CN105492919A - 组合式mri pet成像 - Google Patents

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Abstract

进行对由氨基质子转移MRI图像数据与18F-FLT、11C-MET或18F-FDG？PET图像数据限定的对应的图像位置的图像值的组合使用。所述组合使用可以包括：针对组合的PET与氨基质子转移MRI图像值计算多模态异质性，在对氨基质子转移图像数据的处理和/或显示期间使用PET图像数据来区分不同的图像位置，以及基于从所述氨基质子转移MRI和/或PET图像导出的值的组合的组织归类。

Description

组合式MRI PET成像
技术领域
本发明涉及PET-MRI的领域。本发明也涉及用于MRI成像的计算机程序以及MRI成像系统和方法。本发明尤其涉及出于评估处置响应的目的的MRI成像，特别是用于针对肿瘤学和脑卒中的处置方案中，以及针对适用于这些处置中的药品的药物发现中。
背景技术
Laymon等人在发表于MagneticResonanceImaging，2012年11月；30(9):1268-78中的题为“Combinedimagingbiomarkersfortherapyevaluationinglioblastomamultiforme:correlatingsodiumMRIandF-18FLTPETonavoxel-wisebasis”的文章中描述了一种多模态磁共振成像(MRI)与正电子发射断层摄影(PET)。
Laymon等人研究了对对癌症处置的响应的评估。Laymon等人使用NaMRI图像和例如18F-FLT(带有氟的18F同位素的氟胸苷)获得的PET图像。Laymon等人报道，两种模态可以提供有关肿瘤进展和响应的互补的信息。此外，Laymon使用3T结构MRI扫描作为基线，用于配准NaMRI与PET图像。
常规地，18F-FLT或诸如18F-FDG(带有18F同位素的氟脱氧葡萄糖)的另一种PET示踪剂被用于肿瘤学处置规划。在增殖细胞中，上调DNA合成需要增加量的胸苷，这在某些细胞类型中显露出18F-FLT。此外，18FFLT成像在某些肿瘤中示出增殖的瘤内异质性，以与预测的化疗反应相关(JNuclMed2012；53(增补1):387)。
FDG是在细胞中累积的葡萄糖。尽管其带有18F的版本通常借助于PET来探测，但Rivlin等人已经提出FDG或非氟化合物2DG(脱氧葡萄糖)也能够借助于化学交换相关的饱和转移MRI(CEST-MRI)来探测。参见Proc.Intl.Soc.Mag.Reson.Med.21(2013)第425页中的“Chemicalexchangesaturationtransfer(CEST)MRIof2DGandFDGasatoolformolecularimagingoftumorsandmetastases”。
然而，针对利用CESTMRI对DG的探测所需要的体内示踪剂浓度可能达到毒性水平。PET扫描是给人压力的，因为它们涉及放射性。这些扫描中使用的18F-FLT和18-FDG可能使患者暴露于辐射毒性。因此合乎期望的是仅施予有限的量。
另外，美国专利申请US2009/0324035公开了一种用于组合多个二元聚类图的方法。每个聚类图表示例如来自MR-BOLD、PET或CEST_MR数据的特征信息。每个聚类被分配可靠性因数。二元聚类图的信息被组合成单一聚类图，并且可靠性因数被分配到该单一聚类图。
发明内容
目标之一是提供一种用于利用PET-MRI对细胞增殖的改进的探测、定位和表征的方法。
提供一种具有用于可编程图像处理系统的指令的计算机程序产品，所述计算机程序产品在由所述可编程图像处理系统运行时，将使所述可编程图像处理系统执行以下步骤：
-获得氨基质子转移MRI图像数据；
-获得18F-FLT、11C-MET、或18F-FDGPET图像数据；
