CN104271044A - 可成像药物洗脱珠的光谱ct可视化 - Google Patents
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Abstract
一种成像系统(100)，包括：辐射源(108)，其发射穿过检查区域和定位于所述检查区域中的感兴趣组织中的可成像药物洗脱珠的辐射；光谱探测器阵列(110)，其探测穿过检查区域的辐射并且生成指示所述辐射的信号；光谱处理电路(117)，其基于多个阈值(122)来光谱地解析信号；以及重建器(128)，其基于光谱地解析的所述信号来生成符合可成像药物洗脱珠的光谱体积图像数据。
Description
技术领域
以下大体涉及可视化，并且更具体而言，涉及使用光谱成像的可成像药物洗脱珠(i-DEB)的可视化，并且关于对计算机断层摄影(CT)的特定应用进行了描述。然而，以下还适用于其它谱学成像模态。
背景技术
文献指出，肝癌是最常见的癌症之一，全世界每年500000个肝细胞癌(HCC，原发性肝癌)的新案例和每年超过200000个肝主导结直肠癌转移癌(继发性肝癌)的新案例。处置选择是有限的，并且临床成果一般是不佳的，中数生存率小于一年。
考虑到肝癌(原发性和转移性)最初由肝动脉供给并且大体局限于肝，直接到肝动脉中的药物递送已显示为在这些患者的管理中有效。经导管动脉化学栓塞(TACE)是X射线成像引导的介入肿瘤程序，在所述介入肿瘤程序中，从肝动脉中的导管递送化学治疗药物。文献已指示LevelⅠ证据已证实与仅接收支持性护理的那些患者相比较，在TACE之后，患者具有较好的症状控制和延长的生存期(5年的生存率从3％增加到26％)。这已导致TACE成为中期HCC治疗的支柱。
近来，在从常规的碘油-阿霉素鸡尾酒(c-TACE)到药物洗脱微球体珠(DEB-TACE)的化学治疗药物递送系统中已存在变化。文献已指示DEB能够以可重现的方式递送化学治疗剂，所述可重现方式导致可忽略的水平的血浆中的化学治疗(较少的全身性暴露)和肿瘤部位处的增强的功效(较多的肿瘤杀伤)。尽管这些成功，但是DEB-TACE很大程度上依赖于临床医师经验，特别是关于预期的最终DEB递送位置。
给定DEB在标准积分探测器型X射线系统下是放射透明的，这更加另人困惑。也就是说，尽管X射线造影介质在注射期间与DEB外部混合以用于可视化，但是假设是造影剂移动处也是DEB行进处。该假设是可疑的，因为两种材料的流体动力学是完全不同的(即，固体对液体，不同的密度和/或体积等)并且因此易于分开导致DEB行进和沉积位置的错误反馈。这可能导致非目标药物递送和高再发率(由于不完全的肿瘤杀伤或者局部处置)。
文献近来已指示利用像碘油或者造影剂的X射线不透明材料装载的DEB的研发。虽然该工作示出了珠可见性，但是它仅是存在停滞中的可成像DEB(i-DEB)的大浓度处并且不代表实际的临床使用。i-DEB可视化的限制根本上是X射线积分探测器。也就是说，常规积分探测器不能够对材料进行区分。鉴于至少上述内容，存在对于用于可视化i-DEB的其它方法的未解决的需要。
发明内容
本文所描述的各方面解决上文提到的问题和其它问题。
在一个方面中，一种成像系统包括：辐射源，其发射穿过检查区域和定位于所述检查区域中的感兴趣组织中的可成像药物洗脱珠的辐射；光谱探测器阵列，其探测穿过所述检查区域的辐射并且生成指示所述辐射的信号；光谱处理电路，其基于多个阈值来光谱地解析所述信号；以及重建器，其基于光谱解析信号来生成对应于所述可成像药物洗脱珠的光谱体积图像数据。
在另一方面中，一种方法包括：生成对应于感兴趣组织和所述感兴趣组织中的可成像药物洗脱珠的X射线不透明材料的光谱图像数据并且显示所述光谱图像数据。
在另一方面中，一种利用计算机可读指令编码的计算机可读存储介质。所述计算机可读指令在由处理器运行时令所述处理器：基于造影剂的光谱图像数据生成并且显示对应于可成像药物洗脱珠的X射线不透明材料的定量信息。
附图说明
本发明可以采取各种部件和各部件的布置以及各种步骤和各步骤的安排的形式。附图仅出于图示优选的实施例的目的并且不应被解释为对本发明的限制。
图1示意性地图示了与光谱图像数据处理部件相连的示范性成像系统，其帮助关于用于图像引导的介入程序的感兴趣组织确定i-DEB的X射线不透明材料的分布和/或浓度。
图2图示了用于关于用于图像引导的介入程序的感兴趣组织确定i-DEB的X射线不透明材料的分布和/或浓度的示范性方法。
