專利名稱：用于肌肉骨骼疾病的成像標(biāo)記物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用成像方法輔助藥品探索和藥品開發(fā)。本發(fā)明也涉及使用成像方法診斷、預(yù)測(cè)、監(jiān)控和管理疾病，尤其用于疾病影響肌肉骨骼系統(tǒng)。本發(fā)明揭示用于診斷、預(yù)測(cè)、監(jiān)控和管理包括肌肉骨骼疾病在內(nèi)的疾病的新穎成像標(biāo)記物。
背景技術(shù)：
骨質(zhì)疏松癥和骨關(guān)節(jié)炎是影響肌肉骨骼系統(tǒng)的最常見病癥，并且常常誘發(fā)運(yùn)動(dòng)疼痛和殘疾。骨質(zhì)疏松癥可發(fā)生在人類及動(dòng)物體(例如，馬)上。
骨質(zhì)疏松癥(OP)和骨關(guān)節(jié)炎(OA)發(fā)生在年齡為五十歲以上的部分人群中。全國骨質(zhì)疏松癥基金(National Osteoporosis Foundation)(www.nof.ore)估計(jì)約有4,400萬美國人受到骨質(zhì)疏松癥和骨質(zhì)量低的困擾。1997年，用于與骨質(zhì)疏松癥相關(guān)的骨折的費(fèi)用估計(jì)為130億美元。
2002年，這一數(shù)字增加到170億美元，預(yù)計(jì)到2040年將增加到2100到2400億美元。目前，預(yù)期二分之一年齡在50歲以上的婦女將遭受與骨質(zhì)疏松癥相關(guān)的骨折。
雖然存在社會(huì)影響和普遍性，但涉及導(dǎo)致某些個(gè)體骨質(zhì)疏松癥和骨關(guān)節(jié)炎發(fā)展比其它人更快的因素的信息極少。以前認(rèn)為骨質(zhì)疏松癥和骨關(guān)節(jié)炎為很少需要治療性干預(yù)的疾病，現(xiàn)在越來越將其視為需要新的藥理和外科治療方法的動(dòng)態(tài)過程。
然而，恰當(dāng)開展和選擇對(duì)OP和OA的治療性干預(yù)取決于對(duì)用于評(píng)估病人病癥的更好方法的開發(fā)。此外，用于評(píng)估病人病癥的更好方法也可有助于藥品探索、藥品開發(fā)、診斷、預(yù)測(cè)、疾病監(jiān)控、治療監(jiān)控和病人管理。
本發(fā)明揭示用于評(píng)估骨骼和/或關(guān)節(jié)狀況的新穎方法和技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本關(guān)明揭示一種用于分析骨礦物質(zhì)密度、骨結(jié)構(gòu)和周圍組織中的至少一個(gè)的方法。所述方法通常包括(a)獲取受試者的圖像；(b)在圖像上定位興趣區(qū)；(c)獲取興趣區(qū)的數(shù)據(jù)；和(d)從在步驟c獲取的圖像數(shù)據(jù)中導(dǎo)出選自定量和定性組集中的數(shù)據(jù)。
另外提供一軟件包用于輔助對(duì)骨骼和關(guān)節(jié)病癥中的至少一個(gè)的評(píng)估。所述軟件包通常包含讀取變性模式、正常組織模式、異常組織模式和患病組織模式中的至少一個(gè)的軟件程序。所述軟件包也可包含與變性模式、正常組織模式、異常組織模式和患病組織模式中的至少一個(gè)進(jìn)行比較的測(cè)量值數(shù)據(jù)庫。此外，軟件包可包含與變性模式、正常組織模式、異常組織模式和患病組織模式中的至少一個(gè)進(jìn)行比較的測(cè)量值數(shù)據(jù)庫的子集。
本發(fā)明也包括使用成像標(biāo)記物的自動(dòng)化和半自動(dòng)化方法中的至少一個(gè)。此自動(dòng)化或半自動(dòng)化方法包含獲取受試者圖像數(shù)據(jù)；從圖像數(shù)據(jù)中獲取數(shù)據(jù)，其中所獲取的數(shù)據(jù)至少為定性和定量數(shù)據(jù)中的至少一個(gè)；和投藥。自動(dòng)化或半自動(dòng)化方法可用于藥品探索，診斷，疾病分級(jí)，疾病監(jiān)控，疾病管理，預(yù)測(cè)，治療監(jiān)控，藥效監(jiān)控，和疾病預(yù)測(cè)。
在另一個(gè)實(shí)施例中提供一個(gè)用于監(jiān)控藥效的系統(tǒng)和/或用于藥品探索的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括對(duì)受試者投藥；獲取圖像數(shù)據(jù)；和從圖像數(shù)據(jù)中獲取數(shù)據(jù)，其中所獲取的數(shù)據(jù)為定量和定性數(shù)據(jù)中的至少一個(gè)。
也提供用于診斷疾病、確定疾病分級(jí)、監(jiān)控疾病進(jìn)展、管理疾病、疾病預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)疾病、監(jiān)控治療和/或在一組病人中隨機(jī)選擇一位受試者的系統(tǒng)。這些系統(tǒng)中的任何一個(gè)可以包括以下步驟(a)獲取受試者的圖像數(shù)據(jù)；(b)從圖像數(shù)據(jù)中獲取數(shù)據(jù)，其中所獲取的數(shù)據(jù)為定量和定性數(shù)據(jù)中的至少一個(gè)；和(c)將步驟b中的定量和定性數(shù)據(jù)中的至少一個(gè)與以下中的至少一個(gè)進(jìn)行比較從一組受試者中獲取的定量和定性數(shù)據(jù)中的至少一個(gè)的數(shù)據(jù)庫；從受試者中獲取的定量和定性數(shù)據(jù)中的至少一個(gè)；和在時(shí)間Tn的從受試者中獲取的定量和定性數(shù)據(jù)其中至少一個(gè)。
在任何上述發(fā)明中提供額外的步驟。所述額外步驟包括，例如，增強(qiáng)圖像數(shù)據(jù)。
適合這些步驟的受試者包括，例如，哺乳動(dòng)物、人類和馬。受試者的適當(dāng)解剖區(qū)域包括，例如，牙、脊骨、臀部、膝和骨芯(bone core)x射線。
可采用各種系統(tǒng)實(shí)踐本發(fā)明。通常在第一計(jì)算機(jī)上執(zhí)行任何一個(gè)這些方法中的至少一個(gè)步驟。然而，可以具有以下安排在第一計(jì)算機(jī)上執(zhí)行所述方法中的至少一個(gè)步驟，和在第二個(gè)計(jì)算機(jī)上執(zhí)行所述方法的至少一個(gè)步驟。在此假定下，通常將第一計(jì)算機(jī)和第二計(jì)算機(jī)相連接。適當(dāng)?shù)倪B接包括，例如，對(duì)等(peer to peer)網(wǎng)絡(luò)、直接鏈路、內(nèi)聯(lián)網(wǎng)和國際互聯(lián)網(wǎng)。
應(yīng)注意可在重復(fù)或不重復(fù)眾多方法中的其它步驟下相繼或同時(shí)重復(fù)所揭示的本發(fā)明的任何步驟或所有步驟。其包括，例如，重復(fù)定位興趣區(qū)或獲取圖像數(shù)據(jù)的步驟。
也可將數(shù)據(jù)從2D轉(zhuǎn)換為3D到4D并返回；或從2D轉(zhuǎn)換到4D。
數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換可在處理信息的多點(diǎn)處進(jìn)行。例如，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換可在模式評(píng)估和/或分析之前或之后進(jìn)行。
本文所描述的過程在未執(zhí)行投與候選藥劑步驟時(shí)，適合包括所述投與候選藥劑步驟。
合適的藥劑包括，例如，投與受試者的物質(zhì)、受試者攝取的物質(zhì)、分子、藥品、生物藥品、農(nóng)業(yè)藥品(agropharmaceuticals)、人造轉(zhuǎn)基因物質(zhì)等。
可將從上述任任何方法中獲取、提取或產(chǎn)生的任何數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫子集、或預(yù)先從受試者獲取、提取或產(chǎn)生的數(shù)據(jù)加以比較。
本發(fā)明提供慮及從圖像(包括電子圖像)上分析骨礦物質(zhì)密度、骨骼和/或軟骨骼結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)形態(tài)和/或周圍組織，相應(yīng)地慮及評(píng)估一種藥劑(或多種藥劑)對(duì)骨髂和/或軟骨的效果的方法。應(yīng)注意在預(yù)期對(duì)骨骼和/或軟骨有效(例如，治療效果)的藥劑中以及預(yù)期主要對(duì)體內(nèi)其它組織有效但對(duì)骨骼和/或軟骨具有次生或微弱效果的藥劑中，可對(duì)骨和/或軟骨起效。這些圖像(例如x射線圖像)可為例如，從任何哺乳動(dòng)物拍攝的牙、臀、脊骨或其它射線照片。這些圖像可為電子格式。
本發(fā)明包括從圖像中獲取有關(guān)骨骼結(jié)構(gòu)和/或骨礦物質(zhì)密度的定量信息的方法，其包括(a)獲取圖像，其中所述圖像視情況包括用以確定骨骼密度和/或結(jié)構(gòu)的外標(biāo)準(zhǔn)；和(b)分析在步驟(a)中得到的圖像，以推導(dǎo)出有關(guān)骨骼結(jié)構(gòu)的定量信息。所述圖像是從興趣區(qū)(ROI)中拍取。合適的ROI包括例如，臀射線照片或牙科x射線膠片的牙用x射線，包括下顎骨、上頜骨或一顆或多顆牙齒。在某些實(shí)施例中，以數(shù)字化形式獲取圖像，例如，使用硒探測(cè)器系統(tǒng)、硅探測(cè)器系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)X線攝影系統(tǒng)。在其它實(shí)施例中，可利用膠片或另外的合適源將所述圖像數(shù)字化，以用于分析。
在一方法中，可測(cè)試一種或多種候選藥劑對(duì)骨骼的效果。同樣，所述效果可為主要效果或次生效果。例如，可對(duì)受試者投與候選藥劑；此后可獲取所述受試者的一部分骨骼的電子圖像；最后可分析獲取圖像以取得骨骼結(jié)構(gòu)信息。骨骼結(jié)構(gòu)信息可涉及眾多參數(shù)，包括下文表1、表2、表3中的參數(shù)。然后可將所述圖像或數(shù)據(jù)與圖像或數(shù)據(jù)(例如，“正?！眻D像或數(shù)據(jù))的數(shù)據(jù)庫作比較和/或與在投與候選藥劑之前從同一受試者身上取得的一個(gè)或多個(gè)圖像或數(shù)據(jù)作比較，或與在參考人口中獲取的一個(gè)或多個(gè)圖像或數(shù)據(jù)作比較。所述候選藥劑可為，例如，分子、蛋白質(zhì)、縮氨酸、天然生成物質(zhì)、化學(xué)合成物質(zhì)或其組合物及其混合物。藥劑通常為一種或多種藥品。而且，可對(duì)藥劑對(duì)骨疾病例如骨折危險(xiǎn)(例如，骨質(zhì)疏松癥性骨折)的效能進(jìn)行評(píng)估。
在本文所述任何方法中，所述分析可包含使用一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)程序(或裝置)。另外，所述分析可包含在分析圖像(例如，為取得有關(guān)骨礦物質(zhì)密度和/或骨骼結(jié)構(gòu)信息)之前、之中或之后識(shí)別一個(gè)或多個(gè)興趣區(qū)(ROI)。
