CN101460865B - 分子成像设备和方法 - Google Patents
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Abstract
核成像链(100)包括分子剂(102)、采集系统(104)、重建系统(106)、检测系统(108)和显示系统(110)。根据期望优化准则优化所述成像链的各个组成部分。所述成像链(100)的优化特征可以包括一个或多个剂特征、采集特征(127)、重建特征(143)、检测特征(159)和显示特征。
Description
技术领域
本申请涉及医学中的分子成像。尽管该技术特别应用于核医学成像,但是它还涉及临床前期和其他非医学环境的其他成像模态。
背景技术
核医学成像是医学诊断成像的一个分支,其测量放射性药物在患者生物系统中的分布。核成像对提供功能水平和分子水平的信息特别有用,并广泛应用于癌症和心脏疾病的诊断治疗、医学和药学研究以及其他临床和研究应用。
鉴于其广泛的临床应用,通用核成像扫描器得到了广泛使用。通常,这些扫描器包括伽马照相机,例如单光子发射计算机断层摄影(SPECT)扫描器。最近,正电子装置(例如,正电子发射断层摄影(PET)扫描器)已经得到临床上的肯定。通用扫描器通常用于或可配置成对身体的各个部位进行成像(心脏扫描和身体扫描为两个常见的例子),并通常包括各种可以根据具体扫描的需求进行调节的图像采集、重建、显示以及其他方案。
可在市面上买到的伽马照相机例如包括由Philips Medical System生产的Skylight(TM)、Forte(TM)、Meridian(TM)和CardioMD(TM)扫描器。公知的PET扫描器例如是可从Philips Medical System购得的Gemini(TM)系统。同样已经开发出其他的混合式扫描器,其包括核医学扫描器以及提供解剖结构或其他补充信息的诸如计算机断层摄影(CT)或磁共振(MR)的成像模态。混合式扫描器例如为同样可从Philips Medical System购得的Gemini(TM)混合式PET/CT系统和Precedence(TM)混合式SPECT/CT系统。
核医学扫描器同样非常适合于在分子成像(MI)这一新兴领域中使用。一般而言,MI使用分子剂提供关于体内分子途径的信息,特别是关于疾病过程中那些作为关键靶点的分子途径。MI有发现、诊断并治疗体内(即,在身体内部)疾病的潜能,并具有描绘具体治疗的疗效如何的能力。
MI的发展借助于分子和细胞生物技术的最新进展、组合药物设计的新 方法以及高通量检测。特别具有前景的MI技术例如包括放射性标记的抗体成像、放射性同位素淋巴标测和放射性标记的受体成像。
一般而言,放射性标记的抗体成像使用具有抗体或抗体片段的放射性药物,所述抗体或抗体片段靶向肿瘤表面蛋白抗原。放射性标记的抗体成像剂例如包括111铟标记的capromab pendetide(ProstaScint(TM))、99mTc锝标记的arsitumomab(CEA-Scan(TM))和satumomab pendetide(Onco-ScintCR/OV(TM))。
放射性同位素淋巴标测取决于示踪剂通过淋巴途径的转运和移动的速率,该速度反过来取决于示踪粒子的大小。理想的淋巴系闪烁造影剂(lymphoscintigraphy agent)应当从注射部位较快地行进到淋巴系统,但在淋巴结停留与成像过程相一致的一段时间。尽管已经使用诸如99mTc锝标记的硫胶体的放射性药物执行淋巴标测,但是进一步研究可能会产生另外的且更有效的剂。
放射性标记的受体成像是以不同肿瘤可以过度表达某些受体类型的想法为前提的。可用某些放射性同位素标记与这些受体类型相结合的特异性缩氨酸并对其成像。目前可利用的剂包括喷曲肽(OctreoScan)、99mTc锝标记的地普奥肽(Neotect)和99mTc锝标记的阿西肽锝(Acutect)。
当然,上述仅为现有放射性示踪剂及其在核成像中应用的少数示例;进一步研究也可能扩大MI技术在核成像和其他成像模态中的范围并增强其适用性。根据应用需要及其化学性质,可以使用各种其他同位素作为放射性标记的分子剂,例如包括(但不局限于)Tc-99m、In-111、Ga-68、I-123、I-131、T1-201、Krm-81、Y-90和Re-188。
