診斷成像應(yīng)用中的基于隨著時間的統(tǒng)計分析的分割的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 根據(jù)本公開的方案設(shè)及診斷成像領(lǐng)域。更具體地說，本方案設(shè)及診斷成像應(yīng)用中 的分割。
【背景技術(shù)】
[0002] 分割技術(shù)廣泛用于診斷成像應(yīng)用（或簡稱為成像應(yīng)用）中；一般來說，任何分割技 術(shù)旨在將所分析的患者的身體部分的表示（例如，其數(shù)字圖像）分割為兩個或更多個部分， 每個部分包括該身體部分的該表示的具有基本上同質(zhì)的特性的一部分。
[0003] 例如，分割技術(shù)可W在動態(tài)對比度增強(qiáng)超聲值CE-U巧成像應(yīng)用中用于評估血液 灌注。在該種情況下，充當(dāng)高效超聲反射體的超聲造影劑扣CA)或簡稱為造影劑被施用于 患者。造影劑在患者中W與紅血球相同的速率流動，W使得其通過記錄響應(yīng)于超聲波返回 的回聲信號的檢測提供關(guān)于相應(yīng)的血液灌注的信息。具體地說，對于身體部分的其中回聲 信號已經(jīng)被記錄的每個位置，（例如，從隨著時間擬合回聲信號的參數(shù)化函數(shù)）計算表征它 的灌注參數(shù)（諸如峰值增強(qiáng)）的值。通過將相應(yīng)的灌注參數(shù)值分配給表示身體部分的位置 的每個像素，構(gòu)建參數(shù)化圖像。該參數(shù)化圖像可W用于計算身體部分的包括病變的分析區(qū) 域中的灌注參數(shù)值的合并值（例如，它們的均值）；通常，分析區(qū)域的合并值用相對于身體 部分的包括健康問題的控制區(qū)域中的灌注參數(shù)值的合并值的相對項來表示。該相對的合并 值提供病變的量化表征，該量化表征可W用于例如其治療隨訪中。
[0004] 然而，分析區(qū)域和控制區(qū)域的合并值本質(zhì)上受一定程度的不精確度的影響，因為 它們是在身體部分的不完美地同質(zhì)的區(qū)域中整體計算的；例如，分析區(qū)域可能包括低灌注 的壞死組織，控制區(qū)域可能包括高灌注的大血管。分析區(qū)域和控制區(qū)域的該些低灌注部分 和高灌注部分分別在它們的合并值中引起在分析區(qū)域的相對合并值中反映的誤差。該缺點(diǎn) 在治療隨訪中尤其嚴(yán)重，其中，病變在其處理期間的灌注中即使是微小的變化都可能指示 處理的有效性。
[0005] 可替代地，W0-A-2011/026866(其全部公開內(nèi)容通過引用并入本文）公開了通過 下述方式確定關(guān)于分析區(qū)域（限定感興趣區(qū)域）的每個像素的分析函數(shù)，即，用時間模型函 數(shù)（例如，對數(shù)正態(tài)分布函數(shù)）擬合其回聲-功率信號，并且通過用相同的時間模型函數(shù)擬 合其回聲-功率信號的平均值來確定關(guān)于參考區(qū)域（包括健康實(shí)質(zhì)）的參考函數(shù)。對于分 析區(qū)域的每個像素，通過從其分析函數(shù)減去參考函數(shù)來計算差函數(shù)；然后根據(jù)像素的差函 數(shù)將該像素分配給不同的類（即，正單極類、負(fù)單極類、正到負(fù)雙極類和負(fù)到正雙極類）。為 了該個目的，可W計算差函數(shù)的正能量和負(fù)能量；當(dāng)正能量和負(fù)能量的和高于顯著性闊值 時，計算相對正能量和相對負(fù)能量。如果相對正能量或相對負(fù)能量超過鑒別闊值，則將差函 數(shù)分別分配給正單極類或負(fù)單極類；相反，根據(jù)差函數(shù)的主要極性變化的數(shù)量級將該差函 數(shù)分配到正到負(fù)雙極類或負(fù)到正雙極類。
[0006] 分割技術(shù)還可W用于超聲分子成像扣MI)應(yīng)用中。在該種情況下，使用目標(biāo)特定 的造影劑；該目標(biāo)特定的造影劑適于到達(dá)特定生物目標(biāo)（例如，病變），然后通過特定的相 互作用在其上保持固定。目標(biāo)特定的造影劑的在身體部分中固定的任何顆粒的檢測使得可W識別否則將難W發(fā)現(xiàn)的相應(yīng)病變；而且，該些固定顆粒的量化使得可W確定病變的狀態(tài)， 該狀態(tài)可W用于例如該病變的治療隨訪中。
