用于心肌灌注病理學表征的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】一種通過分析感興趣對象(20)的心臟的至少部分的多幅醫(yī)學圖像來表征心肌灌注病理學的方法，所述多幅醫(yī)學圖像是由醫(yī)學成像模態(tài)(10)以連續(xù)的方式采集的，所述方法包括以下步驟：?對來自所述多幅醫(yī)學圖像的選定心肌圖像位置的強度進行采樣，并且將表示采集順序的索引分配到所述心肌圖像位置的各自的采樣強度，以獲得強度曲線(60)；并且?基于所獲得的強度曲線(60)，對指示在多個心肌分段中的心肌分段的至少子集之中的時空灌注非均勻性或灌注失相的索引號(64、66)進行計算；一種用于借助于執(zhí)行這樣的方法通過分析多幅醫(yī)學圖像來進行心肌灌注病理學表征的系統(tǒng)(52)；一種包括這樣的系統(tǒng)(52)的醫(yī)學成像模態(tài)(10)；一種用于執(zhí)行這樣的方法的軟件模塊(48)。
【專利說明】
用于心肌灌注病理學表征的系統(tǒng)和方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及對心臟的醫(yī)學成像的領域，并且具體涉及對心臟的醫(yī)學圖像進行分析的領域。
【背景技術】
[0002]由心臟磁共振(CMR)成像對心臟進行的首過增強成像以及近來心臟計算機斷層攝影(CCT)成像也允許對心肌灌注的量化。該量化包括對時間強度曲線的半量化分析或真實量化分析。半量化分析包括對時間強度曲線的若干特性特征的量化，所述若干特性特征例如為峰值強度、最大上斜、均值傳導時間等。在真實量化分析中，根據(jù)對在心肌中獲得的動脈輸入函數(shù)(AIF)和時間強度曲線的數(shù)學分析來計算實際的心肌血流量。在Jerosch-Herold的“Quantificat1n of myocardial perfus1n by card1vascular magneticresonance，，(Journal of Card1vascular Magnetic Resonance，2010年，第12卷，第57期)中給出了對半量化方法和真實量化方法兩者的全面的綜述。
[0003]國際申請WO2005/004066 Al描述了一種用于對心臟灌注的量化評估的方法。所述方法包括將被描繪在一系列心臟圖像上的心肌劃分成包括至少一個圖像像素的圖像分段，并且確定針對所述圖像分段中的每個的心臟灌注參數(shù)。此外，選擇具有正常灌注參數(shù)值的至少一個圖像分段，并且隨后，剩下的圖像分段的心臟灌注參數(shù)是基于正常灌注參數(shù)值的。在一個實施例中，灌注參數(shù)是針對心肌中的造影劑的分布的時間強度概況的最大上斜。正常最大上斜是針對至少一個圖像分段來導出的，并且相對最大上斜是針對與正常最大上斜有關的每個分段來計算的?；谶@些值，針對每個分段計算在壓迫時導出的心肌灌注參數(shù)與在休息時導出的心肌灌注參數(shù)的比率。作為范例，其被描述為計算針對每個分段的心肌灌注儲備索引(MPRI)，所述MPRI被定義為在休息時與在壓迫時導出的相對最大上斜的比率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]目前，心肌灌注不足使得存在對應用用于表征和分析的有創(chuàng)方法的要求。無創(chuàng)成像方法不能夠可靠地區(qū)分冠狀動脈微脈管功能障礙(MVD)與多支血管冠心病(包括冠狀動脈左總干病;CAD)，這是因為這兩種狀況都可以導致彌漫性心肌缺血，其在視覺上和量化分析上都能夠具有相似的表現(xiàn)。因此，患者經(jīng)歷有創(chuàng)血管造影，并且在具有心肌缺血的患者中證實出正常冠狀動脈之后才診斷冠狀動脈微脈管功能障礙。
[0005]對首過增強圖像的分析可以實現(xiàn)對心肌血流量的真實量化。盡管能夠通過對心肌血流量的真實量化來分析灌注不足，然而，無創(chuàng)方法僅能夠評估缺血的分布和嚴重性，但是無創(chuàng)方法不能夠測量心肌的不同分段中的灌注的時空均勻性。例如，MVD和CAD兩者都被表征為嚴重的且在空間上廣泛分布的缺血，通常與到心肌的心內(nèi)膜層的造影劑的延遲到達相關聯(lián)。
[0006]因此，本發(fā)明的目的是提供一種通過分析感興趣對象的心臟的至少部分的多幅醫(yī)學圖像來表征心肌灌注病理學的改進的方法，所述多幅醫(yī)學圖像是由醫(yī)學成像模態(tài)以連續(xù)的方式采集的。