尽管可以使用通用核(或其他模式)扫描器开发MI技术和剂,但是还有改进空间。通常,药物研发人员会根据期望的特异性、动力学行为、剂量需求、清除率及类似特征开发针对特定疾病的剂。研发人员通常使用可利用的照相机作为成像装置验证该剂。在这种情况下,研发人员通常对成像装置进行变更以适应剂的特殊需求的能力有限。例如,剂可能对疾病具有良好的生物相关性,但是清除率很快,而照相机系统没有针对此的设计。如果剂与疾病位点结合很好,但相对为非特异性,就会引入噪声。再如另一示例,剂可相对较慢地达到稳定状态,从而使得活性的相对分布随时间 变化。在上述的每个示例中,可能会延迟有效剂的识别或接受或者延迟所述试剂的应用。在极端情况下,甚至会完全错失本来有效的剂。
剂和扫描器特征的相互作用也可以影响临床或研究应用中的扫描数据值。例如,用于核照相机的方案一贯根据基于技术的模型,在所述模型中,用户或操作者根据个体来选择期望的采集、重建、显示或其他方案。尽管证明这样的模型在一般用途中是成功的,但是在涉及使用具有其各自独特需求的各种特定MI剂的情况下则未达最佳标准。
发明内容
本发明的各方面解决这些问题,以及其他问题。
根据一方面,一种功能成像系统包括采集系统、重建系统和显示系统。功能成像系统可以为了用在分子剂上选择性地进行优化。功能成像系统还包括用于接收指示期望的分子成像剂的外部输入的部件,用于根据期望的分子剂自动调节采集系统特征、重建系统特征和显示系统特征中至少一个的部件。
根据另一方面,一种分子成像方法包括接收指示分子成像剂的用户输入、根据采集方案采集分子成像扫描数据、根据重建方案重建扫描数据以及根据显示方案显示指示经重建的扫描数据的信息。采集方案、重建方案和显示方案中的至少一个由计算机根据用户输入自动建立。
根据本发明的另一方面,一种方法包括:识别分子剂的相干特征、识别成像系统的相干特征、评价成像链的性能、基于评价结果调节分子剂和成像系统中至少一个的特征以及提供包括调节过的特征的分子剂和成像系统中的至少一个。
根据另一方面,一种计算机可读存储介质包含用于分子成像的计算机可读数据结构。该数据结构包括至少第一成像系统标识符和与所述至少第一成像系统标识符相关联的至少第一成像系统特征。至少第一成像系统特征使用指定分子剂识别分子成像过程中的第一成像系统的期望配置。
根据本发明的又一方面,一种分子成像方法包括使用通信网络访问远程数据结构、从所述数据结构下载指示期望成像系统特征的信息,其中期望成像系统特征与指定分子剂相关联。该方法还包括使用下载的数据建立成像系统的特征,并根据所建立的特征操作所述成像系统。
根据另一方面,一种计算机可读存储介质包含指令,所述指令在由计算机执行时令计算机执行包括下述步骤的方法:接收指示期望分子剂的输入、根据期望分子剂识别至少第一成像系统特征以及将成像系统特征传送给成像系统。
根据另一方面,一种用户接口设备包括计算机输入装置和计算机显示装置,所述计算机输入装置接收识别至少第一和第二分子剂中一个的用户输入,而所述计算机显示装置显示从使用期望分子剂进行的对象的成像检查得到的信息。信息根据显示方案以人可读的形式显示,所述显示方案根据用户输入自动建立。
根据另一方面,一种提供成像剂的方法包括:限定感兴趣区域和成像模态;选择分子成像剂,所述分子成像剂靶向感兴趣区域并且分子成像剂在所限定的模态可见;定义参数集,所述参数集能够对所限定模态的成像系统进行优化;以及为成像系统提供所述参数集。
本领域技术人员在阅读并理解说明书后将领会到本发明的其他方面。
附图说明
本发明可以采取各种组件和组件布置的形式,以及各个步骤和步骤安排的形式。附图只用于说明优选实施例,而不应理解为限制本发明。
图1A-D描绘了核医学成像链;
图2描绘了针对示例性分子剂的优化;
图3描绘了核医学成像系统;
图4描绘了分子成像方法;
图5描绘了用于设计分子成像链的方法;
图6描绘了包括针对多个成像系统的成像系统特征的计算机数据库。
具体实施方式
从一个角度来看,人们希望提供一种基于溶液的系统,其中分子剂102被看作系统设计的组成部分,并且与机械、电子、软件以及其他组成部分一起构成整套的分子剂-成像系统。从另一个角度来看,人们还希望提供一种改进的工作流程,其中以整体的方式向用户提供分子剂-成像系统的各个组成部分。