-进行对由所述氨基质子转移MRI图像数据和所述PET图像数据限定的在对应图像位置处的图像值的组合使用。所述计算机程序产品可以包括用于所述图像处理系统的包含所述指令的机器可读介质，例如光盘或磁盘，或半导体存储器，例如非易失性半导体存储器。为了进行对所述氨基质子转移MRI图像数据以及18F-FLT、11C-MET或18F-FDGPET图像数据的组合使用，氨基质子转移MRI与18F-FLT、11C-MET或18F-FDGPET图像可以被配准，即可以确定将图像空间中的表示对象中的相同位置的位置映射到彼此的映射图。
优选地，进行对所述氨基质子转移(APT)-MRI图像数据和所述PET图像数据的组合使用以重建多模态图像，在其中图像数据被组合，在于所述多模态图像的所述图像值取决于所述APT-MRI图像数据和所述PET图像数据两者。该多模态图像可以具有这样的图像值：使得颜色还原或对比度还原取决于所述APT-MRI图像数据和所述PET图像数据中的每个的所述图像值。例如，对例如APT-MRI图像的颜色或对比度还原是在所述PET-图像的图像值的基础上被调整的。在另一实施方式中，局部一致性估计是在所述APT-MRI图像和所述PET图像两者的图像值的基础上进行的。例如多模态图像可以具有向量值的图像值，在多模态图像中的每个图像位置处的向量具有所述APT-MRI数据的和所述PET-图像数据的图像值作为其分量。多模态异质性估计对应于对该向量在图像区中的位置出的值的一致性的测量的评价。在又另一实施方式中，在APT-MRI数据中的一个中的异质性估计可以在图像值的基础上得到改进，例如其对PET图像数据的一致性估计(反之亦然)。例如，在APT-MRI图像中的异质性估计可以在图像值的基础上被局部加权，例如其对PET-图像的局部异质性估计(反之亦然)。
对氨基质子转移MRI图像数据和利用18F-FLT、11C-MET或18F-FDGPET作为PET示踪剂(即利用个体化合物或它们的组合)的PET图像数据的组合使用提供了对细胞增殖的改进的探测、定位和表征。氨基质子转移MRI成像和PET成像两者主要感测与细胞内的活性相关的作用。氨基质子转移MRI成像和PET成像能够提供互补的信息，因为它们探测的是不同代谢途径上的活性。
提供氨基质子转移MRI成像系统是容易的，其以比PET成像更高的空间分辨率捕获图像。利用所描述的PET示踪剂的PET图像目前被认为是用于处置评估的黄金标准。当使用来自氨基质子转移MRI成像系统和PET成像系统的图像的组合时——其中氨基质子转移MRI成像系统以比PET成像系统更高的空间分辨率提供信息，PET图像能够被用于区分感兴趣区，并且氨基质子转移MRI图像数据能够被用于与该区分组合地提升空间分辨率。
在实施例中，基于得自PET图像在对应图像位置处的图像值，区分处理和/或显示针对氨基质子转移MRI图像的图像位置的数据。例如，可以利用取决于对应的PET图像数据的不同着色或对比度，或者选择性地仅在PET图像数据满足预定准则(例如对应的PET图像数据在预定范围内，例如在阈值以上)时，显示氨基质子转移MRI图像。作为另一范例，当从氨基质子转移MRI图像计算图像数据测量时，可以取决于PET图像数据不同程度地权重不同的图像位置。
组织异质性是用于处置评估的重要因数。已知从针对所描述的PET示踪剂的PET图像计算到的异质性度量能够提供对组织异质性的有用估计。氨基质子转移MRI图像可以提供对组织异质性的改进的估计，因为其具有更高的空间分辨率。在一个实施例中，使用PET图像和氨基质子转移MRI图像值作为多模态异质性计算中的不同模式来计算对多模态异质性的度量。可以计算向量图像值的图像中不均匀性，其中，每个图像位置具有一向量值，该向量值具有取决于氨基质子转移MRI图像值的向量分量以及得从PET图像导出的向量分量，其表示这些值针对相同位置的共同发生。作为另一范例，氨基质子转移MRI图像数据的不同图像区域对多模态异质性的测量的贡献可以取决于针对那些区域的PET图像数据，例如取决于PET图像一致性，被加权。