[0007]該目的通過包括以下步驟的方法來實現(xiàn):
[0008]-在所述多幅醫(yī)學圖像中描繪所述感興趣對象的所述心臟的選定部分的輪廓，并且將所述選定部分分割成多個分段；
[0009]-對來自所述多幅醫(yī)學圖像的選定心肌圖像位置的強度進行采樣，并且將表示所述醫(yī)學圖像中的每幅的采集順序的索引分配到所述心肌圖像位置的各自的采樣強度，以獲得針對所述選定心肌圖像位置中的每個的強度曲線；
[0010]-基于所獲得的強度曲線，對指示在多個心肌分段中的心肌分段的至少子集之中的時空灌注非均勻性或灌注失相的索引號進行計算。
[0011]在本申請中所使用的術語“心臟的選定部分”應當被具體理解為心臟的任何脈管腔，并且也應當被理解為涵蓋左心室和升主動脈。
[0012]在本申請中所使用的術語“醫(yī)學成像模態(tài)”應當具體涵蓋心臟磁共振(CMR)成像設備、心臟計算機斷層攝影(CCT)成像設備、冠狀動脈血管造影(CA)設備、CCT血管造影(CCTA)設備、脈管內(nèi)超聲(IVUS)設備、單光子發(fā)射計算機斷層攝影(SPECT)設備、正電子發(fā)射斷層攝影(PET)設備以及回波心動描記設備。
[0013]在本申請中術語“時空灌注非均勻性”也可以指“時空失相”，并且應當被具體理解為在病理學異常的情況下的非均勻心肌血流量的時間和空間分布。
[0014]可以人工地、半自動地或全自動地執(zhí)行描繪心臟的選定部分的輪廓的步驟。適當?shù)姆指罴夹g在現(xiàn)有技術中是已知的、商業(yè)可獲得的，并且因此在本文中不進行更加詳細的討論。
[0015]心肌分段的子集可以包括如灌注地帶的多個心肌分段的嚴格子集，或者其也可以包括完整的心肌。
[0016]表示對醫(yī)學圖像中的每一幅的采集順序的索引可以參考時間尺度，并且可以是時間本身。
[0017]所述方法的一個優(yōu)點在于以下事實:S卩，在對心臟的選定部分的不同區(qū)域的灌注的分布上的額外的時間信息被提供，其能夠被用于以快速且簡單的方式表征特定的心肌病理學。尤其是，所計算的索引號能夠被用于在表征上對冠心病與微脈管病進行區(qū)別。
[0018]所述方法的另一優(yōu)點在于能夠由無創(chuàng)方法來提供額外的信息，使得在許多情況下能夠避免有創(chuàng)血管造影評估。
[0019]在應用描繪心臟的選定部分的輪廓的步驟之前，多幅醫(yī)學圖像可以已經(jīng)經(jīng)歷圖像配準技術，以對感性對象的呼吸運動進行校正。適當?shù)呐錅始夹g在現(xiàn)有技術中是公知的，并且因此應當不在本文中進行詳細討論。
[0020]此外，為了更好的結(jié)果，所獲得的強度曲線可以已經(jīng)經(jīng)歷濾波?？梢圆捎眠m合于本領域技術人員的任何濾波技術。
[0021]在優(yōu)選實施例中，所述方法還包括進行對多個分段中的每個分段中的心肌血流量的量化的步驟。進行對心肌血流量的真實量化的步驟可以根據(jù)在背景部分中提出的綜述文章中描述的現(xiàn)有技術中的一個(例如，去卷積方法)或根據(jù)本領域技術人員認為合適的任何其他技術來執(zhí)行。對在每個分段中的心肌血流量的真實量化能夠提供用于表征心肌灌注病理學的補充信息。
[0022]在所述方法的另一實施例中，所述多幅醫(yī)學圖像是在向所述感興趣對象施予造影劑之后由所述醫(yī)學成像模態(tài)采集的。在本申請中所使用的術語“造影劑”應當被具體理解為當由醫(yī)學成像模態(tài)采集時與基線相比，生成比在藥劑周圍的感興趣對象的組織更大的信號的任何藥劑。如果醫(yī)學成像模態(tài)基于使用伽馬射線的工作原理，則術語“造影劑”也應當涵蓋放射性示蹤劑材料。以這種方式，能夠改進信噪比并且能夠?qū)崿F(xiàn)對心肌灌注病理學的更加確切的表征。
[0023]在一個實施例中，可以在想感興趣對象施予造影劑之后或者在造影劑首過通過心臟期間采集多幅醫(yī)學圖像。
[0024]在另一實施例中，可以在向感興趣對象施予造影劑之后并且在當造影劑的濃度在感興趣對象中已經(jīng)達到穩(wěn)定狀態(tài)濃度時的時間期間采集多幅醫(yī)學圖像。這對于通過壓力回波灌注成像來采集醫(yī)學圖像而言是特別重要的。
[0025]在一個實施例中，可以使用如動脈自旋標記的內(nèi)源性對比度并且在造影劑首過通過心臟期間采集多幅醫(yī)學圖像。