图1A-1D描绘了核成像系统各部分之间的相互作用,其中分子剂102建被设计为成像链100的一部分。成像链100包括分子剂102、采集/照相机系统104、重建系统106、诊断系统108、显示系统110和其他输入112。
分子剂102具有诸如吸收速度114、洗脱速度116、剂量118、动力学行为120、靶位点122、分布124和能量126的特征,所述特征影响成像剂的行为和效能。分子剂102还可以包括治疗组分。
具体参照图1A,采集/照相机系统104包括诸如SPECT或PET扫描器的核成像系统,其生成指示接受检查的人类患者或其他对象中放射性核素衰变的数据。采集系统104通常包括各种方案或配置选择,例如采集时间128、每个角度的时间分配130、等待时间132、系统硬件和/或软件配置134、准直器系统配置136和矩阵大小140。
如双箭头142所示,分子剂102特征中的一个或多个具有影响期望采集系统特征127的潜能。因此,希望对各个参数进行优化,以使成像链100以整体的方式工作。
一般而言,采集时间128优选较短。然而,在关注剂102的动力学行为120时,希望执行一系列更短的采集。另外,通常希望最小化剂的剂量118。考虑到诸如吸收速度114、患者耐受性和图像质量的因素,最佳的剂量118和采集时间128通常是相互关联的。
具体而言,在SPECT成像或扫描器探测器位置可以变化的其他情况下,同样希望根据如130所描绘的角度改变采集时间,从而增加统计量或者以其他方式优化所述数据以供进行后续的重建。例如,在心脏灌注成像的情况中,通常使用前180度采集,而不是将一半采集时间用于前180度的位置,另一半采集时间用于后180度的位置。正如为本领域技术人员所熟知的,这样的布置以分辨率和均匀性换取增加心肌区域的计数。
引入剂102之后的等待时间132是另一个相关的采集参数。在很多情况下,当剂102处于或接近稳态时开始采集。在其他情况中,尤其在剂具有相对较长的吸收时间时,期望的等待时间132会在稳态情况和体内残余活性之间平衡。然而,通过模拟剂在重建过程中的行为,常常可以减少注射后的等待时间,并且同样可以获得附加的计数。为便于剂102的引入,也可以建立期望的剂注射或引入方案。所述方案之后经由合适的接口传送到注射器或其他剂量施加装置,以便与采集相协调自动或用户启动的引入。
采集系统配置134的参数可以包括硬件参数和软件参数。示例性硬件配置参数包括照相机定位参数,例如探测器间的角度或其他物理关系(例如相对、正交、或其他期望的角度或物理关系)、探测器径向位置和期望的扫描轨道(例如环形、椭圆形、螺旋形等)。在采集系统104的配置可调节的情况下,根据需要可以基于特定扫描的需求执行所述调节。也可以预见到有为了与特定区域的解剖结构(例如心脏、胸部或脑系统)或药物102的特征(例如能量、计数速率等)配合使用的专用扫描器。就软件或固件而言,可以提供各种配置或模块。
在相应选定的扫描中使用一个或多个准直器的情况下,通常对准直器系统配置136进行选择以优化采样的空间分辨率和灵敏度。在感兴趣区域相对较小的示例性情况中,可以使用高分辨率的准直器(例如,扇形或锥形准直器)对特别感兴趣的区域进行成像,并可使用高灵敏度、低分辨率的准直器以获取来自对象或患者的其他部分的数据。如又一个示例,可使用分割准直器(segmented collimator)。另一个示例包括使用可变的或可调节的准直器,所述准直器可以对特定准直器的分辨率、视场、放大率/缩小率或其他参数进行机械方式或其他方式的调节。
另一个考虑为矩阵大小140,有利地选择矩阵大小以优化处理时间和图像分辨率之间的关系。在速度作为重点考虑的临床或其他情况中,尤其随着三维(3D)重建技术越来越普及,可能会特别希望减少处理时间。一般而言,通过使用(一个或多个)相对更强大或更快速的重建计算机、更快或更有效的重建算法等同样可以提高速度。
现在翻到图1B,重建系统106重建来自采集系统104的事件数据以生成指示接受检查的患者或其他对象内放射性核素分布的体积数据。各种重建技术(包括迭代技术和分析技术)为本领域技术人员所熟知,并根据具体应用的需求对其进行选择。重建系统106可以包括诸如重建方案或配置选择的各个特征143,所述特征143包括计数优化144、动态重建146、加权重建148、静态或动态重建150、先验约束重建152、器官特异性重建154、系统响应函数156和生理校正158。
