CN101189531A - 通过mr分子成像确定造影剂的分布信息 - Google Patents

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Abstract

基于MR的分子成像被用于对造影剂的浓度进行量化。根据本发明的示例性实施例，基于在应用造影剂之后测量的数据来确定造影剂的R2和R2*弛豫率之间的差异。这可以提供与造影剂的区域化或结合状态相关的活体信息，并且可以增强检查结果的有效性。

Description

通过MR分子成像确定造影剂的分布信息
技术领域
本发明涉及分子成像领域。特别地，本发明涉及一种用于对感兴趣对象进行检查的检查仪、一种图像处理设备、一种对感兴趣对象进行检查的方法、一种计算机可读介质及一种程序单元。
背景技术
基于磁共振(MR)的分子成像很大程度上依赖于造影剂的精确量化。在临床事务中，监视例如改变肿瘤血管化和肿瘤灌注的治疗效果具有重大意义。检测治疗效果要求精确确定和定量确定造影剂的分布。特别关心的是造影剂是否结合进细胞或是否溶于液体，例如血液中。
可以期望改善造影剂的分布确定。
发明内容
根据本发明的示例性的实施例，可以提供用于对感兴趣对象进行检查的检查仪，该检查仪包括确定单元，其适用于在造影剂的第一弛豫时间与造影剂的第二弛豫时间之间的差异的基础上确定造影剂的分布信息。
因此，通过确定第一弛豫时间与第二弛豫时间之间的差异，可以通过在测试过程中比较这两个弛豫时间来确定与造影剂的分布相关的信息。这可以增强MR成像弛豫(relaxometry)的检查结果的重要性。
根据本发明的另一个示例性的实施例，第一弛豫时间是自旋-自旋横向弛豫时间，其中，第二弛豫时间基于第一弛豫时间且含有磁场不均匀性。
换句话说，根据本发明的这个示例性的实施例，第一弛豫时间可以是T2弛豫时间，而第二弛豫时间是T2*弛豫时间。
应当指出，R2(也被认为是自旋-自旋横向弛豫率)被定义为T2弛豫时间的倒数(1/T2)。R2*被定义为T2*弛豫时间的倒数，其包括T2而且另外含有磁场不均匀性。
根据本发明的另一个示例性的实施例，检查仪进一步包括适用于获取感兴趣对象的数据集的获取单元，其中，基于所获得的数据集来确定差异。
例如，可以借助于多个自旋-回波序列来测量T2，而且，可以借助于多个梯度-回波序列来测量T2*。但是，应该注意，也可以使用其它方法测量同样序列内的T2和T2*。因此，可以同时获得(例如与T2和T2*相关的)信息。这样就可以排除两个测量之间的变化，而这些变化可能会歪曲结果。
因此，通过获取感兴趣对象各自的测量数据集以及通过分析所测量的数据集来确定在两个弛豫时间之间的差异，可以对感兴趣对象进行检查。这可以提供一种活体检查方法。
根据本发明的另一个示例性的实施例，分布信息包括基于该差异的与造影剂的结合状态相关的信息。
因此，通过这个测量，可以知道造影剂是否与靶标相结合。
根据本发明的另一个示例性的实施例，分布信息包括关于分布的不均匀性(heterogeneity)的信息。
例如，如果分布是均匀的，则R2值可以与各个R2*值相等。增加分布的不均匀性可以导致各个R2与R2*值(R2*＞R2)之间的差异增大。
根据本发明的另一个示例性的实施例，分布信息包括与造影剂在感兴趣对象的细胞内的内化(internalization)状态相关的信息。
这个可以进一步提供与感兴趣对象的内在性质相关的信息。
根据本发明的另一个示例性的实施例，所述造影剂为靶向造影剂。
根据本发明的另一个示例性的实施例，造影剂是超顺磁性氧化铁造影剂(SPIO)。
根据本发明的另一个示例性的实施例，该检查仪可以被用作行李检查设备、医疗设备、材料测试设备或材料科学分析设备。本发明的应用范围可以是材料科学分析，这是因为本发明所限定的功能可以提供安全的、可靠的和非常精确的材料分析。
根据本发明的另一个示例性的实施例，提供用于对感兴趣对象进行检查的图像处理设备，该图像处理设备包括用于存储感兴趣对象的数据集的存储器。此外，该图像处理设备可以包括确定单元，其适用于在造影剂的第一弛豫时间与造影剂的第二弛豫时间之间的差异的基础上确定造影剂的分布信息。
因此，可以提供一种图像处理设备，其适用于执行改善的造影剂的分布确定，并因此产生更具体的或更显著的检查结果。
根据本发明的另一个示例性的实施例，可以提供用于对感兴趣对象进行检查的方法，该方法包括步骤：在造影剂的第一个弛豫时间与造影剂的第二弛豫时间之间的差异的基础上确定造影剂的分布信息。此外，该方法可以包括获取感兴趣对象的数据集的步骤，其中，基于所获得的数据集来执行差异确定。第一弛豫时间可以是自旋-自旋横向弛豫时间，而第二弛豫时间可以基于第一弛豫时间且另外含有磁场不均匀性。
因此，提供一种通过MR分子成像对感兴趣对象进行检查的方法，其可以改善造影剂的分布确定，获得与造影剂的区域化(compartmentalization)或与结合状态相关的活体信息。这可以提供对感兴趣对象的更为详细的分析。
根据本发明的另一个示例性实施例，可以提供计算机可读介质，其中存储有对感兴趣对象进行检查的计算机程序，当由处理器执行该计算机程序时，其适用于执行上述方法的步骤。
此外，本发明涉及一种对感兴趣对象进行检查的程序单元，其可以存储在计算机可读介质上。该程序单元可以适用于执行以下步骤：获得感兴趣对象的数据集，在造影剂的第一弛豫时间与造影剂的第二弛豫时间的差异的基础上确定造影剂的分布信息，其中，基于所获得的数据集来确定所述差异。