[0026]在另一優(yōu)選實施例中，所述方法還包括識別心臟的選定部分中的參考位置的步驟，其中，在計算索引號的步驟中，參考由所識別的參考位置確定的參考時間來評價強度曲線。這樣一來，能夠提供用于計算索引號的精確參考。優(yōu)選的參考位置是左心室，這是因為左心室是在首過期間接收造影劑并且先于針對選定的心肌圖像位置中的每個的所獲得的強度曲線中的上斜的位置。在本申請中所使用的術語“上斜”應當被具體理解為當所獲得的強度曲線的強度由于造影劑的施予而與沒有造影劑的情況下的強度相比超過預定閾值(例如，10%)時的時刻。
[0027]在另一優(yōu)選實施例中，所述方法還包括針對選定心肌位置中的每個自動確定相對于由所識別的參考位置確定的參考時間直到心肌圖像位置中的每個的采樣強度的特性特征的出現(xiàn)的個體時間段的步驟。然后，所述個體時間段被用在計算索引號的步驟中。特性特征可以是強度上升的開始的時間點、峰值強度的時間點，或表現(xiàn)為適合于本領域技術人員的任何其他特性特征。以這種方式，能夠以自動方式容易地計算指示時空灌注非均勻性的索引號。
[0028]優(yōu)選地，計算所述索引號的步驟包括計算指示相對于在所識別的參考位置處的特性特征的出現(xiàn)的時間直到在個體心肌位置中的每個處的特性特征的出現(xiàn)的時間的方差的統(tǒng)計學量度。這樣一來，能夠提供以非常顯著的方式描述在心肌分段之中的時空灌注非均勻性的索引號。所述統(tǒng)計學量度可以具有方差的形式，方差習慣上被用在統(tǒng)計學中作為數(shù)的集合展開到什么程度的量度。從這個意義上講，方差可以是數(shù)的集合的標準差的平方。總體而言，統(tǒng)計學量度可以具有本領域技術人員認為適合于指示直到在個體心肌位置中的每個處的特性特征的出現(xiàn)的時間的方差的任何其他形式。
[0029]優(yōu)選地，將對所述感興趣對象的所述心臟的至少部分的所述多幅醫(yī)學圖像的所述采集至少部分地與所述感興趣對象的所述心臟的循環(huán)運動同步。例如，能夠在如QRS波群的R峰的心電圖中的參考事件之前或之后的固定時間量處采集醫(yī)學圖像。本方法的該實施例的優(yōu)點在于在心臟的相似狀態(tài)處獲取多幅醫(yī)學圖像中的所有醫(yī)學圖像，使得在醫(yī)學圖像之中的心肌心室?guī)缀鯖]有運動，并且相對靜止地繪制心肌。
[0030]在本方法的又一實施例中，在對心肌圖像位置的強度進行采樣的步驟中，所述心肌圖像位置在沿著心肌的方向上以及在跨心肌的方向上被選擇。以這種方式，計算的索引號以特別適當?shù)姆绞奖硎拘募》侄沃械臅r空灌注非均勻性。
[0031]所述方法還包括生成灌注圖并將灌注圖顯示到用戶的步驟。在本申請中所使用的術語“灌注圖”應當被具體理解為根據(jù)位置和時間的心肌中的圖像位置的強度的顏色表示。灌注圖的水平軸可以表示時間，并且垂直軸可以表示心肌中的位置(即，分段)。在較早的出片反物中，例如在Marcel Breeuwer的 “Comprehensive visualizat1n of first-passmyocardial perfus1n: The uptake movie and the perfusogram”( Internat1nalSociety for Magnetic Resonance in Medicine，ISMRM 2002)中已經(jīng)將“灌注圖”描述為將心肌灌注可視的有用工具。例如，灌注圖可以被顯示在習慣上用于多幅醫(yī)學圖像已經(jīng)利用其被采集的醫(yī)學成像模態(tài)的監(jiān)視器單元上。
[0032]此外，所述方法優(yōu)選地可以包括在灌注圖中實施至少一個標記物的步驟，所述至少一個標記物指示至少一個特性位置和/或至少一個特性時間點。能夠以快速的方式將被包含在灌注圖中的信息傳達到用戶的這樣的標記物的范例是冠狀動脈灌注地帶的位置、左心室的分段的界線(例如，根據(jù)AHA17分段模型)以及如開始時間和峰值時間的造影劑通過的特性時刻。標記物可以被形成為直線、曲線，或者為標記心肌的地帶的封閉環(huán)。
[0033]在另一優(yōu)選實施例中，所述方法還可以包括實施多個計算機鏈接的步驟，其中，所述多個計算機鏈接中的每個計算機鏈接被分配到灌注圖中的位置，并且其中，所述多個計算機鏈接中的每個計算機鏈接被鏈接到表示所述多幅醫(yī)學圖像中的醫(yī)學圖像的數(shù)據(jù)集。以這種方式，可以將關于心肌血流量的詳細信息容易地提供到用戶，通常是醫(yī)學工作人員成員。