核医学成像中一直存在的问题是计数的可用性。结果,不同患者间或同一患者的多次扫描间的图像质量可能不同。因此,可以使用计数优化技术144以提供较宽范围内计数统计的更为均匀的图像质量。一个适合的技术使用对偶匹配滤波器(dual match filter),其被描述于题为“IterativeReconstruction with Enhanced Noise Control Filter”的公共的美国专利申请No.60/720431(2005年9月26日提交)中,该申请的整篇内容以引用方式并入本文。
在分子剂102的浓度在扫描过程中处于非稳态的情况下,数据在采集过程中动态变化。这一问题特别存在于SPECT或探测器投射角度随时间变化的其他应用中。为了降低这些影响,使用动态重建方法146来解决变化的计数速率。
同样可以使用经加权的重建技术148以优选地对投影数据的期望部分加权,从而减少噪声。例如,在特定角投影下采集到的投影可以包括更有用的信息。可以优选对这些投影进行加权。
先验约束重建技术152利用解剖结构或其他已知信息建立重建过程中的边界约束。在已知感兴趣区域的定位时,可以使用器官特异性重建技术154使来自身体其他部分的噪声最小化。
总系统响应函数156可以针对不同剂102而变化,尤其是由于诸如同位素能量特征126、准直器配置136、探测器分辨率、对象定位和系统配置134的因素而变化。为了改进图像质量,通常使用系统响应相关的分辨率恢复方法。也可以适当施加衰减和散射校正。
也可以施加生理校正158。示例包括呼吸和心脏门控校正以及非刚性图像配准技术。另一个示例包括使用解剖标志以帮助识别感兴趣区域。这在MI中尤其重要,因为疾病特异性剂通常提供的任何解剖信息有限。然而,一些重要器官(诸如心脏、肝脏和肾脏)通常可以在体积数据中可见。除了有助于定位感兴趣区域,所述信息还可以用于降低由器官内活动引起的噪声。检测/诊断系统108可以包括各种功能,例如量化160、动力学参数162、基于对象的分割164、基于对象的后处理166、基于对象的搜索168和正常/异常指数信息170。
现在参照图1C,检测/诊断系统108可以包括诊断指数、计算机辅助检测(CAD)、计算机辅助诊断(CADx)、治疗计划或帮助医生或其他用户解释扫描结果或计划治疗过程的其他功能。典型的检测/诊断系统特征159包括诊断方案或配置选择,例如量化信息160、动力学参数162、基于对象的分割164、基于对象的后处理166、基于对象的搜索168、正常/异常指数信息170和治疗计划171。
传统上,核成像技术提供了特定成像方案中的某种量化信息。通过提供指示感兴趣参数的量化数据160可以在很多情况下改进针对特定患者的扫描数据的有用性,以及来自不同扫描、不同患者和不同医生的诊断结果的均匀性。可以领会到,感兴趣参数以及定量数据的性质和表现与特定的分子剂102、扫描的感兴趣区域等有很强的相关性。
在特定情况中,单一图像(稳态)信息仅可以提供与诊断或治疗相关的有限信息。因此,也可以提供动力学参数162。通常,可以由数学模型(即,针对吸收进行生理学建模)描述感兴趣区域的剂吸收过程。通用的模型包括一阶、二阶或三阶房室模型。使用一系列动态图像(连同注射特征)可以得出相关的动力学参数162,并以适当的方式显示。
同样可以结合给定的分子剂102提供或者以其他方式优化基于对象的分割164、后处理166和搜索168中的一个或多个。分割164通常使用解剖结构信息(例如,CT扫描数据)将感兴趣区域从周围的解剖结构分割或分离。可以使用经分割的数据对重建或后处理进行改进。基于对象的后处理166通常使用标志信息、分割区域信息等提供更多的特异性后处理和校正。搜索功能168通常使用生理学和其他信息识别相关的感兴趣区域或部位以向用户呈现。
同样可以将来自扫描的信息提供给放射治疗计划(RTP)或其他治疗计划系统。在一个这样的实现中,格式化扫描输出或以其他方式对其进行处理以符合治疗计划系统的需求。然后可以通知医生或其他用户所述扫描结果可以用于引导治疗计划,例如,通过通知感兴趣的用户或医院HIS/RIS系统已经完成扫描。也可以发射扫描数据本身。在另一实现中,可以在扫描器中并入一些或全部的治疗计划功能,并且可以在自动或半自动的基础上启动所述治疗计划。
为了进一步辅助检测或诊断,也可以提供诸如CAD或CADx的正常/异常指数信息170。同样,精确的功能取决于特定的分子剂102和其他应用的具体需求。