骨骼密度信息可為，例如，最高、最低或中間密度區(qū)域。骨骼結(jié)構(gòu)信息可為，例如，表1、表2、表3中的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)?？上嗬^或同時(shí)執(zhí)行各種分析。而且，當(dāng)使用兩個(gè)或兩個(gè)以上指數(shù)時(shí)，每個(gè)指數(shù)可被相等或不等加權(quán)，或其中運(yùn)用兩個(gè)以上指數(shù)的組合。此外，其中任何方法也可包括使用本文所述任何方法分析圖像以取得骨礦物質(zhì)密度信息。
本文所述任何方法還可以包括將一個(gè)或多個(gè)校正因數(shù)應(yīng)用于從圖像中獲取的數(shù)據(jù)中。例如，可將校正因數(shù)編程于計(jì)算機(jī)裝置中。計(jì)算機(jī)裝置可為與執(zhí)行圖像分析相同的裝置，或可為不同裝置。在某些實(shí)施例中，這些校正因數(shù)說明個(gè)體受試者中的軟組織厚度差異。
根據(jù)本文內(nèi)容，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員很容易了解本發(fā)明的這些和其它實(shí)施例。


圖1A和1B為從圖像中提取數(shù)據(jù)然后從所述圖像中推導(dǎo)出定量和/或定性數(shù)據(jù)的步驟的方塊圖。
圖2A-C為顯示從解剖興趣區(qū)拍取的圖像并進(jìn)一步圖解用于分析的興趣區(qū)的可能位置的示意圖。
圖3A-J圖解可能發(fā)生的各種異常情況，其包括，例如，軟骨缺損、骨髓浮腫、軟骨下硬化、骨贅和囊腫。
圖4A和4B為顯示可重復(fù)步驟的圖1A方法的方塊圖。
圖5A-E為圖解關(guān)于評(píng)估興趣區(qū)圖像模式的步驟方塊圖。
圖6A-E為圖解關(guān)于從圖像中獲取定量和定性數(shù)據(jù)以及投與用以評(píng)估候選分子或藥品的步驟方塊圖。
圖7A-D為圖解關(guān)于將所獲取的定量和定性信息與一數(shù)據(jù)庫或與預(yù)先獲取的信息進(jìn)行比較的步驟方塊圖。
圖8A-D為圖解關(guān)于比較將圖像轉(zhuǎn)換為正常和患病組織模式的步驟的方塊圖。
圖9為顯示在發(fā)展變性模式和使用變性模式數(shù)據(jù)庫過程中的一個(gè)或多個(gè)設(shè)備的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下列描述是為了使所屬領(lǐng)域的任何技術(shù)人員能夠構(gòu)造和使用本發(fā)明。所述實(shí)施例的各種修改對(duì)所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是顯而易見的，并且本文所界定的一般原則在不脫離附屬權(quán)利要求書中界定的本發(fā)明的精神和范疇下可用于其它實(shí)施例和申請(qǐng)案中。因此，本發(fā)明不僅限于圖示的實(shí)施例，而應(yīng)當(dāng)賦予與本文所揭示的原則和特征一致的更廣范疇。為了完全理解所揭示的發(fā)明內(nèi)容，將以引用的方式將本申請(qǐng)案中引用的所有已發(fā)布的專利、專利公告和專利申請(qǐng)案的說明書和圖并入本文。
除非另有規(guī)定，本發(fā)明的實(shí)踐目前運(yùn)用所屬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的傳統(tǒng)成像和圖像處理方法。
這些技術(shù)在以下文獻(xiàn)中得以充分解釋。參閱，例如WO 02/22014，X-Ray StructureDeterminationA Practical Guide第二期，編者Stout和Jensen，1989，John WILEY&Sons出版社；Body CTA Practical Approach，編者Slone，1999，McGraw-Hill出版社；TheEssential Physics of Medical Imaging，編者Bushberg，Seibert，Leidholdt Jr & Boone，2002，Lippincott，Williams & Wilkins；X-ray DiagnosisA Physician′s Approach，編者Lam，1998，Springer-Verlag出版社；Dental RadiologyUnderstanding the X-Ray Image，編者Laetitia Brocklebank 1997，Oxford University Press出版社；Digital Image Processing，編者Kenneth R.Castleman，1996 Prentice Hall出版社；The Image Processing Handbook，編者John C.Russ，1998第三期，CRC Press；Active ContoursThe Application ofTechniquesfrom Graphics，Vision，Control Theory and Statistics to Visual Tracking of Shapes in Motion，編者Andrew BLAKE，MICHAEL ISARD，1999 Springer Verlag。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)明白，隨著成像領(lǐng)域繼續(xù)推進(jìn)，目前運(yùn)用的成像方法經(jīng)過一段時(shí)間后可得到發(fā)展。因此，目前運(yùn)用的任何成像方法和技術(shù)以及未來可能發(fā)展的技術(shù)適于本發(fā)明教示的應(yīng)用。為避免混淆本發(fā)明，將不提供成像技術(shù)的詳細(xì)描述。
如圖1A所示，第一步驟為定位用于研究的受試者(例如，人體)的身體部分98。以供研究的定位的身體部分為解剖興趣區(qū)(RAI)。在定位用于研究的身體部分中，要確定例如在身體某特定位置(例如臀、牙、脊骨及其它)拍取一圖像或一系列圖像。圖像包括，例如，傳統(tǒng)的x射線圖像、層析x射線照相組合、超聲波(包括A-掃描，B-掃描和C-掃描)計(jì)算斷層成像(CT掃描)、磁共振成象技術(shù)(MRI)、光學(xué)相干斷層成像、單光子發(fā)射斷層成像(SPECT)和正子斷層成像，或所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)適于實(shí)踐本發(fā)明的其它成像工具。圖像經(jīng)拍取，可將興趣區(qū)(ROI)定位于圖像中100。從所述圖像中提取圖像數(shù)據(jù)102。最后，從圖像數(shù)據(jù)中提取定量和/或定性數(shù)據(jù)120。從圖像中所提取的定量和/定性數(shù)據(jù)包括，例如，表1、表2、表3中所示的參數(shù)和測(cè)量值。
如需要，可一次或多次分別重復(fù)99，101，103，121以下每一步驟定位用于研究的身體部分98，視情況定位興趣區(qū)100，獲取圖像數(shù)據(jù)102，和推導(dǎo)出數(shù)據(jù)120。
如圖1B中所示，應(yīng)用圖像處理技術(shù)(例如，噪聲過濾或擴(kuò)散過濾)可視情況增強(qiáng)圖像數(shù)據(jù)104，以推進(jìn)進(jìn)一步分析。類似于圖1A所示的過程，若需要，可一次或多次分別重復(fù)99，101，103，105，121定位用于研究的身體部分98，視情況定位興趣區(qū)100，獲取圖像數(shù)據(jù)102，增加圖像數(shù)據(jù)104和取得數(shù)據(jù)120。
表1利用定量和定性圖像分析方法測(cè)量的代表性參數(shù)





所述技術(shù)領(lǐng)域人員將明了，表1中顯示的參數(shù)和測(cè)量值旨在例示。在不脫離本發(fā)明范疇下，可以使用其它參數(shù)和測(cè)量值、比率、派生值或指數(shù)來提取關(guān)于ROI的定量和/或定性信息。此外，使用多個(gè)ROI或多個(gè)數(shù)據(jù)導(dǎo)數(shù)時(shí)，在不脫離本發(fā)明范疇下，測(cè)量的參數(shù)可以為相同或不同參數(shù)。另外，視情況可以將取自不同的ROI的數(shù)據(jù)組合或進(jìn)行比較。
如下文所述，可執(zhí)行基于待研究的解剖結(jié)構(gòu)而選擇的額外測(cè)量。
一旦從圖像中提取出所述數(shù)據(jù)，就可對(duì)其進(jìn)行處理以評(píng)估疾病的嚴(yán)重性及確定疾病分級(jí)(例如，輕微、中度、重度或數(shù)值或指數(shù))。也可將所述信息用以監(jiān)控疾病的發(fā)展和/或所采取的任何干涉性步驟的療效。最后，在臨床實(shí)驗(yàn)中可將所述信息用于預(yù)測(cè)疾病發(fā)展或隨機(jī)選擇患者組。
圖2A圖解拍自RAI的圖像200，圖示為202。如圖2A所示，在圖像中視為單個(gè)興趣區(qū)(ROI)210。ROI210可占據(jù)整個(gè)圖像200，或幾乎整個(gè)圖像。如圖2B中所示，可在一圖像中識(shí)別多個(gè)ROI。在所述實(shí)例中，在圖像200的一個(gè)區(qū)域中描繪第一ROI 220以及在所述圖像中描繪第二ROI 222。在所述情況下，這些ROI均不重疊或相毗鄰。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)明白，在圖像200中識(shí)別的ROI的數(shù)量不限于所描繪的兩個(gè)?，F(xiàn)參看圖2C，圖示了為說明目的顯示兩個(gè)ROI的另一個(gè)實(shí)施例。在所述實(shí)例中，第一ROI230和第二ROI 232部分重疊。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)明白，在使用多數(shù)ROI時(shí)，可對(duì)任何或所有ROI進(jìn)行組織，以使其不重疊，使其相鄰而不重疊，使其部分重疊，使其完全重疊(例如，第一ROI完全位于第二識(shí)別ROI內(nèi))，及其組合。
另外，每一圖像200上的ROI數(shù)量與可為1(ROI1)到n(ROIn)，其中n為將要分析的ROI的數(shù)量。
可將骨骼密度、微結(jié)構(gòu)、宏觀解剖(macro-anatomic)和/或生物化學(xué)(例如，使用有限元模型分析推導(dǎo))分析應(yīng)用于預(yù)定尺寸和形狀和位置的范圍內(nèi)。所述興趣區(qū)也可被稱為“窗口”。在圖像的不同位置可在窗口內(nèi)重復(fù)應(yīng)用處理。例如，可產(chǎn)生取樣點(diǎn)場(chǎng)并在這些點(diǎn)處執(zhí)行所述分析?？蓪⒚總€(gè)參數(shù)的分析結(jié)果存儲(chǔ)于一矩陣空間，例如，其中其位置對(duì)應(yīng)于進(jìn)行分析的取樣點(diǎn)位置，借此形成所述參數(shù)空間分布圖(參數(shù)圖)。取樣場(chǎng)可具有規(guī)則間隙或不規(guī)則間隙，在圖像上密度相異。窗口可具有可變的尺寸和形狀，例如，以解決不同患者尺寸或解剖。