[0034]本發(fā)明的另一目標是提供一種用于通過分析感興趣對象的心臟的至少部分的多幅醫(yī)學圖像來進行心肌灌注病理學表征的系統(tǒng)。所述多幅醫(yī)學圖像是由醫(yī)學成像模態(tài)以連續(xù)的方式采集的。所述系統(tǒng)包括:
[0035]-描繪單元，其被提供用于在所述多幅醫(yī)學圖像中描繪所述感興趣對象的所述心臟的選定部分的輪廓，并且用于將所述選定部分分割成多個分段；
[0036]-強度采樣器與分析單元。
[0037]所述強度采樣器與分析單元被配置為:
[0038]-用于對來自所述多幅醫(yī)學圖像的心肌圖像位置的強度進行采樣，并且將表示所述醫(yī)學圖像中的每幅的采集順序的索引分配到所述心肌圖像位置的各自的采樣強度;并且
[0039]-用于對指示在多個心肌分段中的心肌分段的至少子集之中的時空灌注非均勻性或灌注失相的索引號進行計算。所述系統(tǒng)能夠提供如以上針對所述方法公開的相同優(yōu)點。
[0040]在本發(fā)明的另一方面中，一種用于心肌灌注病理學表征的系統(tǒng)是多幅醫(yī)學圖像已經(jīng)利用其采集的醫(yī)學成像模態(tài)的集成部分。優(yōu)選地，所述醫(yī)學圖像模態(tài)被設計為磁共振成像裝置。所述磁共振成像裝置可以有利地包括同步器具，所述同步器具用于將對醫(yī)學圖像的采集與感興趣對象的心臟的循環(huán)運動同步。
[0041 ]在本發(fā)明的又一方面中，一種軟件模塊被提供用于執(zhí)行上面公開的表征心肌灌注病理學的方法中的任何或者它們的組合，其中，要進行的方法步驟被轉(zhuǎn)換成所述軟件模塊的程序代碼，其中，所述程序代碼能夠?qū)嵤┰谒鲠t(yī)學成像模態(tài)的控制單元的存儲器單元中，并且能夠由所述醫(yī)學成像模態(tài)的所述控制單元的處理器單元運行。
[0042]所述控制單元可以是習慣上用于控制醫(yī)學成像模態(tài)的功能的控制單元。所述控制單元備選地可以是被特別分配為運行方法步驟的額外的控制單元。
[0043]軟件模塊能夠?qū)崿F(xiàn)對所述方法的魯棒且可靠的運行，并且能夠允許對方法步驟的快速修改和/或?qū)D像配準算法的調(diào)整。
【附圖說明】
[0044]本發(fā)明的這些和其他方面將根據(jù)下文描述的實施例而變得顯而易見，并且參考下文描述的實施例得到闡述。
[0045]在附圖中:
[0046]圖1是被設計為磁共振成像系統(tǒng)的根據(jù)本發(fā)明的醫(yī)學成像模態(tài)的實施例的部分的示意性圖示；
[0047]圖2是針對在造影劑首過通過控制個體的心臟期間(頂部)，通過具有微脈管功能障礙的個體的心臟期間(中間)，以及通過具有三支血管冠心病的個體的心臟期間(底部)的心肌灌注的根據(jù)本發(fā)明獲得的強度曲線的示意性圖示；
[0048]圖3示出了包括根據(jù)依照圖2的強度曲線計算的，指示時空灌注非均勻性的所計算的索引號的圖；并且
[0049]圖4圖示了灌注圖的范例。
[0050]附圖標記列表[0051 ] 10醫(yī)學成像模態(tài)
[0052]12磁共振掃描器
[0053]14主磁體
[0054]16檢查空間
[0055]18中心軸
[0056]20感興趣對象
[0057]22磁梯度線圈系統(tǒng)
[0058]24全身線圈
[0059]26射頻屏蔽
[0060]28控制單元
[0061]30射頻發(fā)射器單元
[0062]32頻切換單元
[0063]34圖像處理單元
[0064]36監(jiān)視器單元
[0065]38心電圖設備
[0066]40 電極
[0067]42同步單元
[0068]44存儲器單元
[0069]46處理器單元
[0070]48軟件模塊
[0071]50觸發(fā)信號
[0072]52用于心肌灌注病理學表征的系統(tǒng)
[0073]54描繪單元
[0074]56血流分析器
[0075]58強度采樣器與分析單元
[0076]60隨時間的強度曲線
[0077]62灌注圖
[0078]64第一索引號
[0079]66第二索引號
[0080]AIF動脈輸入函數(shù)
[0081]LV左心室
[0082]TTPI到峰值強度的時間
【具體實施方式】