在实施例中，对图像区的归类基于取决于针对该图像位置和/或图像区的从氨基质子转移MRI导出的值和从PET图像导出的值两者的准则。因此用于处置评估的更为精致的归类是可能的。归类可以例如通过将得自氨基质子转移MRI和PET图像的值用作虚拟空间中的各自的坐标点来限定，归类取决于该点是否位于虚拟空间中已针对该类别预定义的区域内。在另外的实施例中，归类可以涉及个体地归类氨基质子转移MRI数据和PET数据，例如取决于它们是否在针对该类别定义的各自的值范围内，并基于个体归类的组合分配组合归类。因此，例如在显示局部组织归类的图像中能够使用更多类别，类别对应于个体归类的不同组合。作为另一范例，可以限定不同的类别范围，例如仅包含具有对氨基质子转移MRI图像和PET图像的预定个体归类的位置的类别。作为另一范例，类别范围可以被定义为包含在其中氨基质子转移MRI图像和PET图像中的至少一个具有预定个体归类的位置的类别。
在实施例中，PET图像可以被用于在氨基质子转移MRI图像中选择感兴趣区域，以供在对氨基质子转移MRI图像的处理中使用。图像处理系统可以被配置为接收例如图像位置的用户指示，并且图像处理系统可以被配置为选择这样的图像位置的区域，其包含所选择的图像位置以及具有与所选择的图像位置相似的PET图像数据(例如与在所选择图像位置处的PET图像数据的差异不大于阈值量的PET图像数据)的另外的图像位置，或者在其中在所选择的位置与另外的位置之间不存在图像数据边缘。在其他实施例中，图像处理系统可以无需用户输入地选择感兴趣区域，例如通过选择在其中图像数据满足预定准则的图像位置。
计算机程序产品可以被用于例如使用PET图像作为输入的氨基质子转移MRI成像系统中，或者被用于能够访问利用氨基质子转移MRI成像和PET成像获得的图像的工作站中。在实施例中，可以使用组合式PET-MRI扫描器。
所述计算机程序产品可以被用于PET-MRI成像方法中，包括：
-获得氨基质子转移MRI图像数据；
-获得18F-FLT、11C-MET或18F-FDGPET图像数据；
-进行对由所述氨基质子转移MRI图像数据和所述PET图像数据限定的在对应图像位置处的图像值的组合使用。针对每个氨基质子转移MRI扫描，可以执行对应的PET扫描，但这可以不是必须的。在实施例中，对对象的氨基质子转移MRI扫描是在连续处置步骤(例如辐射处置和/或化学处置)之间被执行的，并且与在(例如在相继的处置步骤之前的)单一处置阶段时获得的18F-FLT、11C-MET或18F-FDGPET数据组合使用。与来自不同阶段的氨基质子转移MRI扫描组合，在单一阶段获得的PET图像数据对于处置评估可以是足够的。以此方式，可以减少PET示踪剂的施予。
附图说明
参考以下附图，本发明的这些及其他目标和优点将从对示范性实施例的描述变得显而易见。
图1示出PET-MRI成像系统，
图2示出PET-MRI成像布置。
具体实施方式
图1示出了PET-MRI成像系统，包括用于形成对象10的图像的PET-MRI成像系统。PET-MRI成像系统包括MRI扫描器10、PET扫描器12、图像处理系统14和显示屏16。图像处理系统14被耦合到MRI扫描器10、PET扫描器12和显示屏16。图像处理系统14被配置为组合来自MRI扫描器和PET扫描器的MRI和PET图像。
MRI扫描器10被配置为执行对对象的氨基质子转移MRI。氨基质子转移MRI本身是已知的。氨基质子转移MRI包括通过利用射频(RF)电磁辐射辐照对象的样本区来选择性地使氨基质子饱和。这之后是对样本区的常规MRI成像，例如对大体积水分子的MRI成像，利用质子交换的效果得到在氨基的环境中减少量的可激发水质子。相比较使用特殊施予的CEST造影剂的化学交换相关的饱和转移(CEST)MRI，氨基质子饱和需要相对长的RF辐照。