现在参照图1D,显示系统110通常根据显示系统方案或配置选择171的期望设置以人可读的形式在监视器或显示器、胶片、打印输出等上呈现成像信息。可以领会到,所呈现的信息,以及信息呈现的形式根据分子剂102、感兴趣区域、疾病状况和其他应用的具体需求而变化。优选地为了用在特定的分子剂102和/或应用上而对显示系统110进行优化,其目的在于用最少的用户交互以示踪剂和/或对象特异性显示形式172呈现相关信息。例如,图像数据可以呈现为一个或多个图像切片、经分割的感兴趣区域的三维绘制视图、功能参数标测图、诊断标注(annotation)等。也可以提供附加的功能,例如通常结合通用成像包提供的功能,以便用户可以根据需要进一步操纵图像。
现在参照图2,现在将在一个实施例中描述针对结合示例性分子剂(例如铟In-111capromab pendetide(ProstaScint))的通用SPECT系统200的优化。可以领会到,ProstaScint为放射性标记的抗体成像剂,其特别适合于在肿瘤应用中对前列腺成像。
鉴于ProstaScint的半衰期相对较长并且在前列腺部位的吸收速度相对较慢,这将导致成像时间相对较长,剂量成为重要因素。因此,人们希望在将对图像质量的影响最小化的同时,缩短采集时间128。由于已知ProstaScint为位点特异性的,因此可以根据解剖结构的考虑调节角度时间分配130。由于前列腺是身体中相对较小且限定的区域,所以也可以使用在前列腺区域提供较高空间分辨率的准直器136。为了增加可用计数,也可以使用在周围区域提供相对较低空间分辨率的准直器。
现在来看重建参数,ProstaScint的计数速率相对较低,因而是供诸如对偶匹配滤波的计数优化技术144使用的特别候选物。可以施加角度加权重建148,例如,通过相对于那些从侧面采集到的投影而优先对从患者前面和后面采集到的投影进行加权。同样鉴于前列腺为限定相对清楚的区域,ProstaScint成像是针对先验约束重建152或器官特异性重建154中的一个或多个很好的候选物,也是针对系统响应函数156优化的很好的候选物。
现在来看检测系统108,ProstaScint成像非常适合于量化160。类似地,也可以对显示系统110进行优化以呈现与前列腺区域相关的图像。
尽管上述示例集中于ProstaScint,但是也可以提供针对其他剂或其他种类的剂(包括但不限于上述提到的那些剂)的优化和针对其他感兴趣剂的优化。同样需要注意的是,也可以将本技术应用于双同位素成像或多同位素成像。
正如从前述讨论中领会到的,用给定分子剂102获得的最优结果或者其他方式的期望结果涉及到影响成像链100的性能的若干方案和其他参数。选择所述多个方案会有困难、花费时间且容易出错,尤其是在临床和研究应用中,在这种情况下,用户关注于检查的结果,而非其实现的技术细节。因此,在一个实现中,将与特定分子剂102相关的方案或特征中的一些或全部合并到成像系统的设计中,以便提供设计成用于特定剂或特定类别的剂的专用系统。
在其他情况中,人们希望提供通用或专用的核成像系统,用户根据给定扫描的需求可以很容易对该核成像系统施加针对分子剂102的优化。参照图3,这样的成像系统300包括操作者接口302,所述操作者接口302通常包括计算机或计算机工作站,所述计算机或计算机工作站具有监视器或其他显示器以及诸如键盘和鼠标的输入装置。所述计算机包括处理器,所述处理器执行存储在计算机可读介质(例如,在包括在计算机中的或通过合适的网络可以访问的易失性或非易失性存储器中)上的指令,以便执行期望的功能。有利地经由图形用户接口(GUI)提供与人类用户的直接交互。
用户接口302也可以包括其他输入和输出设备,所述设备便于以用户期望的方式(手动、半自动、自动或其他方式)发送数据。非限制性示例包括光学(例如,条形码或雪球(snowball))、磁的(例如,磁卡阅读器)、射频(例如,射频识别(RFID)或近距离无线通信(NFC))、音频或其他扫描器或阅读器。其他接口还包括网络或其他通信接口,例如医院信息系统/放射信息系统(HIS/RIS)、医学数字成像和通信标准(DICOM)、局域网(LAN)、万维网(WAN)、因特网和有线或无线通信装置。可以领会到,这样的接口通常允许用户设定期望的扫描方案、启动和终止扫描、 观看和/或操作得到的扫描数据以及以其他方式与期望数据交互或将期望数据传输到扫描器和/或传输来自扫描器的期望数据。