[0083]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的醫(yī)學成像模態(tài)10的實施例的部分的示意性圖示，所述醫(yī)學成像模態(tài)被設計為磁共振成像系統(tǒng)，用于采集感興趣人類對象20的心臟的至少部分的醫(yī)學圖像(由磁共振圖像表示)。磁共振成像系統(tǒng)包括具有主磁體14的磁共振掃描器12，所述主磁體被提供用于生成靜態(tài)磁場。主磁體14具有中心膛，所述中心膛提供用于要被定位在其內(nèi)的感興趣對象20的圍繞中心軸18的檢查空間16。出于簡明的原因，在圖1中已經(jīng)省略了用于支撐感興趣對象20的常規(guī)診查臺。大致靜態(tài)的磁場定義檢查空間16的軸向方向，所述軸向方向平行于中心軸18被對準。此外，磁共振成像系統(tǒng)10包括磁梯度線圈系統(tǒng)22，所述磁梯度線圈系統(tǒng)被提供用于生成被疊加到靜態(tài)磁場的梯度磁場。如現(xiàn)有技術已知的，磁梯度線圈系統(tǒng)22被同軸地布置在主磁體14的膛內(nèi)。
[0084]在原理上，本發(fā)明也適用于提供在靜態(tài)磁場內(nèi)的檢查區(qū)域的任何其他類型的磁共振成像系統(tǒng)。此外，應當認識到，本發(fā)明能夠與被配置為采集感興趣對象的心臟的至少部分的醫(yī)學圖像的任何其他醫(yī)學成像模態(tài)一起使用。本發(fā)明能夠被應用于的醫(yī)學成像模態(tài)的范例為心臟計算機斷層攝影(CCT)成像設備、冠狀動脈血管造影(CA)設備、CCT血管造影(CCTA)設備、血管內(nèi)超聲(IVUS)設備、單光子發(fā)射計算機斷層攝影(SPECT)設備、正電子發(fā)射斷層攝影(PET)設備以及心電圖設備。
[0085]此外，磁共振成像系統(tǒng)包括被設計為全身線圈24的射頻天線，所述全身線圈被提供用于在射頻發(fā)射階段期間將射頻電磁場施加到檢查空間16，以激勵感興趣對象20中或內(nèi)的原子核。全身線圈24也被提供為在射頻接收階段期間接收來自感興趣對象20中或內(nèi)的被激勵的原子核的磁共振信號。在磁共振成像系統(tǒng)的操作狀態(tài)中，射頻發(fā)射階段和射頻接收階段是以連續(xù)的方式發(fā)生的。全身線圈24具有中心軸，并且，在操作狀態(tài)中，全身線圈24被同軸地布置在主磁體14的膛內(nèi)，使得全身線圈24的中心軸與磁共振成像系統(tǒng)的中心軸18重合。如本領域所公知的，圓柱形金屬射頻屏蔽26被同軸地布置在磁梯度線圈系統(tǒng)22與全身線圈24之間。
[0086]磁共振成像系統(tǒng)還包括控制單元28，所述控制單元被提供用于至少控制磁共振掃描器12和磁梯度線圈系統(tǒng)22的功能。控制單元28包括常規(guī)的監(jiān)視器單元36。
[0087]此外，磁共振成像系統(tǒng)包括射頻發(fā)射器單元30，所述射頻發(fā)射器單元被連接到控制單元28并由控制單元28控制。射頻發(fā)射器單元30被提供為在射頻發(fā)射階段期間經(jīng)由射頻切換單元32將磁共振射頻的射頻功率饋送到全身線圈24。在射頻接收階段期間，射頻切換單元32將來自全身線圈24的磁共振信號引導到駐留在控制單元28中的圖像處理單元36。圖像處理單元34被配置用于處理所采集的磁共振信號，以根據(jù)所采集的磁共振信號生成感興趣對象20的部分的磁共振圖像。對于本領域技術人員而言，該技術的許多不同變型是公知的，并且因此不需要在本文中更加詳細地描述。
[0088]為了采集感興趣對象20的心臟的磁共振圖像，磁共振成像系統(tǒng)包括同步器具，所述同步器具用于將對醫(yī)學圖像的采集與感興趣對象的心臟的循環(huán)運動同步。同步器具被形成為心電圖設備38和同步單元42。
[0089]心電圖設備38被提供用于獲取感興趣對象20的心臟的心電圖數(shù)據(jù)的測量結(jié)果。對此，心電圖設備38的多個電極40可以被布置在感興趣對象20處。此外，心電圖設備38包括用于對心電圖數(shù)據(jù)進行濾波以減少由磁梯度場生成的偽影的器具。合適的濾波器具對于本領域技術人員而言是已知的，并且因此將不在本文中更加詳細地描述。