[0007] 然而，目標(biāo)特定的造影劑的固定顆粒的檢測和量化受到如下事實(shí)的阻礙，即，其總 量中只有一小部分實(shí)際上到達(dá)目標(biāo)，并且在其上保持固定；大部分目標(biāo)特定的造影劑而是 繼續(xù)循環(huán)相當(dāng)長的時間（諸如，幾分鐘）一一例如，直到它被肺臟濾出和/或在患者的肝臟 中被濾出為止。因此，身體部分中的目標(biāo)特定的造影劑的顆粒包括固定的顆粒的貢獻(xiàn)和仍 然循環(huán)的顆粒的貢獻(xiàn)兩者；因此，區(qū)別該兩個貢獻(xiàn)是相當(dāng)困難的（尤其是在施用目標(biāo)特定 的造影劑之后的早期）。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本公開的精簡的總結(jié)在本文中是為了提供其基本理解而呈現(xiàn)的；然而，本總結(jié)的 唯一目的是作為其后面的更詳細(xì)描述的序言W精簡的方式介紹本公開的一些概念，并且本 總結(jié)不應(yīng)被解釋為標(biāo)識其關(guān)鍵元素，也不應(yīng)被解釋為其范圍的劃定。
[0009] 一般地說，本公開基于使分割基于隨著時間的統(tǒng)計分析的構(gòu)思。
[0010] 具體地說，一方面提供一種用于診斷成像應(yīng)用中的數(shù)據(jù)處理分割方法，其中，被灌 注造影劑的身體部分的表示的選定位置在每個選定位置的分析時間段期間根據(jù)與對詢問 信號的響應(yīng)相關(guān)的至少一個統(tǒng)計參數(shù)的值而分割。
[0011] 另一方面提供一種相應(yīng)的計算機(jī)程序。
[0012] 另一方面提供一種相應(yīng)的計算機(jī)程序產(chǎn)品。
[0013] 另一方面提供一種相應(yīng)的系統(tǒng)。
[0014] 另一方面提供一種相應(yīng)的診斷成像方法。
[0015] 更具體地說，本公開的一個或多個方面在獨(dú)立權(quán)利要求中闡述，其有利的特征在 從屬權(quán)利要求中闡述，所有權(quán)利要求的措辭在本文中通過引用逐字地并入（參照任何特定 方面提供的任何有利的特征適用于每一個其它方面）。
【附圖說明】
[0016] 根據(jù)本公開的一個或多個實(shí)施例的解決方案及其進(jìn)一步的特征和優(yōu)點(diǎn)將參照W 下詳細(xì)描述被最好地理解，W下詳細(xì)描述僅僅作為非限制性指示而給出，應(yīng)結(jié)合附圖進(jìn)行 閱讀（其中，為了簡單起見，相應(yīng)的元件用相同的或相似的標(biāo)號表示，并且它們的說明不被 重復(fù)，并且每個實(shí)體的名稱一般用于表示其類型和其屬性兩者一-諸如值、內(nèi)容和表示）。 具體地說：
[0017] 圖1示出可W用于實(shí)施根據(jù)本公開的實(shí)施例的解決方案的系統(tǒng)的圖形表示，
[001引圖2示出根據(jù)本公開的實(shí)施例的解決方案的應(yīng)用的體外情況的例子，
[0019] 圖3A-圖3B示出根據(jù)本公開的實(shí)施例的解決方案的應(yīng)用的例子，
[0020] 圖4A-圖4D示出根據(jù)本公開的另一實(shí)施例的解決方案的應(yīng)用的例子，
[0021] 圖5A-圖5C不出根據(jù)本公開的另一實(shí)施例的解決方案的應(yīng)用的例子，
[0022] 圖6示出表示可W用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)本公開的實(shí)施例的解決方案的主要組件的作用 的協(xié)作圖，和
[0023] 圖7、圖8和圖9示出根據(jù)本公開的實(shí)施例的解決方案的體內(nèi)應(yīng)用的不同例子。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 具體參照圖1，示出了可W用于實(shí)施根據(jù)本公開的實(shí)施例的解決方案的系統(tǒng)100。 具體地說，系統(tǒng)100是超聲掃描儀，其包括中央單元105W及連接到中央單元105的、例如 陣列類型的手持發(fā)射-接收成像探頭（或簡稱為成像探頭）11〇。成像探頭110發(fā)射包括超 聲脈沖序列的超聲波（例如，具有1和50MHz之間的中屯、頻率），并且接收由該些超聲脈沖 在選定的掃描平面中的反射而導(dǎo)致的射頻（RF)回聲信號；為了該個目的，成像探頭110設(shè) 有發(fā)射/接收復(fù)用器，其允許在上述脈沖-回聲模式下使用成像探頭110。
[00巧]中央單元105容納主板115,在主板115上，安裝控制超聲掃描儀100的操作的電 子電路（例如，微處理器、工作存儲器和硬盤驅(qū)動器）。而且，一個或多個子板（整個用標(biāo)號 120表示）被插入到主板115中；子板120提供用于驅(qū)動成像探頭110并且用于處理回聲信 號的電子電路。中央單元105還配備有用于可移動盤130 (諸如CD或DVD)的驅(qū)動器125。 用于顯示與進(jìn)行中的分析處理相關(guān)的圖像的監(jiān)視器135連接到中央單元105。超聲掃描儀 100的操作通過鍵盤140 (W常規(guī)方式連接到中央單元105)控制；優(yōu)選地，鍵盤140設(shè)有用 于在監(jiān)視器135上操縱指針（該圖中未示出）的位置的軌跡球145。