具体实施方式
以下描述了一种用于可视化i-DEB的非限制性方法。出于简洁的缘故，以下结合具有光子计数光谱探测器的CT系统进行描述。然而，本文也预期具有谱学成像能力的其它成像系统。一般而言，光子计数探测器生成基于材料组成进行区分的光谱数据，并且因此可以从其生成对应于i-DEB的光谱图像数据。在一个情况中，这不仅增加了图像数据中的i-DEB的显著性，而且提供了指示感兴趣组织中的i-DEB浓度和/或分布的定量数据。
图1示意性地图示了诸如C型臂CT扫描器的成像系统100。然而，所述成像系统100可以备选地是光谱CT扫描器或者荧光透视X射线设备。
所述扫描器包括可以安装到检查室中的天花板、墙壁、地面的固定部分102、大体固的定设备、可以容易地运输进出所述检查室的具有轮子等的便携式设备等。
C型臂104经由耦合件106可枢转地耦合到固定部分102并且被配置成通过预定的弧线绕枢轴旋转(例如，至少180度)。所述C型臂可以在扫描之前、期间和/或之后绕枢轴旋转。
辐射源108耦合到C型臂104的一端，并且辐射敏感探测器阵列110耦合到C型臂104的另一端。辐射源108与探测器阵列110分开，在其之间形成检查区域112。源108或探测器110中的至少一个也可以例如向彼此独立于C型臂104移动和/或沿着C型臂104在套筒之内移动。
合适的探测器阵列110包括诸如平板探测器等等的二维(2D)探测器阵列。在图示的实施例中，探测器阵列110包括诸如直接转换探测器像素(例如，CdTe，CdZnTe等)的能量分辨探测器像素。所述探测器阵列110响应于探测辐射而生成信号。
对象支撑体114支撑检查区域112中的对象。
脉冲整形器116对信号进行处理并且生成诸如电压的脉冲或者指示探测到光子的能量的其它脉冲。应领会到，探测器信号在被脉冲整形器116处理之前可以进行放大和/或以其他方式处理。能量区分器118使用比较器120对脉冲进行能量区分，所述比较器120将脉冲的幅度与对应于感兴趣能量的至少两个能量阈值(TH)122进行比较，所述感兴趣能量包括i-DEB的造影剂的能量。
比较器120基于所述比较来产生指示光子的能量的输出信号。计数器124基于能量区分器118的输出针对每个阈值对计数值进行增量。储存器126能量对信号进行储存，并且因此基于计数将光子储存到两个或两个以上的能量子范围或者窗口中。部件116-126在本文中共同地被称为探测器信号处理电路127。
重建器128对由探测器阵列110输出的信号进行重建并且基于常规和/或光谱重建算法来生成体积图像数据。这可以包括针对例如对应于i-DEB的X射线不透明材料的能量范围的特定能量范围生成图像数据和/或常规图像数据(即，非光谱成像系统)。
控制台130包括通用计算系统并且控制成像系统100，包括使C型臂104绕枢轴旋转到关于检查区域112的特定角取向、激活所述源108以发射辐射、激活所述探测器阵列110以探测辐射、和生成光谱和/或常规图像数据。
显示器132被用于至少显示光谱和/或常规图像数据。以范例的方式，i-DEB的光谱图像数据可以叠加在常规图像数据之上进行显示。在一个情况中，常规图像数据提供解剖学参考，同时光谱图像视觉地示出组织中的i-DEB分布和浓度。经由显示器132也可以显示其它信息。
材料分布定量器134接收光谱图像并且基于光谱图像数据来确定X射线不透明材料的分布值以及因此i-DEB。当该光谱图像数据在生成并且重建探测器信号的同时被处理时，可以连同常规和/或光谱图像数据显示和/或以其他方式呈现所述分布值，这可以随时间提供关于所成像组织中的i-DEB分布的实时定量信息。
材料浓度定量器136也接收光谱图像并且基于光谱图像数据确定X射线不透明材料的浓度值以及因此i-DEB。当该光谱图像数据在生成并且重建探测器信号的同时被处理时，可以连同常规和/或光谱图像数据显示和/或以其他方式呈现所述浓度值，这可以随时间提供关于所成像组织中的i-DEB浓度的实时定量信息。
任选的决策支持系统138对i-DEB分布和/或浓度信息进行评价。图示的决策支持系统138包括确认器140，所述确认器140基于量化信息来生成确认信号。所述确认信号指示介入程序成功与否(例如，介入程序的状态)。所述确认信号可以经由显示器132进行显示和/或以其他方式被传达以由介入者审查。
图示的决策支持系统138还包括推荐器142，所述推荐器142基于量化信息生成推荐信号。所述推荐信号指示应该重复所述介入程序与否。所述推荐信号可以经由显示器132进行显示和/或以其他方式被传达以由介入者审查。可以由执行所述介入程序的临床医师利用该信息。