例如利用所述取樣點(diǎn)的間隙或密度(和參數(shù)圖的分辨率)，可確定窗口之間的重疊數(shù)量。因此，在欲得到更高分辨率的區(qū)域中，取樣點(diǎn)的密度更高；在中等分辨率足夠的地方，將分辨率設(shè)得更低，以提高處理效率。窗口的尺寸和形狀將決定參數(shù)的局部特性。適宜將窗口尺寸設(shè)為使其包圍正在測(cè)量的大部分結(jié)構(gòu)。一般避免超尺寸窗口以有助于確保不丟失局部特性。
窗口形狀可改變，使其具有與正在測(cè)量的局部結(jié)構(gòu)相同的定向和/或幾何結(jié)構(gòu)，以最小化切割結(jié)構(gòu)的數(shù)量并最大化局部特性。因此，可根據(jù)待獲取圖像和數(shù)據(jù)的性質(zhì)，使用2D和/或3D窗口，以及其組合。
在另一個(gè)實(shí)施例中，可將骨骼密度、微結(jié)構(gòu)、宏觀解剖和/或生物化學(xué)(例如，使用有限元模型分析推導(dǎo))分析應(yīng)用于預(yù)定尺寸和形狀和位置的范圍內(nèi)。通常選擇的區(qū)域包括研究中的大部分或全部解剖區(qū)域，更適宜基于逐個(gè)像素(pixel-by-pixel)(例如，在2D或3D圖像情況中)或在橫截面或體積圖像(volumetric image)情況(例如，使用MR和/或CT取得的3D圖像)下基于逐個(gè)三維像素(voxel)的方式評(píng)估參數(shù)?；蛘?，可將所述分析應(yīng)用于像素或三維像素群集中，其中通常所選擇的群集尺寸代表空間分辨率和處理速度之間的折中。各類分析可產(chǎn)生一參數(shù)圖。
參數(shù)圖可基于對(duì)圖像或窗口中的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)的測(cè)量；然而，也可使用統(tǒng)計(jì)方法獲取參數(shù)圖。在一個(gè)實(shí)施例中，所述統(tǒng)計(jì)比較可包括，例如使用Z值或T值對(duì)數(shù)據(jù)與參考人群進(jìn)行比較。因此，參數(shù)圖可包括Z值或T值顯示。
也可執(zhí)行與待測(cè)量的位置相關(guān)的額外測(cè)量。例如，測(cè)量可針對(duì)牙骨、脊骨、臀、膝或骨芯。在表2中顯示適當(dāng)位置特定測(cè)量的實(shí)例。
表2骨骼參數(shù)的特定位置測(cè)量



所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)明了測(cè)量何圖像處理技術(shù)適用于微結(jié)構(gòu)和宏觀解剖結(jié)構(gòu)。在表3中顯示了這些測(cè)量的實(shí)例。
表3應(yīng)用于微結(jié)構(gòu)和宏解剖結(jié)構(gòu)上的測(cè)量



校準(zhǔn)密度通常指對(duì)轉(zhuǎn)換為實(shí)際實(shí)質(zhì)密度的圖像中特性的密度值的測(cè)量或被稱為密度已知的參考物質(zhì)的密度。所述參考物質(zhì)可為金屬、聚合物、塑料、骨、軟骨等，且可為待成像物體的一部分或?yàn)樵趫D像獲取期間放置在成像區(qū)域的校準(zhǔn)模型。提取結(jié)構(gòu)通常稱為從圖像中獲取的特征的簡(jiǎn)化或擴(kuò)大化代表。一個(gè)實(shí)例為由后臺(tái)扣除和閾值處理產(chǎn)生的橫隔片模式的二元圖像。另一個(gè)實(shí)例為通過應(yīng)用邊緣濾器和閾值處理產(chǎn)生的皮層骨的二元圖像。
可將二元圖像疊加在灰級(jí)圖像上以產(chǎn)生興趣結(jié)構(gòu)的灰度級(jí)模式。
距離轉(zhuǎn)換能常指應(yīng)用于二元圖像上的操作，其中產(chǎn)生代表各個(gè)0像素到最近1像素距離的圖。可通過歐幾里德(Euclidian)量值、街區(qū)距離、La Place距離或棋盤距離計(jì)算距離。
提取結(jié)構(gòu)的距離轉(zhuǎn)換通常指應(yīng)用于提取結(jié)構(gòu)的二元圖像的距離轉(zhuǎn)換操作，例如上述與校準(zhǔn)密度相關(guān)的二元圖像。
提取結(jié)構(gòu)的骨架通常指1像素寬模式的二元圖像，其代表提取結(jié)構(gòu)的中心線。其通過應(yīng)用骨架化或中間轉(zhuǎn)換操作、數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)或其它方法在提取結(jié)構(gòu)的圖像上產(chǎn)生。
通常通過對(duì)各個(gè)骨架像素執(zhí)行像素領(lǐng)域(neighborhood)分析可以從提取結(jié)構(gòu)的骨架中推導(dǎo)出骨架片段。所述分析將各個(gè)骨架像素分類為節(jié)點(diǎn)像素或骨架片段像素。一個(gè)節(jié)點(diǎn)像素在其8鄰接具有2個(gè)以上的像素。一個(gè)骨架片段為連續(xù)8連接骨架片段像素鏈。至少一節(jié)點(diǎn)像素將兩個(gè)骨架片段加以分離。
所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知，基于分水嶺的分割算法常用于灰度級(jí)圖像以將興趣結(jié)構(gòu)的灰度級(jí)連續(xù)性特征化。通過所述過程生成的片段尺寸統(tǒng)計(jì)數(shù)字為，例如，上述表3中所列內(nèi)容。而所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)明白，可使用其它過程而不會(huì)脫離本發(fā)明的范疇。
現(xiàn)返回圖3A，顯示軟骨缺損的橫截面為300。交叉影線區(qū)302對(duì)應(yīng)于軟骨缺損區(qū)域。圖3B為圖3A所示軟骨缺損的頂視圖。
圖3C圖解第一橫截面尺寸的軟骨缺損的深度310，其中虛線為原軟骨表面312的凸出位置。通過比較所述兩值，可計(jì)算出軟骨缺損深度與軟骨缺損寬度的比值。
圖3D為軟骨深度320及軟骨缺損322寬度?？杀容^所述兩值，以確定軟骨深度與軟骨缺損寬度的比值。
圖3E顯示軟骨缺損深度310及軟骨深度320。虛線指示原軟骨表面312的凸出位置。類似于上文所作的測(cè)量，可計(jì)算出各種測(cè)量值的比值。
現(xiàn)在返回3F，圖為股骨330和脛骨332上的骨髓浮腫?？筛鶕?jù)T2加權(quán)MRI掃描測(cè)量出浮腫的陰影區(qū)域或者可根據(jù)一個(gè)或多個(gè)切片測(cè)量所述區(qū)域。然后使用多個(gè)切片或3D采集影像將這些測(cè)量擴(kuò)展到整個(gè)關(guān)節(jié)。根據(jù)這些測(cè)量值，可以確定或推導(dǎo)出體積。
圖3G為髖臼340和股骨342中的軟骨下硬化區(qū)域。例如可根據(jù)T1或T2加權(quán)MRI掃描或CT掃描測(cè)量所述硬化?？稍诟鶕?jù)一個(gè)或多個(gè)切片測(cè)量所述區(qū)域。然后使用多個(gè)切片或3D采集影像可將測(cè)量擴(kuò)展到整個(gè)關(guān)節(jié)上。根據(jù)這些值可推導(dǎo)出軟骨下硬化體積。為了說明，每個(gè)表面上顯示有單個(gè)硬化。然而，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將明白在單個(gè)關(guān)節(jié)表面上可以出現(xiàn)多個(gè)硬化。
圖3H為股骨350和脛骨352上的骨贅。骨贅圖示為交叉陰影區(qū)域。類似于圖3G所示的硬化，可以根據(jù)例如，T1和T2加權(quán)MRI掃描或CT掃描測(cè)量所述骨贅?？筛鶕?jù)一個(gè)或多個(gè)切片測(cè)量所述區(qū)域。然后可使用多個(gè)切片或3D采集影像將測(cè)量擴(kuò)展到整個(gè)關(guān)節(jié)上。根據(jù)這些值，可推導(dǎo)出骨贅體積。此外，單個(gè)骨贅354或骨贅356可包括在任何測(cè)量中。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)明白骨贅組可取自單個(gè)關(guān)節(jié)表面或相對(duì)關(guān)節(jié)表面，如圖所示，但不會(huì)脫離本發(fā)明范疇。
現(xiàn)在返回圖3I，圖為軟骨下囊腫360，362，364區(qū)域。類似于圖3G所示硬化，可根據(jù)，例如，T1和T2加權(quán)MRI掃描或CT掃描測(cè)量所述骨贅?？筛鶕?jù)一個(gè)或多個(gè)切片測(cè)量所述區(qū)域。然后可使用多個(gè)切片或3D采集影像將測(cè)量擴(kuò)展到整個(gè)關(guān)節(jié)上。根據(jù)這些值，可推導(dǎo)出囊腫體積。此外，單個(gè)囊腫366或囊腫組366’可在包括任何測(cè)量中。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)明白，如圖所示，可從單個(gè)關(guān)節(jié)表面獲取囊腫組，或從相對(duì)關(guān)節(jié)表面上取得，而不會(huì)脫離本發(fā)明范疇。
圖3J圖解從頂部370俯視以橫截面371的撕裂半月板(meniscal)組織區(qū)域(交叉陰影)372，374。類似于圖3G中所示硬化，同樣可根據(jù)，例如，T1和T2加權(quán)MRI掃描或CT掃描測(cè)量所述撕裂半月板組織?？筛鶕?jù)一個(gè)或多個(gè)切片測(cè)量所述區(qū)域。然后可使用多個(gè)切片或3D采集影像將測(cè)量擴(kuò)展到整個(gè)關(guān)節(jié)上。根據(jù)這些值，可推導(dǎo)出撕裂體積?？赏茖?dǎo)出比值，例如，撕裂表面或撕裂體積與正常半月板組織的比值以及撕裂半月板表面與相對(duì)關(guān)節(jié)表面的比值。
如圖4A所示，可重復(fù)以下過程124視情況定位ROI 100，從ROI 102中提取圖像數(shù)據(jù)，和根據(jù)所提取的圖像數(shù)據(jù)推導(dǎo)出定量和/或定性圖像數(shù)據(jù)?；蛘呋虼送猓芍貜?fù)定位ROI 100過程124。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)明白如需要可以任何合適順序一次或多次重復(fù)這些步驟，以獲取足量的ROI定量和/或定性數(shù)據(jù)或單獨(dú)提取或計(jì)算參數(shù)。此外，所使用的ROI可與在第一過程或圖像中最新識(shí)別的ROI中使用的ROI相同。此外，如圖1A，如需要，可分別一次或多次重復(fù)101，103，121以下步驟定位興趣區(qū)域100，獲取圖像數(shù)據(jù)102和推導(dǎo)出定量和/或定性圖像數(shù)據(jù)。盡管并未在此對(duì)其進(jìn)行描述，但如上文參考圖1A所述，可在定位興趣區(qū)100之前執(zhí)行定位用于研究的身體部分的步驟98，而不會(huì)脫離本發(fā)明。此外所述步驟可重復(fù)99。
圖4B圖解圖4A所示的過程，其中有增強(qiáng)圖像數(shù)據(jù)的額外步驟104。此外，如需要，可一次或多次重復(fù)105增強(qiáng)圖像數(shù)據(jù)的步驟104。如需要，可一次或多次重復(fù)126增強(qiáng)圖像數(shù)據(jù)過程104。