[0026] 超聲掃描儀100用于分析患者155的身體部分150;為了該個目的，（超聲）造影 劑被施用于患者155。
[0027] 造影劑包括充當(dāng)良好的超聲反射體的顆粒。例如，造影劑是充氣氣泡在液態(tài)載體 中的懸浮液；通常，充氣氣泡具有大約0. 1-5ym的直徑，W便使得它們可W保留在患者155 的血管系統(tǒng)內(nèi)，但是同時使得它們可W通過他/她的毛細(xì)血管。充氣氣泡通常通過將氣體 或者其前體夾帶或封裝到各種系統(tǒng)中來使其穩(wěn)定，所述各種系統(tǒng)包括磯脂、乳化劑、油、增 稠劑、糖、蛋白質(zhì)或聚合物；穩(wěn)定的充氣氣泡一般被稱為微泡。具體地說，分散在水介質(zhì)中 并且在氣體/液體界面處被包含表面活性劑（即，兩親性材料）的非常薄的包膜束縛的氣 泡也被稱為微氣泡。可替代地，被由脂類或（天然或合成）聚合物形成的固態(tài)材料包膜包 圍的微泡也被稱為微氣球或微膠囊。另一種類的造影劑包括聚合物或其它固體的多孔微粒 的懸浮液，該懸浮液攜帶包埋在微粒的孔內(nèi)的氣體的氣泡。EP-A-0458745、W0-A-91/15244、 EP-A-0554213、W0-A-94/09829和W0-A-95/16467(其全部公開內(nèi)容通過引用并入本文）中 描述了微泡（具體地說，微氣泡和微氣球）的合適的水性懸浮液及其制備的例子。商業(yè)的 包含微泡的造影劑的例子是化accoInternationalBV(商標(biāo)）的Sono化e。
[0028] 造影劑還可W是目標(biāo)特定的類型。目標(biāo)特定的造影劑基本上自由地在患者155內(nèi) 循環(huán)；然而，目標(biāo)特定的造影劑還能夠固定在選定的（生物）目標(biāo)上，W便保留在基本固定 的位置上一定時間段。為了該個目的，目標(biāo)特定的造影劑W通過與期望目標(biāo)的特定相互作 用選擇性地綁定到該期望目標(biāo)的該樣的方式配制。例如，該行為可W通過合并能夠選擇性 地綁定到期望組織或受體（例如，通過生物化學(xué)親合性和/或靜電作用）的目標(biāo)特定的配 體來實(shí)現(xiàn)。目標(biāo)特定的配體（其可W插入到微氣泡的膜中）的例子是單克隆抗體、膚或多 糖。術(shù)語組織包括（在其意義內(nèi)）單個的細(xì)胞W及細(xì)胞的聚合（諸如細(xì)胞膜或器官）。該 術(shù)語指的是正常的（健康的）或異常的（病態(tài)的）細(xì)胞或細(xì)胞聚合。組織的例子是屯、肌 組織（包括屯、室肌細(xì)胞和屯、肌細(xì)胞）、膜組織（諸如內(nèi)皮和上皮）W及結(jié)締組織；病態(tài)組 織的例子是梗塞屯、臟組織、血凝塊、動脈粥樣硬化斑塊、炎性組織和腫瘤組織。受體包括位 于組織上（例如，在細(xì)胞內(nèi)或者在它們的表面上）的、能夠選擇性地綁定到特定物質(zhì)的任 何分子結(jié)構(gòu)。示例性受體是糖蛋白GPnbllla或纖維蛋白（例如，位于血凝塊或血栓上）、 P選擇素（例如，位于發(fā)炎組織的激活內(nèi)皮上）或KDR(例如，位于腫瘤組織）上。W下 文獻(xiàn)中描述了合適的目標(biāo)特定的造影劑和目標(biāo)特定的配體的例子；"化chon等人，BR55:A lipopeptide-basedVEGFR2-targetedultrasoundcontrastagentformolecular imagingofangiogenesis.InvesRadiol2010;45:89-95"和"Tardy等人，叫trasound molecularimagingofVEGFR2inaratprostatetumormodelusingBR55,Inves Radiol2010 ;45:573-578" ;W及WO-A-2006018433 (該些文獻(xiàn)的全部公開內(nèi)容都通過引用 并入本文）。
[0029] 可W通過應(yīng)用超聲波并且記錄響應(yīng)于該些超聲波返回的回聲信號來檢測造影劑； 因為造影劑在患者155中W與紅血球相同的速率流動，所W其在身體部分150中的檢測和 跟蹤提供關(guān)于相應(yīng)的血液灌注的信息。
[0030] 例如，造影劑被W大劑量一一即，在（大約2-20秒的）短時間段內(nèi)用手通過注射 器提供的一次劑量一一靜脈注射到患者