当配置为通用成像系统时,操作者接口302优选地允许用户将所述系统当作常规扫描器(例如,使用常规放射性药物),或者对期望的感兴趣区域进行成像。操作者接口还允许用户识别将要在特定扫描中使用的成像剂304。
将针对一个或多个分子剂3041、3042...304n的期望采集系统特征127、重建系统特征143、检测系统特征159和显示系统特征171中的一个或多个存储在与成像系统302相关的计算机可读存储器中。当操作者通过操作者接口302选择特定的分子剂304时,为成像系统的各部分自动建立相关特性。在一个实现中,在没有用户交互的情况下自动建立各个方案,并从一个子系统到另一个子系统自动进行处理。在另一个实现中,用户可以有机会观看或修改所述方案中的一个或多个。当必须由用户执行准直器136或其他配置时,也可以指导用户按照要求对系统进行配置。如果成像系统302包括注射器或者以其他方式与注射器交互,则也可以根据选定的剂而自动建立期望注射方案。
可以以各种方式对各个特征进行存储和选择。在一个实现中,将所述特征存储在数据库中,根据选定的分子剂304对所述数据库进行访问。在一个实现中,数据库存储在成像系统300盘或其他存储器中。在其他实现中,数据库可以远离成像系统进行存储,并且通过局域网(LAN)、万维网(WAN)、医院信息系统/放射信息系统(HIS/RIS)、因特网或其他适合的通信网络访问。在另一个实现中,操作者接口302包括在计算机可读存储器中包含的一个或多个分子成像应用软件包,所述软件包针对特定的剂或这个剂种类。用户选择与特定扫描相关的应用软件包。
参照图6,将针对一个或多个分子剂6021、6022...602n且针对多个成像系统6041、6042...604n中每一个的(一个或多个)期望成像系统特征6061、6062...606n存储于计算机可读数据库中。成像系统604可为由不同成像系统供应商提供的成像系统、由给定供应商提供的不同型号或版本的成像系统604、或二者的结合。对于每个系统型号和/或供应商,成像系统特征606可以不相同。特别适用于远程实现的数据库,根据需要可以在 不同时间进行访问以下载期望的信息。在操作中,参照图4,在步骤402接收来自用户的分子剂选择。如上所述,用户可以以各种方式选择所述剂,例如通过从这类剂的列表中选择期望的剂、通过选择为一种剂或一类剂预先配置的一个或多个应用软件包、或者通过录入或选择与患者的医生所开具的剂和/或成像方案相关联的患者人口统计学信息。
在一个典型的工作流程中,可以为用户或操作者提供这样的患者(或一系列患者),所述患者已经被要求接受特定成像剂和/或期望的扫描方案(例如,心脏、全身或其他扫描)。在一个示例性实现中,由伴随特定患者的便携装置(traveler)携带的相干患者人口统计、剂和/或方案信息。在这种情况下,可以通过扫描便携装置(自动地,没有直接用户交互或其他形式)提供用户输入以获得期望信息。在另一个示例中,可以通过人工录入患者人口统计学信息、或者从经由适当的扫描器或阅读器(自动或其他方式)待扫描或读取的患者列表中选择特定患者来提供用户输入。人口统计学信息然后可以与从HIS/RIS系统或其他外部数据库接收的相应分子剂、扫描和/或其他方案信息相匹配。同样需要注意的是,也可以提供给用户根据用户偏好或需求存放一些或所有数据库或选择应用软件的一些或所有特征。
在步骤404,根据由用户选定的剂自动建立相关的成像系统特征和方案。如上所述,也可以指导用户根据需要配置准直器136或其他设置。
在步骤406,使用采集系统104根据识别的采集方案获取扫描数据。
在步骤408,重建系统106根据识别的采集方案重建扫描数据。
在步骤410,检测系统108根据期望的诊断信息方案提供期望的诊断信息。
在步骤412,显示系统110根据期望显示方案生成期望的人可读输出信息。
值得一提的是,不需要在扫描之前建立各种特征和方案。因此,例如,当在成像过程中执行或者以其他方式启动这些特征和方案时,可以将其提供给相关的系统组成部分。也可以提供附加或不同的系统组成部分和特征。
现在看图5,描述了一种优化分子成像链的方法。
在步骤502,识别相干分子剂特征。
在步骤504,识别相干成像系统特征。
在步骤506,例如,通过一个或多个模拟或测试扫描,针对选定的特征集评价成像链的性能。