現(xiàn)返回圖5A，圖為一過程，借此視情況定位興趣區(qū)100。盡管并未在此加以描述，但如上文參考圖1A所述，在定位興趣區(qū)100之前可執(zhí)行定位用于研究的身體部分的步驟98，而且未脫離本發(fā)明。此外，可重復(fù)所述步驟99。一旦定位所述興趣部分100以及從ROI 102中提取圖像數(shù)據(jù)，那么可將所提取的圖像轉(zhuǎn)換成2D模式130、3D模式132或4D模式133，例如，包括速度或時(shí)間，以便于數(shù)據(jù)分析。在轉(zhuǎn)換為2D模式130、3D模式132或4D模式133后，為模式對(duì)圖像進(jìn)行評(píng)估140。此外，如需要，可將圖像從2D轉(zhuǎn)換為3D 131，或從3D轉(zhuǎn)換為4D 131’。雖然為避免混淆所述圖未對(duì)其進(jìn)行描述，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將明白在所述過程或本發(fā)明中所描述的任何過程中可在2D與4D之間進(jìn)行類似轉(zhuǎn)換。
正如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員所明白，轉(zhuǎn)換步驟為可選的，并且直接從自ROI 102中提取圖像數(shù)據(jù)到直接評(píng)估數(shù)據(jù)模式140進(jìn)行所述過程。評(píng)估模式數(shù)據(jù)包括，例如，執(zhí)行上文表1、表2或表3中所述的測(cè)量。
此外，在所述過程的任一階段可一次或多次分別執(zhí)行101，103，141以下步驟定位興趣區(qū)100，獲取圖像數(shù)據(jù)102，和評(píng)估模式141。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)明白，這些步驟可重復(fù)。例如，在評(píng)估模式140后，可獲取額外圖像數(shù)據(jù)135，或可定位另一興趣區(qū)137。如需要，以達(dá)到的理想數(shù)據(jù)分析的任何組合，視需要頻繁重復(fù)這些步驟。
圖5B圖解圖5A所示過程的替代過程，其包括在將一圖像或圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為2D模式130、3D模式132或4D模式133之前的增強(qiáng)圖像數(shù)據(jù)的步驟104。如需要可重復(fù)105增加圖像數(shù)據(jù)過程104。圖5C為圖5B中所示過程的替代實(shí)施例。在所述過程中，增強(qiáng)圖像數(shù)據(jù)步驟104發(fā)生在將一圖像或圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為2D模式130、3D模式132或4D模式133之后。如需要，同樣可重復(fù)105增強(qiáng)圖像數(shù)據(jù)過程104。
圖5D為圖5A所示過程的替代過程。在定位用于研究的身體部分98并成像后，接著將圖像轉(zhuǎn)換為2D模式130、3D模式132或4D模式133。在轉(zhuǎn)換為2D、3D或4D圖像后，視情況可將興趣區(qū)100定位于所述圖像內(nèi)，然后提取數(shù)據(jù)102。然后以所提取的圖像數(shù)據(jù)評(píng)估模式140。正如圖5A的過程，所述轉(zhuǎn)換步驟為可選。另外，如需要，可在2D、3D 131和4D 131’之間轉(zhuǎn)換圖像。
類似于圖5A，如需要可一次或多次重得一些或所有過程。例如，如需要可一次或多次分別重復(fù)99，101，103，141以下步驟定位用于研究的身體部分98，定位興趣區(qū)100，獲取圖像數(shù)據(jù)102和評(píng)估模式140。同樣可重復(fù)多個(gè)步驟。例如，在評(píng)估模式140后，可獲取額外圖像數(shù)據(jù)135或可定位另一個(gè)興趣區(qū)137和/或可定位用于研究的身體的另一部分139。如需要，以實(shí)現(xiàn)理想數(shù)據(jù)分析的任何組合，可頻繁重復(fù)這些步驟。
圖5E為圖5D所示過程的替代過程。在所述過程中，可增強(qiáng)圖像數(shù)據(jù)104。增強(qiáng)圖像數(shù)據(jù)的步驟可發(fā)生在轉(zhuǎn)換143、定位興趣區(qū)145、獲取圖像數(shù)據(jù)102、或評(píng)估模式149之前。
類似于圖5A，如需要可一次或多次重復(fù)一些或所有過程，包括增強(qiáng)圖像數(shù)據(jù)過程104，圖示為105。
所述方法也包含獲取骨或關(guān)節(jié)的圖像；視情況將圖像轉(zhuǎn)換為兩維或三維或四維模式；和使用表1、表2和/或表3中詳細(xì)說明的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)評(píng)估正常、患病或異常組織的程度，或者評(píng)估興趣區(qū)或體積的變性程度。通過在初始時(shí)間T1執(zhí)行所述方法，可推導(dǎo)出用于診斷一個(gè)或多個(gè)癥狀，或用于確定病情階段，或用于確定病情嚴(yán)重性的信息。也可將所述信息用于確定患者患有例如骨質(zhì)疏松癥或關(guān)節(jié)炎的預(yù)測(cè)。通過在初始時(shí)間T1及在隨后的時(shí)間T2執(zhí)行所述方法，可確定，例如，興趣區(qū)或體積的變化，這將便于評(píng)估為治療所采取的適當(dāng)步驟。而且，如果受試者已接收治療或治療已經(jīng)在時(shí)間T1后開始，那么可監(jiān)控治療效果。在隨后的時(shí)間T2-Tn執(zhí)行所述方法，可取得額外數(shù)據(jù)，其可便于預(yù)測(cè)疾病的發(fā)展以及所采取的干預(yù)步驟的效果。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)明白，可在規(guī)則時(shí)間間隔或不規(guī)則時(shí)間間隔或其組合采取隨后的測(cè)量。例如，可在T1執(zhí)行分析，并在一月后進(jìn)行初始后繼T2測(cè)量。執(zhí)行一月后繼測(cè)量持續(xù)一年(12個(gè)一月間隔)，隨后在6個(gè)月間隔執(zhí)行，然后12個(gè)月間隔執(zhí)行后繼測(cè)量?；蛘?，作為一個(gè)實(shí)例，最始三次測(cè)量可在一個(gè)月，然后是單個(gè)6個(gè)月后繼測(cè)量，其后又為在開始12個(gè)月后繼測(cè)量之前進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)一個(gè)月后繼測(cè)量。
規(guī)則和不規(guī)則時(shí)間間隙的組合是無盡的，為防止混淆本發(fā)明，不進(jìn)行進(jìn)一步討論。
而且，可測(cè)量列于表1、2和3中的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)?？蓡为?dú)分析這些測(cè)量值或例如，使用例如線性回歸模型或線性相關(guān)的統(tǒng)計(jì)方法可組合這些數(shù)據(jù)?？杀容^和聯(lián)系實(shí)際測(cè)量值與預(yù)測(cè)測(cè)量值。
用于評(píng)估受試者的骨或關(guān)節(jié)病癥的方法可為全自動(dòng)化，以使在無干擾的情況下自動(dòng)執(zhí)行表1、表2或表3中的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)的測(cè)量。因此自動(dòng)評(píng)估可包括診斷、分級(jí)、預(yù)測(cè)或監(jiān)控疾病或監(jiān)控治療步驟。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)明白，全自動(dòng)化測(cè)量可使用，例如，圖像處理技術(shù)(例如，分割和配準(zhǔn))。例如基于共同信息可其它類似測(cè)量，所述過程可包括例如，種子生長(zhǎng)，設(shè)定閾值，基于圖(atlas)和模型的分割方法，火線(livewire)方法，動(dòng)態(tài)和/或變形輪廓方法，輪廓跟蹤，基于結(jié)構(gòu)的分割方法，剛性和非剛性表面或體積配準(zhǔn)。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)容易了解用于全自動(dòng)化評(píng)估表1、表2和表3中參數(shù)和測(cè)量的其它技術(shù)和方法。
現(xiàn)翻至圖6A，圖為一過程，藉此使用者定位ROI 100，從ROI 102中提取圖像數(shù)據(jù)，并從所提取的圖像數(shù)據(jù)中推導(dǎo)出定量和/或定性圖像數(shù)據(jù)，如上文圖1所示。在推導(dǎo)出定量和/或定性圖像數(shù)據(jù)的步驟后，給病人投與候選藥劑150。候選藥劑可為待研究效果的任何藥劑。藥劑可包括給受試者施用或服用的任何物質(zhì)，例如，分子，藥品，生物制藥，農(nóng)業(yè)制藥或其組合(包括混合物)，其被認(rèn)為會(huì)影響可在興趣區(qū)中測(cè)量的定量和/或定性參數(shù)。這些藥劑不僅限于意欲治療影響肌肉骨骼系統(tǒng)的疾病的藥劑，但本發(fā)明包括任何和所有藥劑，不管所述預(yù)定治療位置。所以，合適的藥劑為通過成像可探測(cè)到效果的任何藥劑。如需要，可一次或多次101，103，121，151分別重復(fù)步驟定位興趣區(qū)100，獲取圖像數(shù)據(jù)102，從圖像數(shù)據(jù)中獲取定量和/或定性數(shù)據(jù)120，和施用候選藥劑150。
圖6B為增強(qiáng)圖像數(shù)據(jù)的額外步驟104，如需要視情況也可頻繁重復(fù)105所述步驟。
如圖6C中所示，可一次或多次重復(fù)這些步驟152，以確定候選藥劑的效果。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)明白，重復(fù)所述步驟可發(fā)生在如圖6B所示的定位興趣區(qū)152階段或如圖6D所示的獲取圖像數(shù)據(jù)153或從圖像數(shù)據(jù)154中獲取定量和/或定性數(shù)據(jù)的階段。
圖6E為增強(qiáng)圖像數(shù)據(jù)的額外步驟104，如需要視情況可重復(fù)所述步驟105。
如上文所述，如需要可一次或多次重復(fù)圖6A-E中所示的一些或全部過程。如需要可一次或多次分別重復(fù)101，103，105，121，141，151以下步驟例如，定位興趣區(qū)100，獲取圖像數(shù)據(jù)102，增強(qiáng)圖像數(shù)據(jù)104，獲取定量和/或定性數(shù)據(jù)120，評(píng)估模式140和投與候選藥劑150。
在圖6所述情況中，圖像拍攝先于投與候選藥劑之前。然而，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)明白，在投與候選藥劑之前不可能總是具有一圖像。