在图示的实施例中，决策支持系统138任选地接收用于被扫描患者的剂量规划144。所述决策支持系统138可以基于量化浓度和/或分布对所述规划144进行评价，并且生成并且显示示出它们之间的任何差异的信息。所述推荐器142可以解释该数据并且呈现指示程序的有效性的信息和/或建议行动步骤(course of action)和/或对规划144的改变。
在图示的实施例中，决策支持系统138还任选地接收递送到被扫描患者的实际剂量。所述决策支持系统138可以将量化浓度和/或分布对所递送的实际剂量相关和/或对其进行校准。同样地，所述推荐器142可以解释该数据并且呈现指示程序的有效性的信息和/或建议行动步骤和/或对规划144的改变。
所述任选的决策支持系统138可以是系统100的一部分或者与系统100远程放置的分开的计算系统。
应领会到，光谱图像数据提供相对于常规图像数据的经改进的i-DEB显著性，并且i-DEB浓度和/或分布的定量分析可以被用于提供i-DEB递送的图像引导的反馈。所述反馈可以辅助临床医师确定以什么程度和以什么递送速率施行i-DEB并且提供何时停止递送的指示。这可以帮助推进当前的i-DEB递送方法从定量2D成像反馈到i-DEB浓度和/或分布的体积和定量测量结果。
可以经由运行存储或者嵌入于诸如物理存储器或者其它瞬态介质的计算机可读存储介质上的一个或多个计算机可读指令来实现材料分布定量器134、材料浓度定量器136、和决策支持系统138。额外地或者备选地，一个或多个处理器运行由载波、信号和/或其它非瞬态介质承载的一个或多个计算机可读指令。
图2图示了非限制性的方法。
应领会到，本文所描述的方法中的动作的顺序不是限制性的。因此，本文预期其它顺序。此外，可以省略一个或多个动作和/或可以包括一个或多个额外的动作。
在202，在i-DEB的递送期间对利用由i-DEB承载的化学治疗剂处理的感兴趣组织进行成像。
在204，生成光谱数据。
在206，根据光谱信号重建常规图像数据。
在208，根据光谱信号重建i-DEB的光谱图像数据。
在210，i-DEB的光谱图像数据任选地叠加在常规图像数据之上进行显示，从而提供视觉i-DEB分布和浓度信息。
在212，i-DEB分布定量信息基于i-DEB图像数据而被确定并且连同光谱和常规图像数据而被显示。
在214，i-DEB浓度定量信息基于i-DEB图像数据而被确定并且连同光谱和常规图像数据而被显示。
在216，任选地，可以生成并且呈现指示介入程序是否成功的信号和/或指示是否应该重复该介入程序的信号。
可以以编码或者嵌入于计算机可读存储介质上的计算机可读指令的方式来实现上述内容的至少一部分，所述计算机指令在由(一个或多个)计算机处理器运行时使所述(一个或多个)处理器执行所描述的动作。额外地或备选地，计算机可读指令中的至少一个由信号、载波或者其它瞬态介质承载。
已经参考优选的实施例描述了本发明。他人在阅读并且理解前述详细说明之后可以进行修改和变型。本发明旨在被理解为包括所有这样的修改和变型，只要其落入权利要求书或其等价方案的范围之内。
Claims (25)
1.一种成像系统(100)，包括：
辐射源(108)，其发射穿过检查区域和定位于所述检查区域中的感兴趣组织中的可成像药物洗脱珠的辐射；
光谱探测器阵列(110)，其探测穿过所述检查区域的辐射并且生成指示所述辐射的信号；
光谱处理电路(117)，其基于多个阈值(122)来光谱地解析所述信号；以及
重建器(128)，其基于光谱地解析的所述信号来生成对应于所述可成像药物洗脱珠的光谱体积图像数据。
2.根据权利要求1所述的成像系统，还包括：
显示器(132)，其中，所述成像系统经由所述显示器显示对应于所述可成像药物洗脱珠的所述光谱图像数据。
3.根据权利要求2所述的成像系统，其中，所述重建器基于所述信号来生成常规图像数据，并且所述成像系统显示常规图像数据与叠加于其上的所述光谱图像数据。
4.根据权利要求3所述的成像系统，其中，所述可成像药物洗脱珠的显著性在所述光谱图像数据中相对于所述常规图像数据更大。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的成像系统，还包括：