在步骤508,调节了分子剂和/或成像系统的特征。
如步骤510所示,重复评价和调节步骤直到获得期望的性能,在这种情况下,识别期望的分子剂和成像系统特征。
在步骤512,可以提供具有所识别特征的分子成像剂。值得一提的是,也可以提供相关剂的族,对每种剂进行优化以提供期望的成像链特征。
在步骤514,可以提供具有已识别的特征的核成像系统。如上所述,可以各种方式提供经优化的核成像系统。例如,可以提供专用核成像系统、可以提供带有指示选定分子剂特征的数据库或其他信息的通用成像系统、或者提供具有与成像系统结合使用的一个或多个软件应用包的成像系统。
如上所述,这种技术的特定优势在于可以以整体的方式评价成像链的性能,据此设计成像链的各个组成部分。与分别开发分子剂和成像系统特征的常规技术相比,这种技术可以获得更有效的结果。
尽管上述讨论主要集中于核成像,但是所述技术也可以应用于磁共振(MR)、计算机断层摄影(CT)、超声(US)以及可以与合适的分子剂和标记结合使用的其他模态。尽管分子剂和成像系统的具体实现根据模态而变化,但是仍然希望优化分子剂-成像系统的各个组成部分。例如,在MR中,希望优化一个或多个特征,例如,所施加的脉冲序列、梯度线圈、射频(RF)发射和接收线圈、重建参数。例如,在CT中,人们希望优化X射线电压、所施加的剂量、扫描轨迹、准直、门控技术或者其他参数中的一个或多个。当然,本领域的技术人员根据应用和模态的具体需求也承认有其他的方案和参数优化。
他人在阅读并理解说明书后将会想到各种修改和变更。本发明旨在解释为包括落入权利要求书或其等价内容范围内的所有这类修改和变更。
Claims (39)
1.一种功能成像系统(300),包括采集系统(104)、重建系统(106)和显示系统(110),其中,所述功能成像系统可以为了用在分子成像剂上选择性地进行优化,其中,所述功能成像系统还包括:
用于接收指示期望的分子成像剂的外部输入的部件;
用于根据所述期望的分子成像剂(102)自动调节重建系统特征(143)的部件,其中,所述重建系统特征(143)包括计数优化(144)、动态重建(146)、加权重建(148)、静态重建(150)、先验约束重建(152)、器官特异性重建(154)、系统响应函数(156)和/或生理校正(158)。
2.如权利要求1所述的功能成像系统,还包括疾病检测系统(108),并且其中,所述用于自动调节的部件包括用于自动调节所述疾病检测系统特征(159)的部件。
3.如权利要求2所述的功能成像系统,其中,所述特征包括量化信息(160)、动力学参数(162)、基于对象的分割(164)、正常/异常指数(170)和治疗计划(171)中的至少一个。
4.如权利要求1所述的功能成像系统,其中,所述功能成像系统为通用的核成像系统。
5.如权利要求1所述的功能成像系统,其中,所述用于自动调节的部件包括数据库,所述数据库包括至少针对第一分子成像剂(102)的成像系统特征(127、143、159)。
6.如权利要求5所述的功能成像系统,其中,所述成像系统特征包括重建方案。
7.如权利要求1所述的功能成像系统,其中,所述用于自动调节的部件包括由用户根据所述期望的分子成像剂选择的应用软件包。
8.如权利要求1所述的功能成像系统,其中,所述分子成像剂包括放射性标记的抗体剂、淋巴系闪烁造影剂和放射性标记的受体剂中的至少一种。
9.如权利要求8所述的功能成像系统,其中,所述分子成像剂包括铟。
10.如权利要求1所述的功能成像系统,其中,所述用于自动调节的部件调节采集方案。
11.如权利要求1所述的功能成像系统,其中,所述用于自动调节的部件调节显示方案。
12.如权利要求1所述的功能成像系统,其中,所述用于自动调节的部件包括重建方案。
13.一种分子成像方法,包括:
接收指示分子成像剂的用户输入;
根据采集方案采集分子成像扫描数据;
根据重建方案重建所述扫描数据;
根据显示方案显示指示所述经重建的扫描数据的信息;
其中,所述重建方案由计算机根据用户输入自动并且优化地建立,其中,所述重建方案包括计数优化、动态重建、加权重建、静态重建、先验约束重建、器官特异性重建、系统响应函数和/或生理校正。
14.如权利要求13所述的方法,其中,所述采集方案、所述重建方案和所述显示方案由计算机自动建立。