在這些情況中，經(jīng)過一段時(shí)間后，通過評(píng)估提取圖像之間的參數(shù)變化來確定發(fā)展。
現(xiàn)返回圖7A，圖示為首先投與候選藥劑的過程150。然后，在所拍攝的圖像中定位興趣區(qū)100并提取圖像數(shù)據(jù)102。一旦提取圖像數(shù)據(jù)，則從圖像數(shù)據(jù)中提取定量和/或定性數(shù)據(jù)120。在這種情況中，因?yàn)槭紫韧杜c候選藥劑，所以將所獲得的定量和/或定性數(shù)據(jù)與一數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比較160或與包含具有類似跟蹤參數(shù)的受試者的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫的子集進(jìn)行比較。如圖7B所示，在獲取圖像數(shù)據(jù)步驟后，可增強(qiáng)圖像數(shù)據(jù)104。如需要，可視情況重復(fù)所述過程105。
或者，如圖7C所示，可將所述所獲取的定量和/或定性信息與在T1拍攝的圖像進(jìn)行比較162或與在任何其它時(shí)間拍攝的圖像(如果具有所述類圖像)進(jìn)行比較。如圖7D所示，增強(qiáng)圖像數(shù)據(jù)步驟104在獲取圖像數(shù)據(jù)步驟102之后。同樣如需要可重復(fù)所述過程105。
如上文所述，如需要可一次或多次重復(fù)圖7A-D中所述的一些或所有過程。例如，如需要，可一次或多次分別重復(fù)101，103，105，121，151，161，171，173，175以下步驟例如，定位興趣區(qū)100，獲取圖像數(shù)據(jù)102，增強(qiáng)圖像數(shù)據(jù)104，獲取定量和/或定性數(shù)據(jù)120，投與候選藥劑150，將定量和/或定性信息與一數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比較160，將定量和/或定性信息與在先前時(shí)間(例如T1)拍攝的圖像進(jìn)行比較162，監(jiān)控治療170，監(jiān)控疾病發(fā)展172，預(yù)測(cè)病程174。如圖7B所示，如需要或適于增強(qiáng)數(shù)據(jù)收集，可將各個(gè)步驟重復(fù)一次或多次循環(huán)176，177，178，179，180。
現(xiàn)返回圖8A，在從ROI 102中提取圖像數(shù)據(jù)的步驟后，可傳輸所述圖像180。傳輸可為傳至所述網(wǎng)絡(luò)中的另一計(jì)算機(jī)中或通過萬維網(wǎng)傳至另一網(wǎng)絡(luò)中。在傳輸圖像步驟180后，將圖像轉(zhuǎn)換為正常和患病組織的模式190。正常組織包括位于選擇用于研究的身體部分中的未損傷組織。患病組織包括位于選擇用于研究的身體部分中的損傷組織?；疾〗M織也可包括或稱為用于研究的身體中缺少正常組織。例如，應(yīng)將受損或缺失軟骨看作患病組織。一旦圖像經(jīng)轉(zhuǎn)換后，將對(duì)其進(jìn)行分析200。圖8B圖解圖8A所示的過程，其中具有增強(qiáng)圖像數(shù)據(jù)的額外步驟104。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)明白，如需要，可重復(fù)所述過程105。
如圖8C中所示，圖8A中所示傳輸圖像步驟180為可選的，且不需在本發(fā)明下實(shí)踐。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)明白，也可在將圖像轉(zhuǎn)換為正常和患病模式之前分析圖像。圖8D圖解圖8C所示的過程，其中具有視情況而重復(fù)105的增強(qiáng)圖像數(shù)據(jù)的額外步驟104(如需要)。
如上文所述，如需要可一次或多次重復(fù)圖8A-D中的一些或全部過程。如需要可一次或多次分別重復(fù)101，103，105，181，191，201以下步驟例如，定位興趣區(qū)100，獲取圖像數(shù)據(jù)102，增強(qiáng)圖像數(shù)據(jù)104，傳輸圖像180，將圖像轉(zhuǎn)換為正常和患病組織的模式190，分析經(jīng)轉(zhuǎn)換的圖像200。
圖9為相連接的兩個(gè)設(shè)備900，920。第一或第二設(shè)備皆可發(fā)展興趣區(qū)圖像的變性模式905。類似地，任一設(shè)備可容納用于產(chǎn)生額外模式或測(cè)量值的數(shù)據(jù)庫915。在分析圖像、發(fā)展圖像興趣區(qū)的變性模式和創(chuàng)建模式或測(cè)量值的數(shù)據(jù)集或比較變性模式與模式或測(cè)量值的數(shù)據(jù)庫的過程中，所述第一和第二設(shè)備可相互通訊。然而，如需要或必需，可在一個(gè)或多個(gè)設(shè)備上執(zhí)行所有過程。
在所述方法中，可將電子產(chǎn)生或數(shù)字化圖像或圖像部分從傳送設(shè)備中電子地傳送至位于距離傳送設(shè)備較遠(yuǎn)的接收設(shè)備中；在遠(yuǎn)端接收傳送圖像；使用表1、表2和表格中的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)將所述傳送圖像轉(zhuǎn)換為正常或患病或異常組織的模式；和視情況將所述模式傳輸?shù)揭坏攸c(diǎn)進(jìn)行分析。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將白明白，所述傳送設(shè)備和接收設(shè)備可位于同一房間或同一建筑內(nèi)。這些設(shè)備可處于對(duì)等網(wǎng)絡(luò)或內(nèi)聯(lián)網(wǎng)上。
或者，可將這些設(shè)備分隔較大距離，可通過數(shù)據(jù)傳送的任何合適手段(包括萬維網(wǎng)和ftp協(xié)議)傳送信息。
或者，所述方法可包括從一傳送設(shè)備中將骨或關(guān)節(jié)的電子生成圖像或圖像部分電子地傳送到距離所述傳送設(shè)備較遠(yuǎn)的接收設(shè)備中；在遠(yuǎn)端接收傳送圖像；使用表1、表2或表3中指定的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)將傳送圖像轉(zhuǎn)換為變性模式或正?；蚧疾』虍惓＝M織的模式；和視情況將變性模式或正?；蚧疾』虍惓＝M織的模式傳輸?shù)揭坏攸c(diǎn)進(jìn)行分析。
本發(fā)明的另一方面為輔助評(píng)估受試者的骨或關(guān)節(jié)病情的軟件包，所述軟件包包含軟件程序，當(dāng)將所述程序安裝并在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)，其將讀取變性模式或使用以標(biāo)準(zhǔn)模式格式存在的表1、表2或表3中所列的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)而獲取的正?；蚧疾』虍惓＝M織的模式，并給出計(jì)算機(jī)讀數(shù)。所述軟件包還可包括用于校準(zhǔn)或診斷受試者的測(cè)量值數(shù)據(jù)庫?？商峁┮粋€(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)庫用于使使用者能將獲得的特定受試者結(jié)果與例如各種受試者或具有與所研究的受試者有類似特征的小的受試者子集受試者進(jìn)行比較。
提供一個(gè)系統(tǒng)，其包括(a)將變性模式或骨或關(guān)節(jié)的正常、患病或異常組織的模式電子地傳送至距離傳送設(shè)備較遠(yuǎn)的接收設(shè)備中的一設(shè)備；(b)用于在所述遠(yuǎn)端接收上述模式的設(shè)備；(c)在遠(yuǎn)端可存取的用于產(chǎn)生人類骨或關(guān)節(jié)的額外模式或測(cè)量的一設(shè)備，其中所述數(shù)據(jù)庫包括例如人類骨或關(guān)節(jié)的大量受試者模式或數(shù)據(jù)，其模式或數(shù)據(jù)被組織化，并且通過參考特征，例如，關(guān)節(jié)類型、性別、年齡、高度、重量、骨尺寸、運(yùn)動(dòng)類型和運(yùn)動(dòng)距離，可對(duì)其模式或數(shù)據(jù)進(jìn)行存??；(d)視情況，將相互關(guān)聯(lián)的模式傳回到變性模式或正常、患病或異常組織的出處的一設(shè)備。
因此，本文所述方法和系統(tǒng)利用從x射線圖像中收集測(cè)量值(例如對(duì)骨骼結(jié)構(gòu)和/或骨礦物質(zhì)密度的測(cè)量)的數(shù)據(jù)集。可將記錄編制于電子數(shù)據(jù)表式格式中，例如，包括數(shù)據(jù)屬性，如x射線日期、病人年齡、性別、重量、目前藥療法、地理位置及其它。數(shù)據(jù)庫編制可進(jìn)一步包含通常使用表1，2和3所列參數(shù)或其組合計(jì)算來自一個(gè)或多個(gè)獲取數(shù)據(jù)點(diǎn)的所獲取或經(jīng)計(jì)算的數(shù)據(jù)點(diǎn)。所獲取的各種數(shù)據(jù)點(diǎn)可適合在后來的數(shù)據(jù)庫操作期間提供有關(guān)個(gè)體或群體的信息，因此在數(shù)據(jù)庫編制過程中通常將其包括其中。所獲取的數(shù)據(jù)點(diǎn)包括但不僅限于下列(1)確定的骨或關(guān)節(jié)所選區(qū)域或出自同一或不同受試者的多個(gè)樣本中的最大值，例如，骨礦物質(zhì)密度；(2)確定的骨或關(guān)節(jié)所選區(qū)域或出自同一或不同受試者的多個(gè)樣本中的最小值，例如，骨礦物質(zhì)密度；(3)確定的骨或關(guān)節(jié)所選區(qū)域或出自同一或不同受試者的多個(gè)樣本中的中間值，例如，骨礦物質(zhì)密度；(4)通過比較所給測(cè)量數(shù)據(jù)點(diǎn)和所選值而確定的異常高或低的測(cè)量數(shù)量；及其它。所獲取的其它數(shù)據(jù)點(diǎn)包括但不僅限于下列(1)為所選骨區(qū)域或在出自相同或不同受試者的多個(gè)樣本中而確定的所選骨骼結(jié)構(gòu)參數(shù)的最大值；(2)為所選骨區(qū)域或在出自相同或不同受試者的多個(gè)樣本中而確定的所選骨骼結(jié)構(gòu)參數(shù)的最小值；(3)為所選骨區(qū)域或在出自相同或不同受試者的多個(gè)樣本中而確定的所選骨骼結(jié)構(gòu)參數(shù)的中間值；(4)通過比較給定測(cè)量數(shù)據(jù)點(diǎn)和所選值而確定的非常高或低的骨骼結(jié)構(gòu)測(cè)量的數(shù)量；及其它。根據(jù)本說明書的示教，所獲得的其它數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員而言顯而易見?，F(xiàn)有數(shù)據(jù)或獲自原數(shù)據(jù)(或通過分析原數(shù)據(jù)而獲得)的數(shù)據(jù)的數(shù)量提供與管理與骨相關(guān)的疾病極為相關(guān)的空前數(shù)量的信息。例如，一段時(shí)間后通過檢查受試者，可評(píng)估藥品治療功效。