材料分布定量器(134)，其基于所述光谱图像数据来生成表示X射线不透明材料的分布并且因此表示所述感兴趣组织中的所述可成像药物洗脱珠的分布的定量值，其中，所述成像系统显示表示所述感兴趣组织中的所述可成像药物洗脱珠的所述分布的定量值。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的成像系统，还包括：
材料浓度定量器(136)，其基于所述光谱图像数据来生成作为时间的函数的表示所述X射线不透明材料的浓度并且因此表示所述感兴趣组织中的所述可成像药物洗脱珠的浓度的定量值，其中，所述成像系统显示表示所述感兴趣组织中的所述可成像药物洗脱珠的所述浓度的定量值。
7.根据权利要求5至6中的任一项所述的成像系统，还包括：
决策支持系统(138)，其接收表示所述分布的定量值或者表示所述浓度的定量值中的至少一个和实际应用的剂量，将接收到定量信息与所述实际应用的剂量的信息相关，并且显示指示所述相关的数据。
8.根据权利要求7所述的成像系统，其中，所述决策支持系统接收表示所述分布的定量值或者表示所述浓度的定量值中的至少一个和剂量规划，将接收到的定量信息与所述剂量平面进行比较，并且显示指示差异的数据。
9.根据权利要求5至8中的任一项所述的成像系统，所述决策支持系统包括：
推荐器(142)，其评价所述定量值并且基于所述定量值来生成针对所述可成像药物洗脱珠程序的确认信号或者推荐信号中的至少一个。
10.根据权利要求9所述的成像系统，其中，所述确认信号指示介入程序是成功的。
11.根据权利要求9至10中的任一项所述的成像系统，其中，所述推荐信号指示应该重复所述介入程序。
12.一种方法，包括：
生成对应于感兴趣组织和所述感兴趣组织中的可成像药物洗脱珠的X射线不透明材料的光谱图像数据；并且
显示所述光谱图像数据。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括：
生成对应于所述感兴趣组织的常规图像数据；并且
显示所述常规图像数据与叠加在其上的所述光谱图像数据。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述可成像药物洗脱珠的显著性在所述光谱图像数据中相对于所述常规图像数据更大。
15.根据权利要求12至14中的任一项所述的方法，还包括：
确定X射线不透明材料的造影剂分布并且因此确定所述感兴趣组织中的所述可成像药物洗脱珠的造影剂分布；以及
显示所述造影剂分布与所述光谱图像数据。
16.根据权利要求12至15中的任一项所述的方法，还包括：
确定X射线不透明材料的造影剂浓度并且因此确定所述感兴趣组织中的所述可成像药物洗脱珠的造影剂浓度；并且
显示所述造影剂浓度与所述光谱图像数据。
17.根据权利要求15至16中的任一项所述的方法，还包括：
鉴于剂量平面或者所应用的剂量中的至少一个来评价所述分布或者所述浓度中的至少一个；并且
基于所述评价的结果来生成并且呈现行动步骤。
18.根据权利要求15至17中的任一项所述的方法，还包括：
鉴于剂量平面或者所应用的剂量中的至少一个来评价所述分布或者所述浓度中的至少一个；并且
生成并且呈现指示所应用的剂量的有效性的信息。
19.一种利用计算机可读指令编码的计算机可读存储介质，所述计算机可读指令在由处理器运行时令所述处理器：基于造影剂的光谱图像数据来生成并且显示对应于可成像药物洗脱珠的X射线不透明材料的定量信息。
20.根据权利要求19所述的计算机可读存储介质，其中，所述定量信息包括所述X射线不透明材料的浓度或者所述X射线不透明材料的分布中的至少一个。
21.根据权利要求19至20中的任一项所述的计算机可读存储介质，其中，所述指令在由处理器运行时还令所述处理器：将所述定量信息与程序规划进行比较并且基于所述比较的结果来推荐针对所述程序的行动步骤。
22.根据权利要求21所述的计算机可读存储介质，其中，所述行动步骤包括应用更多的可成像药物洗脱珠。
23.根据权利要求21所述的计算机可读存储介质，其中，所述比较指示所述程序是成功的，并且所述指令在由处理器运行时还令所述处理器：呈现指示程序成功的信息。
24.根据权利要求21所述的计算机可读存储介质，其中，所述指令在由处理器运行时还令所述处理器：将所述定量信息与实际应用的剂量相关。
25.根据权利要求21所述的计算机可读存储介质，其中，所述指令在由处理器运行时还令所述处理器：校准所述定量信息与所述实际应用的剂量。
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