优选地，该程序单元可以载入数据处理器的工作存储器。因此，可以装配该数据处理器以使其执行本发明的方法的示例性实施例。可以用任何适当的程序设计语言如C++来编写计算机程序，而且，该计算机程序可以存储在计算机可读介质如CD-ROM上。同时，也可以从网络如万维网获得该计算机程序，即，可以从网络将计算机程序下载入图像处理单元或处理器或任何适当的计算机。
本发明的示例性实施例的要点可以看作是：基于在应用造影剂之后测量的数据来确定组织的R2和R2*弛豫率之间的差异。这可以提供与造影剂的区域化或与结合状态相关的活体信息。因此，可以增强MR成像弛豫的检查结果的有效性。
参照以下所描述的实施例，本发明的这些及其它方面将变得显然且明白。
下面将参照附图描述本发明的示例性实施例。
附图说明
图1示出根据本发明的示例性实施例的MR扫描器的简图。
图2示意性地示出溶于水的SPIO的R2和R2*值。
图3示意性地示出结合进细胞的SPIO的R2和R2*值。
图4示出根据本发明的图像处理设备的示例性实施例，用于执行根据本发明方法的示例性实施例。
附图中的插图是示意性的。在不同的附图中，相似或同样的元件设有相同的附图标号。
具体实施方式
图1示出根据本发明的MR扫描器系统的实施例的简图。该MR扫描器系统包括线圈210，其沿着轴218设置，包围着待检查患者215所处的检查空间217。然而，应当指出，所描述的检查仪也可用在行李检查或材料科学分析的领域中。因此，感兴趣对象215可以是必须要进行分析的行李或材料。
有利地，感兴趣对象215位于活动工作台或运输带216上，其被设置在检查空间217的下半部分。包围检查空间217的线圈系统210包括HF-线圈219、含有内层线圈213和主动屏蔽线圈或隔离罩212以及低温恒温器211的梯度线圈的主动保护结构，在低温恒温器内设置线圈的目的是在产生磁场期间进行冷却。梯度线圈213和212的结构可以连接至梯度放大器220和确定单元(图1中未示出)，该确定单元适用于根据造影剂的第一弛豫时间与造影剂的第二弛豫时间之间的差异来确定造影剂的分布信息，其中，第一弛豫时间是自旋-自旋横向弛豫时间，而其中第二弛豫时间基于第一弛豫时间且含有磁场不均匀性。
此外，MR扫描器系统可以包括具有各自的马达(图1中未示出)的马达控制单元，例如，用于移动运输带216。
基于MR成像的分子成像被用于对造影剂的浓度进行量化。R2(＝1/T2)和R2*(＝1/T2*)弛豫率包括关于超顺磁性氧化铁造影剂(SPIO)的浓度信息。除此之外，特别关心的问题是造影剂是否结合进细胞或是否溶于例如血液的液体中。T2与T2*之间(或者R2与R2*之间的)差异可以包括与这些造影剂的分布相关的信息。如果SPIO在细胞中区域化，则R2*弛豫率高于R2。在SPIO溶于液体的情况下，弛豫率相似(可以从图2中看出)。
根据本发明的方面，可以借助于R2与R2*的这些差异来活体测量SPIO的区域化。通过测量附加参数，这可以扩大MR成像弛豫的应用，所述附加参数包括与造影剂的结合状态相关的信息，其在靶向造影剂的情况下是有特别意义的。通过这个测量，可以知道造影剂是否与靶标相结合。因此，R2*-R2的信息可以有助于确定SPIO造影剂的结合状态或在细胞内的内化状态，并且因此可以增强检查结果的有效性。
图2示意性地示出溶于水的SPIO的R2和R2*值。R2被定义为T2弛豫时间的倒数(1/T2)，也被称作自旋-自旋横向弛豫时间。R2*被定义为T2*弛豫时间的倒数，其包括T2而且还另外含有磁场不均匀性。
横轴101示出任意单位下的铁浓度，例如在单位μg/ml下，铁浓度范围是从大约0μg/ml到大约28μg/ml。纵轴102示出任意单位下的弛豫率，例如在单位1/ms下，范围是从大约0ms到0.15ms。
从图2可以看出，R2值103与R2*值104之间几乎没有可探测的差异。因此，如果造影剂溶于水，则弛豫率并无不同，并且因此在细胞中不被区域化(至少在有效的测量精度内)。
图3示出结合进细胞的SPIO(超顺磁性氧化铁造影剂)的R2和R2*值。横轴105相当于图2中的横轴101，而纵轴106相当于图2中的纵轴102。
从图3可以看出，R2弛豫率107与R2*弛豫率108之间存在着明显的差异。因此，通过确定这两个弛豫率之间的差异(或者，通过确定两个各自的弛豫时间之间的差异)，可以确定获得与结合状态或细胞内的内化状态或区域化相关的信息。
图4示出根据本发明的图像处理设备的示例性实施例，用于执行按照本发明方法的示例性实施例。图5所描绘的图像处理设备400包括连接至存储器402的中央处理器(CPU)或图像处理器401，所述存储器402用于存储描绘感兴趣对象的图像，该对象诸如待分析的患者或材料。数据处理器401可以连接至多个输入/输出网络或诊断设备，例如，MR设备。数据处理器401还可以连接至显示设备403，例如，计算机监视器，以显示在数据处理器401中计算或修改的信息或图像。经由键盘404和/或未在图4中描绘的其它输出设备，操作员或用户可以与数据处理器401进行交互。此外，经由总线系统405，也可以将图像处理和控制处理器401连接至例如监视感兴趣对象的动作的动作监视器。举例来说，在对患者的肺进行成像的情况下，动作传感器可以是呼气传感器。在对心脏进行成像的情况下，动作传感器可以是心电图仪。
本发明的示例性的实施例可以作为MR扫描器控制台工作站的选择软件而销售。
应该注意，术语″包括″并不排除其它元件或步骤，而“一”或“一个”并不排除复数，此外，单个处理器或系统可以完成权利要求中所述的几个部件或单元的功能。同时，结合不同的实施例所描述的元件也可以一起使用。
应该注意，权利要求中的任何附图标记都不应视作对权利要求范围的限制。