[0090]心電圖設備38被耦合到同步單元42，所述同步單元被配置用于生成觸發(fā)信號50，以根據(jù)對心臟活動的QRS波群(ORS complex)的R峰的檢測來觸發(fā)采集磁共振信號的采集時期。同步單元42繼而被親合到控制單元28?？刂茊卧?8被配置為通過由同步單元42提供的觸發(fā)信號50來被同步，以用于生成針對生成梯度磁場的磁梯度線圈系統(tǒng)22的控制信號。對此，控制單元28被配置為在接收觸發(fā)信號50后生成多個序列，每個序列包括射頻場和磁梯度場。
[0091]醫(yī)學成像模態(tài)10包括用于通過分析感興趣對象20的心臟的至少部分的多幅醫(yī)學圖像來進行心肌灌注病理學表征的系統(tǒng)52。用于心肌灌注病理學表征的系統(tǒng)52駐留在控制單元28的殼體內(nèi)，并且包括描繪單元54、血流分析器56以及強度采樣器與分析單元58。將在下文中詳細解釋這些設備的功能和交互。
[0092I 在向感興趣對象20施予造影劑之后，在造影劑首過通過感興趣對象20的心臟期間，由磁共振成像系統(tǒng)以連續(xù)的方式采集采取感興趣對象20的心臟的磁共振圖像的形式的多幅醫(yī)學圖像。已經(jīng)分別針對三種不同感興趣對象采集了多幅醫(yī)學圖像:控制個體、具有三支血管冠心病的個體，以及具有微脈管功能障礙的個體。已經(jīng)將對感興趣對象20的心臟的多幅醫(yī)學圖像的采集與感興趣對象20的各自的心臟的循環(huán)運動同步，如上所述。
[0093]在對各自的感興趣對象20的心臟的每種多幅醫(yī)學圖像的采集之后，由根據(jù)本方法的表征心肌灌注病理學的方法的實施例來分析醫(yī)學圖像。在以下所述方法被詳細描述為被應用于一種多幅醫(yī)學圖像。應當理解，所述方法也以同樣的方式適用于其他兩種多幅醫(yī)學圖像。
[0094]為了能夠執(zhí)行所述方法，用于心肌灌注病理學表征的系統(tǒng)52包括軟件模塊48(圖1)。要被進行的方法步驟被轉(zhuǎn)換成軟件模塊48的程序代碼，其中，程序代碼可實施在用于心肌灌注病理學表征的系統(tǒng)52的存儲器單元44中，并且由用于心肌灌注病理學表征的系統(tǒng)52的處理器單元46運行。
[0095]在預備步驟中，將多幅醫(yī)學圖像中的每幅醫(yī)學圖像服從圖像配準算法。
[0096]在所述方法的第一步驟中，由用于心肌灌注病理學表征的系統(tǒng)52的描繪單元54在多幅醫(yī)學圖像中描繪感興趣對象20的心臟的左心室的輪廓，并且將左心室分割成多個分段。
[0097]在所述方法的下一步驟中，用于心肌灌注病理學表征的系統(tǒng)52的血流分析器56在多個分段中的每個分段中進行對心肌血流量的真實量化。
[0098]然后，由用于心肌灌注病理學表征的系統(tǒng)52的強度采樣器與分析單元58選擇心肌圖像位置。在沿著心肌的方向上以及在跨心肌的方向上選擇心肌圖像位置。強度采樣器與分析單元58然后對來自多幅醫(yī)學圖像的選定的心肌圖像位置的強度進行采樣，并且將表示由對醫(yī)學圖像中的每一幅的采集時間形成的采集順序的索引分配到心肌圖像位置的各自的采樣強度，以獲得針對選定的心肌圖像位置中的每個的隨時間的強度曲線60。
[0099]在圖2中示意性地示出了針對三種不同感興趣對象的所獲得的隨時間的強度曲線60(頂部:控制個體，中間:具有微脈管功能障礙(MVD)的個體，底部:具有三支血管冠心病(CAD)的個體)。
[0100]針對圖2中的隨時間的強度曲線60，為了提供合適的時間尺度，由強度采樣器與分析單元58識別左心室中的參考位置。參考位置是在造影劑首過期間并在選定的心肌圖像位置的強度的上升的開始之前首次接收造影劑的位置。參考位置處的強度的上升的開始的時間點充當參考時間。參考所識別的參考位置和參考時間來評價隨時間的強度曲線60。
[0101]在所述方法的下一步驟中，針對選定的心肌位置中的每個，自動確定相對于所識別的參考位置和對應的參考時間直到在心肌圖像位置中的每個的采樣強度曲線60中的特性特征的出現(xiàn)的個體時間段。在該實施例中，特性特征是隨時間的強度曲線的峰值強度。個體到峰值強度時間段TTPI被用在計算索引號64、66的下一步驟中。
[0102]在所述方法的后續(xù)步驟中，強度采樣器與分析單元58基于所獲得的隨時間的強度曲線60來計算第一索引號64，所述第一索引號指示在多個心肌分段中的心肌分段的子集之中的時空灌注非均勻性或失相。
[0103]指示左心室灌注的時間失相的第一索引號64在下一步驟中被計算為在參考時間與直到隨時間的強度曲線60的峰值強度出現(xiàn)的時間之間的到峰值強度時間段TTPI的方差。在本文中，方差被理解為時間段TTPI的標準差的平方。