分別收集并計(jì)算測(cè)量和所獲得的數(shù)據(jù)點(diǎn)，并可與一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)屬性相關(guān)聯(lián)以形成數(shù)據(jù)庫。
現(xiàn)有數(shù)據(jù)或獲自原數(shù)據(jù)(或通過分析原數(shù)據(jù)而獲得)的數(shù)據(jù)的數(shù)量提供與管理與肌肉骨骼相關(guān)的疾病(例如骨質(zhì)疏松癥或關(guān)節(jié)炎)極為相關(guān)的空前數(shù)量的信息。例如，一段時(shí)間后通過檢查受試者，可評(píng)估藥品治療功效。
可自動(dòng)將數(shù)據(jù)屬性與電子圖像一起輸入并且可包括，例如，年代信息(例如，日期和時(shí)間)。其它所述類屬性可包括但不僅限于所使用的成像器類型、掃描信息、數(shù)字化信息及其它。或者，通過受試者和/操作者可輸入數(shù)據(jù)屬性，例如，受試者標(biāo)識(shí)符，意即與特定受試者相關(guān)的特征。這些標(biāo)識(shí)符包括但不僅限于下列(1)受試者代碼(例如數(shù)字或字母數(shù)字順序)；(2)人口統(tǒng)計(jì)信息，例如，種族、性別和年齡；(3)身體特征，例如，重量，高度和體重指數(shù)(BMI)；(4)受試者病史的所選方面(例如，疾病狀態(tài)或病情及其它)；和(5)與疾病相關(guān)的特征，例如，骨骼病征類型(若有)，受試者所使用的藥品治療類型。在本發(fā)明的實(shí)踐中，通常把每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)與特定受試者及所述受試者的人口統(tǒng)計(jì)特征及其它聯(lián)系起來。
根據(jù)本說明書的示教，其它數(shù)據(jù)屬性對(duì)所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是顯而易見的。(同樣參閱WO 02/30283，其全部?jī)?nèi)容以引入的形式并入本文)。
因此，使用本文所述方法從正常控制受試者處獲取數(shù)據(jù)(例如，骨髂結(jié)構(gòu)信息或骨礦物質(zhì)密度信息或關(guān)節(jié)信息)。通常將這些數(shù)據(jù)庫稱作“參考數(shù)據(jù)庫”，并可將其用于輔助分析任何指定受試者的x射線圖像，例如，通過比較從受試者處獲取的信息與參考數(shù)據(jù)庫。通常將獲自正?？刂剖茉囌叩男畔⒓右云骄蚣右越y(tǒng)計(jì)過程，以提供“正?！睖y(cè)量的范圍。根據(jù)本文的示教，對(duì)于所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，合適的統(tǒng)計(jì)過程和/或評(píng)估顯而易見?？杀容^受試者的x射線信息與參考數(shù)據(jù)庫，以確定受試者的骨骼信息是否不屬于參考數(shù)據(jù)庫中的正常范圍或從統(tǒng)計(jì)學(xué)而言極大地不同于正常控制。
如上所述，例如，可使用大量統(tǒng)計(jì)分析過程獲自圖像的數(shù)據(jù)以產(chǎn)生有用信息?？筛鶕?jù)在界定時(shí)期(例如，天、月或年)內(nèi)收集到的個(gè)體或個(gè)體群的數(shù)據(jù)、根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)和根據(jù)數(shù)據(jù)屬性創(chuàng)建或生成數(shù)據(jù)庫。
例如，可利用與數(shù)據(jù)點(diǎn)相關(guān)的屬性聚集、分類、選擇、篩分、分組和分離數(shù)據(jù)。存在大量數(shù)據(jù)挖掘軟件，可將其用于執(zhí)行需要的過程。
可直接查詢各種數(shù)據(jù)的關(guān)系和/或通過統(tǒng)計(jì)方法分析數(shù)據(jù)以評(píng)估獲自數(shù)據(jù)庫過程的信息。
例如，可對(duì)所選數(shù)據(jù)集建立分布曲線，并因此計(jì)算平均值、中值和為此算出的模式。而且，可計(jì)算數(shù)據(jù)分布(data spread)特征，例如，可變性、四分位數(shù)(quartile)和標(biāo)準(zhǔn)偏差。
通過計(jì)算相關(guān)系數(shù)可檢查任何關(guān)注變量之間的關(guān)系本質(zhì)。用于所述操作的有用方法包括但不僅限于Pearson積差相關(guān)和Spearman等級(jí)相關(guān)。差異分析允許測(cè)試樣品組的差異以確定所選擇的變量是否對(duì)所測(cè)量的參數(shù)具有明顯的效果。
可將非參數(shù)測(cè)試用作測(cè)試經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)預(yù)期之間的差異是否可歸結(jié)為偶然原因或所檢查的一個(gè)變量或復(fù)數(shù)變量的一種手段。這些測(cè)試包括卡方檢定測(cè)試、卡方適合度檢定(Chi Square Goodness of Fit)、2×2列聯(lián)表、符號(hào)測(cè)試和Phi相關(guān)系數(shù)。其它測(cè)試包括Z值、T值或終身關(guān)節(jié)炎風(fēng)險(xiǎn)、軟骨缺損或骨質(zhì)疏松性骨折。
在標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)挖掘軟件中有大量可應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明而創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫分析的工具和分析。所述工具和分析包括(但不僅限于)群集分析、因數(shù)分析、決策樹、中性網(wǎng)絡(luò)、規(guī)則歸納、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型和數(shù)據(jù)可視化。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的一些更復(fù)雜方法用于發(fā)現(xiàn)比理論驅(qū)動(dòng)更具實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的關(guān)系。
所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可輕易地確定統(tǒng)計(jì)重要性。在X射線圖像分析中使用參考數(shù)據(jù)庫有助于診斷、治療和監(jiān)控骨骼病癥，例如骨質(zhì)疏松癥。
關(guān)于對(duì)用于數(shù)據(jù)分析的統(tǒng)計(jì)方法的一般討論，請(qǐng)參閱Romano著1977年ALLYN和Bacon出版社出版的Applied Statistics for Science and Industry。
更適宜使用一個(gè)或多個(gè)電腦程序或電腦系統(tǒng)儲(chǔ)存和處理數(shù)據(jù)。這些系統(tǒng)通常具有數(shù)據(jù)儲(chǔ)存能力(例如，磁盤驅(qū)動(dòng)器、磁帶儲(chǔ)存器、光盤等)。另外，可將電腦系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化或其可為單機(jī)系統(tǒng)。如果將電腦系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化，電腦系統(tǒng)就可將數(shù)據(jù)傳送到與網(wǎng)絡(luò)化電腦系統(tǒng)相連接的任何設(shè)備中，例如，使用標(biāo)準(zhǔn)email軟件傳送到醫(yī)生或醫(yī)療設(shè)施，使用數(shù)據(jù)庫查詢和更新軟件(例如，數(shù)據(jù)點(diǎn)、推導(dǎo)數(shù)據(jù)和從大量受試者獲取的數(shù)據(jù)屬性的數(shù)據(jù)倉庫)傳送到中央數(shù)據(jù)庫。或者使用接入國際互聯(lián)網(wǎng)的任何電腦系統(tǒng)，用戶可訪問醫(yī)生辦公室或醫(yī)療設(shè)施以查閱用于確定治療的歷史數(shù)據(jù)。
如果網(wǎng)絡(luò)化電腦系統(tǒng)包括萬維網(wǎng)應(yīng)用程序，所述程序包括產(chǎn)生數(shù)據(jù)庫語言(例如SQL語言)所需的可執(zhí)行代碼。所述可執(zhí)行代碼通常包括嵌入SQL語言。所述應(yīng)用程序除包括響應(yīng)用戶請(qǐng)求而可訪問的不同外部或內(nèi)部數(shù)據(jù)庫外還進(jìn)一步含有指針和用于訪問位于數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上的眾多軟件實(shí)體的地址的配置文件。如果數(shù)據(jù)庫服務(wù)器被分配給兩個(gè)或兩個(gè)以上不同電腦，如需要，所述配置文件也可將對(duì)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器資源的請(qǐng)求導(dǎo)向合適硬件。
所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)明白，在初始時(shí)間點(diǎn)T1可使用表1、表2或表3中指定的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)以評(píng)估骨骼疾病(例如骨質(zhì)疏松癥或關(guān)節(jié)炎)的嚴(yán)重程度。如果重復(fù)在T1使用一個(gè)或多個(gè)相同參數(shù)而得到的測(cè)量值，那么在后來時(shí)間點(diǎn)T2，病人可將其用作自己的參照對(duì)象。
可進(jìn)行各種數(shù)據(jù)比較，從而促進(jìn)藥品探索、功效、定量配藥和比較，例如，可使用表1、表2、表3中所指定的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)以在藥品探索期間識(shí)別前導(dǎo)藥物。例如，可在動(dòng)物研究中測(cè)試不同化合物以及可識(shí)別，例如，對(duì)骨骼或軟骨具有最高治療功效和最低毒性的前導(dǎo)藥物?？稍谌祟惢颊咧袌?zhí)行類似研究，例如FDA I，II或III階段的試驗(yàn)。或者或另外可將表1、表2或表3中顯示的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)用于形成新化合物的最佳配量。同樣應(yīng)明白可將表1、表2和表3所示的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)用于將新藥物與一個(gè)或多個(gè)現(xiàn)有藥物或安慰劑進(jìn)行比較。
