疗规划仅依赖于SPECT图像可能不是可能的。最近，CT和SPECT组合在一个成像设备中，允许CT和SPECT图像都彼此交叉地被参考。目前，SPECT-CT成像的利用主要在图像级被利用。例如，SPECT和CT图像可覆盖在彼此上用于交叉参考。在例如通过射频消融（RFA）或化疗栓塞对例如肝病变的经皮治疗中，基于解剖信息和功能信息来计划治疗是合乎需要的。此外，功能和解剖图像可组合在一起用于对肝病变的更准确的划分。

因此，在解剖和功能级将用于区域分析的来自CT的解剖信息与SPECT的功能分析方面组合，用于治疗规划和治疗监测是高度合乎需要的。

概述

在本公开的实施方式中，公开了用于柔软器官的治疗规划的系统。系统包括用于产生柔软器官的功能图像的第一设备、用于产生柔软器官的结构图像的第二设备、用于划分柔软器官的结构图像的划分单元、几何转换单元、功能划分单元、用于组合柔软器官的功能划分与柔软器官的结构划分的融合单元、以及治疗规划单元。

在另一实施方式中，柔软器官是肝。在另一实施方式中，第一设备是单光子发射计算机化断层摄影设备。在另一实施方式中，第二设备是计算机化轴向断层摄影（CT）设备。在另一实施方式中，结构成像系统还包括器官血管划分单元。在另一实施方式中，系统还包括第一设备-第二设备病变划分单元。在又一实施方式中，器官血管划分单元产生血管图像，其中血管图像与来自第一设备的功能图像组合。

在另一实施方式中，公开了在具有至少一个处理器、存储器和连接到网络的通信平台的机器上实现的用于制订柔软器官的治疗规划的方法。该方法包括在第一图像空间中划分从成像设备得到的柔软器官图像，将所划分的图像映射到第二图像空间中，在第二图像空间中限定柔软器官边界，在第二图像空间中划分在柔软器官边界内的有缺陷器官区域，将在第二图像空间中所划分的识别的有缺陷区域映射到在第一图像空间中获得的柔软器官图像，基于所映射的有缺陷区域和在第一图像空间中的解剖信息来划分出靶目标，基于在第一图像空间中的柔软器官图像来划分出其它结构，将第一图像空间和第二图像空间中的划分的图像组合成组合图像，并基于组合图像产生治疗规划。

在另一实施方式中，柔软器官是肝。在另一实施方式中，靶目标是肿瘤。在又一实施方式中，第一图像空间是CT图像。在又一实施方式中，第二图像空间是SPECT图像。在又一实施方式中，在第二图像空间中的肝边界的限定基于在第一图像空间中获得的图像。在另一实施方式中，对有缺陷器官区域的划分基于阈值度量。在另一实施方式中，划分靶目标基于最大化来自第一图像空间的图像和来自第二图像空间的映射图像的组合梯度并最小化靶目标内的强度变化的优化。在另一实施方式中，其它结构是血管结构。在另一实施方式中，靶目标是肿瘤。在另一实施方式中，来自第一图像空间的组合图像和来自第二图像空间的映射图像是CT图像和映射的SPECT图像。