15.如权利要求14所述的方法,包括要求用户确认所述已建立的方案。
16.如权利要求13所述的方法,包括从数据库检索指示期望方案的信息。
17.如权利要求13所述的方法,其中,所述用户输入包括患者人口统计学信息,并且,所述方法包括使所述患者人口统计学信息与分子成像剂相关联。
18.如权利要求13所述的方法,其中,所述采集方案由计算机根据所述分子成像剂选择而自动建立,并且其中,所述采集方案包括采集时间。
19.如权利要求13所述的方法,其中,所述分子成像扫描数据为核成像扫描数据,所述重建方案由计算机根据所述分子成像剂选择而自动建立,并且其中,所述重建方案包括计数优化(144)。
20.如权利要求13所述的方法,其中,所述显示方案由计算机根据所述分子成像剂选择而自动建立,并且其中,所述显示方案包括器官特异性显示设置(172)。
21.如权利要求13所述的方法,其中,所述分子成像剂为肿瘤剂。
22.如权利要求13所述的方法,其中,所述分子成像剂靶向前列腺。
23.如权利要求14所述的方法,其中,所述分子成像剂包括铟。
24.一种用于成像的方法,包括:
识别分子剂(102)的相干特征;
识别成像系统(300)的相干特征;
评价包括所述分子剂和所述成像系统的成像链(100)的性能;
根据所述评价的结果,调节所述分子剂的所述相干特征以及所述成像系统的所述相干特征的重建特征,其中,所述重建特征包括计数优化、动态重建、加权重建、静态重建、先验约束重建、器官特异性重建、系统响应函数和/或生理校正;
提供包括经调节的相干特征的分子剂和包括经调节的重建特征的成像系统。
25.如权利要求24所述的方法,其中,所述提供的步骤包括将所述经调节的特征存储在成像系统可访问的计算机存储器上。
26.如权利要求25所述的方法,其中,所述计算机存储器定位于远离所述成像系统,并且所述计算机存储器可以通过计算机网络访问所述成像系统。
27.如权利要求24所述的方法,其中,所述经调节的特征存储在数据库中。
28.如权利要求27所述的方法,其中,所述数据库包括针对多个成像系统中的每一个的相干特征。
29.如权利要求24所述的方法,其中,分子剂的相干特征包括吸收速度(114)、剂量(118)和靶位点(122)。
30.如权利要求24所述的方法,其中,所述成像系统的相干特征还包括采集特征(127)和显示特征(171)。
31.一种用户接口设备,包括:
计算机输入装置,其接收识别至少第一和第二分子成像剂中的一个的用户输入;
计算机显示装置,其显示从使用所述已识别的分子成像剂进行的对象的成像检查得到的信息,其中,所述信息根据显示方案以人可读形式显示,其中,所述显示方案根据所述用户输入自动建立,其中,所述用户输入用于自动建立成像系统的重建特征,并且其中,所述重建特征包括计数优化、动态重建、加权重建、静态重建、先验约束重建、器官特异性重建、系统响应函数和/或生理校正。
32.如权利要求31所述的用户接口设备,其中,所述显示方案指定所述信息以如下格式呈现,所述格式包括一个或多个图像切片、三维绘制视图、功能参数标测图或诊断标注。
33.如权利要求32所述的用户接口设备,其中,所述计算机输入装置包括扫描器、电子通信接口和键盘中的至少一个。
34.如权利要求31所述的用户接口设备,其中,所述用户输入包括患者人口统计学信息。
35.如权利要求31所述的用户接口设备,其中,所述用户接口设备能操作地连接到所述成像系统。
36.如权利要求31所述的用户接口设备,其中,所述显示方案从至少第一和第二显示方案中自动选择。
37.如权利要求31所述的用户接口设备,其中,所述用户接口设备包括图形用户接口。
38.一种提供成像剂的方法,包括:
限定感兴趣区域和成像模态;
选择分子成像剂,所述分子成像剂靶向所述感兴趣区域,并且所述分子成像剂在所述已限定的模态中可见;
基于所选择的分子成像剂定义参数集,所述参数集能够对所述已限定的模态的成像系统进行优化,其中,所述参数集包括重建参数,并且其中,所述重建参数包括计数优化、动态重建、加权重建、静态重建、先验约束重建、器官特异性重建、系统响应函数和/或生理校正;
向所述成像系统提供所述重建参数的集合。
39.如权利要求38所述的方法,其中,所述参数集还包括采集和显示参数中的至少一种。
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