[0104]指示左心室灌注的時間失相的第二索引號66被計算為參考時間與直到隨時間的強度曲線60的峰值強度出現(xiàn)的時間之間的到峰值強度TTPI的時間段的變異系數(shù)。
[0105]針對在圖3中顯示的計算的索引號64、66的結(jié)果清楚地示出了控制個體(CTRL，左列)、具有三支血管冠心病的個體(CAD，中間列)以及具有微脈管功能障礙的個體(MVD，右列)之間的顯著差異。
[0106]根據(jù)圖2中的隨時間的強度曲線60變得明顯的是，MVD和三支血管CAD兩者都被表征為嚴重的且在空間上廣泛分布的缺血，通常與到心肌的心內(nèi)膜層的造影劑的延遲到達相關聯(lián)。然而，添加時空失相分析能夠提供關于對左心室的不同區(qū)域的灌注的時間分布的額外信息。圖3示出了計算的索引號64、66構(gòu)成CAD與MVD之間的因不同潛在病理生理學的主要差異，并且允許特定表征。
[0107]在具有CAD的個體中，心肌中的心肌血流量的時空分布是越來越不均勻的。而在具有MVD的個體中，病理改變涉及微觀循環(huán)及其在心縮期中與心肌收縮的相互作用。在這種情況下，對心外膜層的灌注未被堵塞并且非常均勻。然而，在首過波的透壁傳播中存在延遲。類似于CAD，這引起具有延遲的強度上升開始的廣泛分布缺血。然而，該特征在心肌上在時間域中是均勻的，從而允許在CAD與MVD之間進行無創(chuàng)區(qū)分。
[0108]在所述方法的另一步驟中，灌注圖62被生成并由監(jiān)視器單元36顯示到用戶。圖4圖示了具有灰度級或顏色編碼的灌注圖62的范例。能夠在灌注圖62(未示出)中實施指示特性位置和/或特性時間點的標記物，如直線。在灌注圖62中也能夠插入其他標記物(未示出)，所述其他標記物被形成為閉合環(huán)，并且指示在其中心肌被較不好地灌注的時間和空間方案。
[0109]在所述方法的又一步驟中，在灌注圖62中實施多個計算機鏈接。多個計算機鏈接中的每個計算機鏈接被分配到灌注圖62中的位置，并且多個計算機鏈接中的每個計算機鏈接被鏈接到表示多幅醫(yī)學圖像中的醫(yī)學圖像的數(shù)據(jù)集。圖4中示出的計算機鼠標光標正指向灌注圖62的表示特定時間點和心肌中的特定位置的位置。通過敲擊鼠標按鈕，激活到表示對應于時間點和心肌的位置的醫(yī)學圖像的數(shù)據(jù)集的計算機鏈接，并且將所述醫(yī)學圖像顯示在磁共振成像系統(tǒng)的監(jiān)視器單元36上。
[0110]盡管已經(jīng)在附圖和前面的描述中詳細圖示和描述了本發(fā)明，但是這樣的圖示和描述應當被認為是說明性或示范性的，而非限制性的;本發(fā)明不限于所公開的實施例。本領域技術人員通過研究附圖、公開內(nèi)容以及權(quán)利要求，在實踐請求保護的發(fā)明時能夠理解并實現(xiàn)對所公開的實施例的其他變型。在權(quán)利要求書中，“包括”一詞不排除其他元件或步驟，并且詞語“一”或“一個”不排除多個。盡管特定措施被記載在互不相同的從屬權(quán)利要求中，但是這并不指示不能有利地使用這些措施的組合。權(quán)利要求中的任何附圖標記都不應被解釋為對范圍的限制。
【主權(quán)項】
1.一種通過分析感興趣對象(20)的心臟的至少部分的多幅醫(yī)學圖像來表征心肌灌注病理學的方法，所述多幅醫(yī)學圖像是由醫(yī)學成像模態(tài)(10)以連續(xù)的方式采集的，所述方法包括以下步驟: -在所述多幅醫(yī)學圖像中描繪所述感興趣對象的所述心臟的選定部分的輪廓，并且將所述選定部分分割成多個分段； -對來自所述多幅醫(yī)學圖像的選定心肌圖像位置的強度進行采樣，并且將表示所述醫(yī)學圖像中的每幅的采集順序的索引分配到所述心肌圖像位置的各自的采樣強度，以獲得針對所述選定心肌圖像位置中的每個的強度曲線(60); -基于所獲得的強度曲線(60)，對指示在多個心肌分段中的心肌分段的至少子集之中的時空灌注非均勻性或灌注失相的索引號(64、66)進行計算。2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括以下步驟: -實行對在所述多個分段中的每個分段中的心肌血流量的量化。3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述多幅醫(yī)學圖像是在向所述感興趣對象(20)施予造影劑之后由所述醫(yī)學成像模態(tài)(10)采集的。4.