Claims (14)

1.一种用于对感兴趣对象(215)进行检查的磁共振检查仪，该磁共振检查仪包括：
确定单元(401)，其适用于在造影剂的第一弛豫时间与造影剂的第二弛豫时间之间的差异的基础上确定造影剂的分布信息。
2.如权利要求1所述的检查仪，
其中，第一弛豫时间为自旋-自旋横向弛豫时间；和
其中，第二弛豫时间基于第一弛豫时间且含有磁场不均匀性。
3.如权利要求1所述的检查仪，进一步包括
获取单元(212，213)，其适用于获取感兴趣对象(215)的数据集；
其中，基于所获得的数据集来确定差异。
4.如权利要求1所述的检查仪，
其中，分布信息包括与分布的不均匀性相关的信息。
5.如权利要求1所述的检查仪，
其中，分布信息包括基于该差异的与造影剂的结合状态相关的信息。
6.如权利要求1所述的检查仪，
其中，分布信息包括与造影剂在感兴趣对象(215)的细胞内的内化状态相关的信息。
7.如权利要求1所述的检查仪，
其中，造影剂为靶向造影剂。
8.如权利要求1所述的检查仪，
其中，造影剂为超顺磁性氧化铁造影剂。
9.如权利要求1所述的检查仪，被配置为行李检查设备、医疗设备、材料测试设备或材料科学分析设备中的一个。
10.一种用于对感兴趣对象(215)进行检查的图像处理设备，该图像处理设备包括：
用于存储感兴趣对象(215)的数据集的存储器；
确定单元(401)，其适用于在造影剂的第一弛豫时间与造影剂的第二弛豫时间之间的差异的基础上确定造影剂的分布信息。
11.一种计算机可读介质(402)，其中存储有对感兴趣对象(215)进行检查的计算机程序，当由处理器(401)执行该计算机程序时，其适用于执行步骤：
在造影剂的第一弛豫时间与造影剂的第二弛豫时间之间的差异的基础上确定造影剂的分布信息。
12.一种用于对感兴趣对象(215)进行检查的程序单元，其中，当由处理器(401)执行该程序单元时，其适用于执行步骤：
在造影剂的第一弛豫时间与造影剂的第二弛豫时间之间的差异的基础上确定造影剂的分布信息。
13.一种对感兴趣对象(215)进行检查的方法，该方法包括步骤：
在造影剂的第一弛豫时间与造影剂的第二弛豫时间之间的差异的基础上确定造影剂的分布信息。
14.如权利要求13所述的方法，进一步包括步骤：
获取感兴趣对象(215)的数据集；
其中，基于所获得的数据集来确定差异；
其中，第一弛豫时间为自旋-自旋横向弛豫时间；和
其中，第二弛豫时间基于第一弛豫时间且含有磁场不均匀性。
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