上文對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的描述用作描述和闡釋目的。其目的并非詳盡描述本發(fā)明或?qū)⒈景l(fā)明限定于所揭示的精確形式。對(duì)于所屬領(lǐng)域的實(shí)踐者而言，許多修改和變動(dòng)是顯而易見的。為了更好地解釋本發(fā)明的原則和其實(shí)踐應(yīng)用，我們因而選擇和描述所述實(shí)施例，借此使所屬領(lǐng)域的其他人員可理解本發(fā)明和眾多實(shí)施例并考慮適合特定用途的眾多修改。本說明書意欲以下列權(quán)利要求及其等效物界定發(fā)明范疇。
權(quán)利要求
1.一種用于分析骨礦物質(zhì)密度、骨結(jié)構(gòu)和周圍組織中的至少一個(gè)的方法，其包括a.獲取受試者的圖像；b.在所述圖像上定位興趣區(qū)；c.從所述興趣區(qū)中獲取數(shù)據(jù)；和d.從在步驟c獲取的所述圖像數(shù)據(jù)中推導(dǎo)出選自所述定量和定性組的數(shù)據(jù)。
2.一種用于輔助評(píng)估骨骼和關(guān)節(jié)中的一個(gè)的病癥的軟件包，其包括讀取變性模式、正常組織模式、異常組織模式和患病組織模式中的至少一個(gè)的軟件程序。
3.如權(quán)利要求2所述的軟件包，其還包括用于與變性模式、正常組織模式、異常組織模式和患病組織模式中的至少一個(gè)相比較的測(cè)量值數(shù)據(jù)庫。
4.如權(quán)利要求2所述的軟件包，其還包括用于與變性模式、正常組織模式、異常組織模式和患病組織模式中的至少一個(gè)相比較的測(cè)量值數(shù)據(jù)庫子集。
5.至少一種使用成像標(biāo)記物的自動(dòng)化和半自動(dòng)化方法，其包括獲取受試者的圖像數(shù)據(jù)；從所述圖像數(shù)據(jù)中獲取數(shù)據(jù)，其中所獲取的數(shù)據(jù)為定量和定性數(shù)據(jù)中的至少一個(gè)；和投與藥劑。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中將所述自動(dòng)化和半自動(dòng)化方法中的一個(gè)用于藥品探索、診斷、疾病分級(jí)、疾病監(jiān)控、疾病管理、預(yù)測(cè)、治療監(jiān)控、藥物功效監(jiān)控和疾病預(yù)報(bào)中的至少一個(gè)。
7.至少一種用于監(jiān)控藥劑功效的系統(tǒng)和藥品探索系統(tǒng)，其包括向受試者投與藥劑；獲取圖像數(shù)據(jù)；和從所述圖像數(shù)據(jù)中獲取數(shù)據(jù)，其中所獲取的數(shù)據(jù)為定量和定性數(shù)據(jù)中的至少一個(gè)。
8.至少一種用于診斷疾病、確定疾病分級(jí)、監(jiān)控疾病進(jìn)展、管理疾病、疾病預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)疾病、監(jiān)控治療和在一組病人中隨機(jī)選擇一受試者的系統(tǒng)，其包括a.獲取受試者的圖像數(shù)據(jù)；b.從所述圖像數(shù)據(jù)中獲取數(shù)據(jù)，其中所獲取的數(shù)據(jù)為定量和定性數(shù)據(jù)中的至少一個(gè)；和c.將步驟b中的定量和定性數(shù)據(jù)中的至少一個(gè)與下列至少一個(gè)進(jìn)行比較從一組受試者中獲取的定量和定性數(shù)據(jù)中的至少一個(gè)的數(shù)據(jù)庫；從所述受試者中獲取的定量和定性數(shù)據(jù)中的至少一個(gè)；和在時(shí)間Tn從所述受試者中獲取的定量和定性數(shù)據(jù)中的至少一個(gè)。
9.如權(quán)利要求1，5，7和8所述的方法，其還包括增強(qiáng)圖像數(shù)據(jù)的步驟。
10.如權(quán)利要求1，5，7和8所述的方法，其中所述受試者為哺乳動(dòng)物。
11.如權(quán)利要求1，5，7和8所述的方法，其中所述受試者為人。
12.如權(quán)利要求1，5，7和8所述的方法，其中所述受試者為馬。
13.如權(quán)利要求1，5，7和8所述的方法，其中獲取圖像數(shù)據(jù)的步驟包括從經(jīng)測(cè)量參數(shù)中獲取數(shù)據(jù)，所述經(jīng)測(cè)參數(shù)選自由骨骼參數(shù)、軟骨參數(shù)、軟骨缺損參數(shù)、軟骨疾病參數(shù)、面積參數(shù)和體積參數(shù)組成的群組。
14.如權(quán)利要求1，5，7和8所述的方法，其中獲取圖像數(shù)據(jù)的步驟包括從經(jīng)測(cè)量參數(shù)中獲取數(shù)據(jù)，所述經(jīng)測(cè)量參數(shù)選自由以下組成的群組存在或不存在骨髓浮腫；骨髓浮腫體積；以寬度、面積、尺寸和體積中的至少一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的骨髓浮腫體積；存在或不存在骨贅；存在或不存在軟骨下囊腫；存在或不存在軟骨下硬化；骨贅體積；軟骨下囊腫體積；軟骨下硬化體積；骨髓浮腫面積；骨贅面積；軟骨下囊腫面積；軟骨下硬化的面積；骨髓浮腫深度；骨贅深度；軟骨下囊腫深度；軟骨下硬化深度；骨贅、軟骨下囊腫、軟骨下硬化中的至少一個(gè)的體積、面積和深度中的至少一個(gè)，其中體積、面積和深度中的至少一個(gè)由最接近所述骨贅、軟骨下囊腫或軟骨下硬化中的至少一個(gè)的骨寬度、面積和體積中的至少一個(gè)而標(biāo)準(zhǔn)化；存在或不存在半月板裂傷；存在或不存在十字韌帶裂傷；存在或不存在側(cè)韌帶裂傷；半月板體積；正常半月板組織的體積與撕裂、受損和變性半月板組織中的一個(gè)的體積的比率；正常半月板組織的表面積與撕裂、受損和變性半月板組織中的一個(gè)的表面積的比率；正常半月板組織與撕裂、受損和變性半月板組織中的一個(gè)的表面積與關(guān)節(jié)或軟骨的總表面積的比率；撕裂、受損和變性半月板組織中的至少一個(gè)的表面積與關(guān)節(jié)和軟骨中的至少一個(gè)的表面總面積的比率；相對(duì)關(guān)節(jié)表面的尺寸比率；以毫米計(jì)的半月板脫位/脫臼；組合不同關(guān)節(jié)參數(shù)的指數(shù)；軟骨下骨的3D表面輪廓信息；在步態(tài)周期期間的實(shí)際或推測(cè)膝彎曲角度；在步態(tài)周期期間的推測(cè)膝旋轉(zhuǎn)；在步態(tài)周期期間的推測(cè)膝移位；在步態(tài)周期期間軟骨表面上的推測(cè)承重線和對(duì)承重線與軟骨缺損和患病軟骨中的至少一個(gè)之間的距離的測(cè)量；在步態(tài)周期期間軟骨表面上的推測(cè)承重面積和承重面積與軟骨缺損和患病軟骨中的至少之一個(gè)之間的距離測(cè)量；站立期間軟骨表上的推測(cè)承重線或膝彎曲和伸展的不同程度和對(duì)承重線與軟骨缺損和患病軟骨中的至少一個(gè)之間的距離測(cè)量值；站立期間軟骨表上的推測(cè)承重面積或膝彎曲和伸展的不同程度和對(duì)承重面積與軟骨缺損和患病軟骨中的至少一個(gè)之間的距離測(cè)量值；承重面積與軟骨缺損和患病軟骨中的至少一個(gè)的面積的比率；受軟骨疾病影響的承重面積的百分比；軟骨缺損在承重面積內(nèi)的位置；施加到軟骨缺損的負(fù)荷，患病軟骨的面積；和施加到鄰近軟骨缺損和患病軟骨面積中的至少一個(gè)的軟骨的負(fù)荷。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中組合不同關(guān)節(jié)參數(shù)的所述指數(shù)包括所述受試者中存在或不存在十字或側(cè)韌帶裂傷；所述受試者的體重指數(shù)；所述受試者的重量，或所述受試者的高度。
16.如權(quán)利要求1，5，7或8所述的方法，其中所述圖像數(shù)據(jù)取自臀部且獲取圖像數(shù)據(jù)的所述步驟包括從經(jīng)測(cè)量參數(shù)中提取數(shù)據(jù)，所述經(jīng)測(cè)量參數(shù)選自由以下組成的群組在與應(yīng)力線平行的結(jié)構(gòu)上的微結(jié)構(gòu)參數(shù)；與應(yīng)力線垂直的結(jié)構(gòu)上的微結(jié)構(gòu)參數(shù)；幾何形態(tài)；軸間角；頸角；股骨頸直徑；臀軸線長(zhǎng)度；股骨頭的最大橫截面；至少一個(gè)ROI內(nèi)的平均皮質(zhì)厚度；至少一個(gè)ROI內(nèi)的皮質(zhì)厚度的標(biāo)準(zhǔn)偏差；至少一個(gè)ROI內(nèi)的最大皮質(zhì)厚度；至少一個(gè)ROI內(nèi)的最小皮質(zhì)厚度；和臀關(guān)節(jié)間隙寬度。
17.如權(quán)利要求1，5，7和8所述的方法，其中所述圖像數(shù)據(jù)取自脊椎的一區(qū)域且獲取圖像數(shù)據(jù)的所述步驟包括從經(jīng)測(cè)量參數(shù)中提取數(shù)據(jù)，所述測(cè)量參數(shù)選自由以下組成的群組垂直結(jié)構(gòu)上的微結(jié)構(gòu)參數(shù)；水平結(jié)構(gòu)上的微構(gòu)架參數(shù)；幾何形態(tài)；上終板皮質(zhì)厚度；下終板皮質(zhì)厚度；前脊椎壁皮質(zhì)厚度；后脊椎壁皮質(zhì)厚度；肉徑皮質(zhì)厚度的上面；肉徑皮質(zhì)厚度的下面；重直高度；垂直直徑；內(nèi)徑厚度；最大脊椎高度；最小脊椎高度；平均脊椎高度；前脊椎高度；中間脊椎高度；后脊椎高度；最大椎間高度；最小椎間高度和平均椎間高度。
18.如權(quán)利要求1，5，7和8所述的方法，其中所述圖像數(shù)據(jù)取自膝的一區(qū)域且獲取圖像數(shù)據(jù)的所述步驟包括從經(jīng)測(cè)量參數(shù)中提取數(shù)據(jù)，所述測(cè)量參數(shù)選自由以下組成的群組平均中間關(guān)節(jié)間隙密度；最小中間關(guān)節(jié)間隙密度；最大中間關(guān)節(jié)間隙寬度；平均側(cè)關(guān)節(jié)間隙寬度；最小側(cè)關(guān)節(jié)間隙寬度；和最大側(cè)關(guān)節(jié)間隙寬度。