如前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，還包括以下步驟: -識別在所述心臟的所述選定部分中的參考位置，其中，在計算所述索引號(64、66)的步驟中，參考由所識別的參考位置確定的參考時間來評價所述強度曲線(60)。5.如權(quán)利要求4所述的方法，還包括以下步驟: -針對選定心肌位置中的每個，自動確定相對于由所識別的參考位置確定的參考時間直到所述心肌圖像位置中的每個的所述采樣強度的特性特征的出現(xiàn)的個體時間段(TTPI)， 其中，所述個體時間段(TTPI)被用在計算所述索引號(64、66)的步驟中。6.如權(quán)利要求4或5所述的方法，其中，計算所述索引號(64、66)的步驟包括計算指示相對于在所識別的參考位置處的特性特征的出現(xiàn)的時間直到在個體心肌位置中的每個處的特性特征的出現(xiàn)的時間(TTPI)的方差的統(tǒng)計學量度。7.如前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其中，將對所述感興趣對象(20)的所述心臟的至少部分的所述多幅醫(yī)學圖像的所述采集至少部分地與所述感興趣對象(20)的所述心臟的循環(huán)運動同步。8.如前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其中，在對心肌圖像位置的強度進行采樣的步驟中，所述心肌圖像位置在沿著心肌的方向上以及在橫跨心肌的方向上被選擇。9.如前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，還包括生成灌注圖(62)并且將所述灌注圖顯示到用戶的步驟。10.如前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，還包括在灌注圖(62)中實施至少一個標記物的步驟，所述至少一個標記物指示至少一個特性位置和/或至少一個特性時間點。11.如前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，還包括實施多個計算機鏈接的步驟，其中，所述多個計算機鏈接中的每個計算機鏈接被分配到灌注圖(62)中的位置，并且其中，所述多個計算機鏈接中的每個計算機鏈接被鏈接到表示所述多幅醫(yī)學圖像中的醫(yī)學圖像的數(shù)據(jù)集。12.—種用于通過分析感興趣對象(20)的心臟的至少部分的多幅醫(yī)學圖像來進行心肌灌注病理學表征的系統(tǒng)(52)，所述多幅醫(yī)學圖像是由醫(yī)學成像模態(tài)(10)以連續(xù)的方式采集的，所述系統(tǒng)(52)包括: -描繪單元(54)，其被提供用于在所述多幅醫(yī)學圖像中描繪所述感興趣對象(20)的所述心臟的選定部分的輪廓，并且用于將所述選定部分分割成多個分段； -強度采樣器與分析單元(58)，其被配置: -用于對來自所述多幅醫(yī)學圖像的心肌圖像位置的強度進行采樣，并且將表示所述醫(yī)學圖像中的每幅的采集順序的索引分配到所述心肌圖像位置的各自的采樣強度;并且 -用于對指示在多個心肌分段中的心肌分段的至少子集之中的時空灌注非均勻性或灌注失相的索引號(64、66)進行計算。13.—種包括如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)(52)的醫(yī)學成像模態(tài)(10)。14.如權(quán)利要求13所述的醫(yī)學成像模態(tài)(10)，其被設計為磁共振成像裝置。15.—種用于執(zhí)行如權(quán)利要求1至11中的任一項所述的表征心肌灌注病理學的方法的軟件模塊(48)，其中，要被實行的方法的步驟被轉(zhuǎn)換成所述軟件模塊(48)的程序代碼，其中，所述程序代碼能夠?qū)嵤┰谒鲠t(yī)學成像模態(tài)(10)的控制單元(52)的存儲器單元(44)中并且能夠由所述醫(yī)學成像模態(tài)(10)的所述控制單元(52)的處理器單元(46)運行。
【文檔編號】G06T7/00GK105848577SQ201480054511
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2014年10月1日
【發(fā)明人】M·布雷沃, A·基里比里, E·納格爾
【申請人】皇家飛利浦有限公司, 倫敦國王學院