19.如權(quán)利要求1，5，7和8所述的方法，其中獲取圖像數(shù)據(jù)的所述步驟包括提取選自由以下組成的群組的骨骼參數(shù)不銹鋼等效厚度，其中將所述不銹鋼等效厚度定義為表示為具有等效密度的不銹鋼厚度的所述興趣區(qū)的平均灰度值；梁小骨對(duì)比度，其中將所述梁小骨對(duì)比度定義為所述梁小骨等效厚度和骨髓等效厚度中的一個(gè)；分形維度；傅里葉譜分析，其中將所述傅里葉譜分析定義為平均換算系數(shù)絕對(duì)值和平均空間一次階矩中的一個(gè)；空間能量譜的主要方向；梁小骨面積和總面積中的至少一個(gè)；梁小骨周長(zhǎng)；梁小骨距離換算；骨髓距離換算；梁小骨距離換算區(qū)域性最大值；骨髓距離換算地區(qū)性最大值；星形體積；梁小骨模式系數(shù)；連接骨架計(jì)數(shù)或樹形(T)；節(jié)點(diǎn)計(jì)數(shù)(N)；片段計(jì)數(shù)(S)；節(jié)點(diǎn)至節(jié)點(diǎn)片段計(jì)數(shù)(NN)；節(jié)點(diǎn)至自由端片段計(jì)數(shù)(NF)；節(jié)點(diǎn)至節(jié)點(diǎn)片段長(zhǎng)度(NNL)；節(jié)點(diǎn)至自由端長(zhǎng)度(NFL)；自由端至自由端片段長(zhǎng)度(FFL)；節(jié)點(diǎn)至節(jié)點(diǎn)總支柱長(zhǎng)度(NN.TSL)；自由端至自由端總支柱長(zhǎng)度(FF.TSL)；總支柱長(zhǎng)度(TSL)；FF.TSL/TSL；NN.TSL/TSL；循環(huán)計(jì)數(shù)(Lo)；循環(huán)面積；各連接骨架的平均距離換算值；各片段的平均距離換算值(Tb.Th)；各節(jié)點(diǎn)至節(jié)點(diǎn)片段的平均距離換算值(Tb.Th.NN)；各節(jié)點(diǎn)至自由端片段的平均距離換算值(Tb.Th.NF)；各片段的定向；各片段的角度；片段與片段之間的角度；長(zhǎng)度厚度比率(NNL/Tb.Th.NN)和(NFL/Tb.Th.NF)；和互連性指數(shù)(ICI)ICI＝(N*NN)/(T*(NF+1))。
20.如權(quán)利要求12所述的方法，其中總骨骼參數(shù)系數(shù)為(P1-P2)/(A1-A2)；另外，其中P1和A1為膨脹之前的所述參數(shù)長(zhǎng)度和梁小骨面積，且P2和A2對(duì)應(yīng)于單像素膨脹的值，連續(xù)性的測(cè)量。
21.如權(quán)利要求1，5，7和8所述的方法，其中獲取圖像數(shù)據(jù)的所述步驟包括提取軟骨參數(shù)、軟骨缺損參數(shù)和患病參數(shù)中的至少一個(gè)，其中所提取的參數(shù)選自由以下組成的群組總軟骨體積；焦點(diǎn)軟骨體積；軟骨厚度分布或厚度圖；大體總表面上的平均軟骨厚度；焦點(diǎn)區(qū)域中的平均軟骨厚度；中間軟骨厚度；最大軟骨厚度；最小軟骨厚度；3D軟骨表面信息；軟骨曲度分析；軟骨缺損/患病軟骨的體積；軟骨缺損/患病軟骨的深度；軟骨缺損/患病軟骨的面積；所述關(guān)節(jié)表面中軟骨缺損/患病軟骨的2D和3D位置中的至少一個(gè)；與承重區(qū)域相關(guān)的軟骨缺損/患病軟骨的2D和3D位置中的至少一個(gè)；軟骨缺損直徑、患病軟骨直徑和周圍正常軟骨厚度中的至少兩個(gè)的比率；軟骨缺損深度、患病軟骨深度和周圍正常軟骨厚度中的至少兩個(gè)的比率；軟骨缺損體積、患病軟骨體積和周圍正常軟骨厚度中的至少兩個(gè)的比率；軟骨缺損表面積、患病軟骨表面積和總關(guān)節(jié)表面積中的至少兩個(gè)的比率；和軟骨缺損體積、患病軟骨體積和軟骨總體積中的至少兩個(gè)的比率。
22.如權(quán)利要求1，5，7和8所述的方法，其中自動(dòng)執(zhí)行所述多個(gè)步驟。
23.如權(quán)利要求1，5，7和8所述的方法，其中半自動(dòng)化執(zhí)行所述多個(gè)步驟。
24.如權(quán)利要求1，5，7和8所述的方法，其中在第一電腦上執(zhí)行所述方法的多個(gè)步驟中的至少一個(gè)。
25.如權(quán)利要求1，5，7和8所述的方法，其中在第一電腦上執(zhí)行所述方法的多個(gè)步驟中的至少一個(gè)和在第二電腦上執(zhí)行所述方法的多個(gè)步驟中的至少一個(gè)。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其中將所述第一電腦和所述第二電腦連接起來。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其中通過對(duì)等網(wǎng)絡(luò)、直接聯(lián)接、內(nèi)聯(lián)網(wǎng)和國際互聯(lián)網(wǎng)將所述第一電腦和所述第二電腦連接起來。
28.如權(quán)利要求1所述的方法，其中重復(fù)定位一興趣區(qū)的所述步驟。
29.如權(quán)利要求1，5，7和8所述的方法，其中重復(fù)從一興趣區(qū)獲取圖像數(shù)據(jù)的所述步驟。
30.如權(quán)利要求1，5，7和8所述的方法，其中將所述圖像和圖像數(shù)據(jù)中的至少一個(gè)轉(zhuǎn)換為2D模式。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，其中評(píng)估所述2D模式。
32.如權(quán)利要求30所述的方法，其中將所述2D模式轉(zhuǎn)換為3D模式。
33.如權(quán)利要求31所述的方法，其中將所述2D模式轉(zhuǎn)換為3D模式。
34.如權(quán)利要求30所述的方法，其中將所述2D模式轉(zhuǎn)換為4D模式。
35.如權(quán)利要求31所述的方法，其中將所述2D模式轉(zhuǎn)換為4D模式。
36.如權(quán)利要求33所述的方法，其中將所述3D模式轉(zhuǎn)換為4D模式。
37.如權(quán)利要求1，5，7和8所述的方法，其中將所述圖像和圖像數(shù)據(jù)的中的至少一個(gè)轉(zhuǎn)換為3D模式。
38.如權(quán)利要求37所述的方法，其中評(píng)估所述3D模式。
39.如權(quán)利要求37所述的方法，其中將所述3D模式轉(zhuǎn)換為2D模式。
40.如權(quán)利要求39所述的方法，其中將所述3D模式轉(zhuǎn)換為一2D模式。
41.如權(quán)利要求37所述的方法，其中將所述3D模式轉(zhuǎn)換為4D模式。
42.如權(quán)利要求38所述的方法，其中將所述3D模式轉(zhuǎn)換為4D模式。
43.如權(quán)利要求39所述的方法，其中將所述2D模式轉(zhuǎn)換為4D模式。
44.如權(quán)利要求1，5，7和8所述的方法，其中將所述模式和模式數(shù)據(jù)中的至少一個(gè)轉(zhuǎn)換為4D模式。
45.如權(quán)利要求44所述的方法，其中評(píng)估所述4D模式。
46.如權(quán)利要求1所述的方法，其還包括投與候選藥劑的所述步驟。
47.如權(quán)利要求46所述的方法，其中所述候選藥劑為選自由以下組成的群組的至少一藥劑投與受試者的物質(zhì)，受試者食用的物質(zhì)，分子，藥品，生物藥品，農(nóng)業(yè)藥品。
48.如權(quán)利要求1，5，7和8所述的方法，其還包括將所述圖像和圖像數(shù)據(jù)中的至少一個(gè)與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比較的所述步驟。
49.如權(quán)利要求1，5，7和8所述的方法，其還包括將所述圖像和圖像數(shù)據(jù)中的至少一個(gè)與數(shù)據(jù)庫子集進(jìn)行比較的所述步驟。
50.如權(quán)利要求1，5，7和8所述的方法，其還包括將定量數(shù)據(jù)和定性數(shù)據(jù)中的至少一個(gè)與在T1拍取的圖像進(jìn)行比較的所述步驟。
51.如權(quán)利要求1，5，7和8所述的方法，其還包括將定量數(shù)據(jù)和定性數(shù)據(jù)中的至少之一個(gè)與在分析所述圖像之前拍取的圖像進(jìn)行比較的所述步驟。
52.如權(quán)利要求1，5，7和8所述的方法，其還包括將定量數(shù)據(jù)和定性數(shù)據(jù)中的至少之一個(gè)與在Tn拍取的圖像進(jìn)行比較的所述步驟。
53.如權(quán)利要求1所述的方法，其還包括傳輸從所述興趣區(qū)提取的所述圖像數(shù)據(jù)的所述步驟。
54.如權(quán)利要求1，5，7和8所述的方法，其中將所述圖像和圖像數(shù)據(jù)中的一個(gè)轉(zhuǎn)換為正常模式、患病模式和正常與患病模式中的至少一個(gè)。
55.如權(quán)利要求1，5，7和8所述的方法，其中獲取圖像和圖像數(shù)據(jù)中的至少一個(gè)包括測(cè)量微結(jié)構(gòu)和宏觀解剖結(jié)構(gòu)中的至少一個(gè)。
56.如權(quán)利要求55所述的方法，其還包括測(cè)量所述平均密度。
57.如權(quán)利要求56所述的方法，其中所述平均密度測(cè)量包括所述興趣區(qū)的被校準(zhǔn)密度。
58.如權(quán)利要求55所述的方法，其還包括測(cè)量有關(guān)牙、脊椎、臀、膝和骨心x射線中的至少一個(gè)的宏觀解剖結(jié)構(gòu)。
59.如權(quán)利要求58所述的方法，其還包括測(cè)量下列中的至少一個(gè)所提取結(jié)構(gòu)的被校準(zhǔn)密度；背景的被校準(zhǔn)密度；所提取結(jié)構(gòu)的平均強(qiáng)度；背景區(qū)域的平均強(qiáng)度，其中所述背景區(qū)域包括非提取的結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)對(duì)比度，其中結(jié)構(gòu)對(duì)比度為提取結(jié)構(gòu)的平均強(qiáng)度除以背景的平均強(qiáng)度；校準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)對(duì)比度，其中校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)對(duì)比度為提取結(jié)構(gòu)的校準(zhǔn)密度除以背景的校準(zhǔn)密度；提取結(jié)構(gòu)的總面積；興趣區(qū)的總面積；以興趣區(qū)的總面積標(biāo)準(zhǔn)化的提取結(jié)構(gòu)的面積；以興趣區(qū)的總面積標(biāo)準(zhǔn)化的提取結(jié)構(gòu)的邊長(zhǎng)；以興趣區(qū)的面積標(biāo)準(zhǔn)化的結(jié)構(gòu)的數(shù)量；梁小骨模式系數(shù)；多個(gè)結(jié)構(gòu)的凹度和凸度的測(cè)量值；提取結(jié)構(gòu)的星形體積；背景的星形體積；和以興趣區(qū)的面積標(biāo)準(zhǔn)化的循環(huán)的數(shù)量。
60.如權(quán)利要求55所述的方法，其還包括測(cè)量提取結(jié)構(gòu)的距離換算。
61.如權(quán)利要求60所述的方法，其中對(duì)提取結(jié)構(gòu)的所述距離換算的所述測(cè)量還包括下列中的一個(gè)或多個(gè)平均區(qū)域最大厚度；區(qū)域最大厚度的標(biāo)準(zhǔn)偏差；區(qū)域最大厚度的最大值；和中間區(qū)域性最大厚度。
全文摘要
本發(fā)明針對(duì)使用成像方法以輔助藥品探索和藥品開發(fā)的方法。本發(fā)明也涉及使用成像方法來對(duì)肌肉骨骼疾病進(jìn)行診斷、預(yù)測(cè)、監(jiān)控和病人管理的方法。
文檔編號(hào)A61B8/00GK1689020SQ03824227
公開日2005年10月26日 申請(qǐng)日期2003年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月16日
發(fā)明者塞衛(wèi)·劉, 康坦汀諾斯·托蓋拉克斯, 克勞德.D.阿瑞諾德, 菲利普·蘭, 丹尼爾·斯泰尼斯, 巴里.J.林德 申請(qǐng)人:成像治療儀股份有限公司