MRI扫描器10可以包括常规的MRI扫描器子系统。常规的MRI扫描器包括被配置为在样本区中产生磁场的一个或多个梯度磁体、RF生成器、RF接收器、被耦合到RF生成器和RF接收器并且被配置为生成并从样本区接收RF场的RF发射天线、以及信号处理系统。后者可以为图像处理系统14的部分。为了执行氨基质子转移MRI，MRI扫描器10可以包括控制软件，所述控制软件被配置为：
-使MRI扫描器10生成处于氨基质子的共振频率的RF信号，
-引起MRI扫描器10使用RF功率与持续时间的组合，发射处于该共振频率的RF信号，该持续时间足以引起样本区中的饱和，并且随后
-使MRI扫描器10执行常规MRI成像，以确定作为样本区域中的位置的函数的对RF场的(水)质子响应。
水中的质子的共振频率和氨基质子中的两者都取决于磁场，但在任意给定磁场，氨基质子的共振频率相对于水质子位移。作为磁场的函数的位移的量本身是已知的，使得能够提前确定氨基质子共振频率，但任选地，可以动态地确定所需要的共振频率，例如通过在不同频率的饱和辐照之后测量水质子响应(该不同频率在包含氨基质子工作频率的范围内)，并基于那些响应来选择针对饱和的RF频率。频率可以被设置在这样的频率，针对该频率不同频率的响应指示最大响应。
饱和辐照可以被应用为RF脉冲或脉冲序列，具有例如在一至十秒之间的持续时间和例如在一至十微特斯拉之间的RF磁场幅度。
在优选的实施例中，使用差分氨基质子成像。这包括在通过以氨基质子的共振频率Fa的RF辐照进行饱和之后的第一MRI成像操作，以及在通过被调谐到频率Fb＝2*Fw-Fa的RF辐照进行饱和之后的第二MRI成像操作，其中Fw为水的质子的工作频率。在该实施例中，通过使借助于第一和第二MRI成像操作形成的图像的图像值相减，来形成APT-MRI图像。因此，移除或至少减少了非氨基质子的贡献。第一和第二MRI成像操作每个均可以以在它们的对应的饱和之后相同的时间延迟来执行。备选地，可以使用在有和没有以氨基质子共振频率的饱和时获得的MRI图像之间的差。
借助于饱和获得的MRI图像差可以通过将其图像值除以没有前面的饱和时获得的图像值而被归一化。
图2示意性地示出PET-MRI成像隧道布置。以符号的方式示出对象载体表面21。该布置包括磁体线圈20，第一和第二环形RF饱和线圈22a、22b，以及被同轴定位在第一与第二RF饱和线圈22a、22b之间的环形伽马射线探测器阵列26。此外还示出RF饱和信号生成器240、多路复用器242，以及被耦合在多路复用器242与RF饱和线圈22a、22b之间的第一和第二放大器244。多路复用器242被用于在用于饱和的RF辐射的施加期间，分别经由第一和第二放大器向饱和线圈22a、22b供应RF饱和之间切换。在共同待决的欧洲专利申请号13166255.3中描述了操作这样的APTMRI成像系统的方法，其不包括PET探测器。线圈是示意性地示出的。尽管线圈可以被卷绕为环形，但也可以使用其他形式，如在WO2011086512中描述的。
在实施例中，MRI扫描器被装备有用于RF辐照的多模式或多元件体积发射线圈，以及多个RF功率放大器，它们被重复性地并且以交替方式启用，以改善RF功率放大器性能的效率。在集成式PET-MRI系统中，这样的多元件体积发射线圈尤其有用，因为它们创建了间隙，用作从被调查对象的感兴趣区域到PET探测器的自由路径。
MRI扫描器10可以包括用于放大调谐RF信号的放大器或放大器系统。
作为备选的对比生成机制，电性质断层摄影或EPTMRI能够被独立地或与APTMRI采集集成地应用。该方法对MR图像的相位应用信号处理，以得到感兴趣区域的局部电导率(以西门子/米为单位)。
PET扫描器12可以被实施为常规PET扫描器。常规PET扫描器包括伽马射线探测器系统和信号处理系统。后者的部分或全部可以为图像处理系统14的部分。
PET扫描器12被配置为确定作为在样本区域中的位置的函数的伽马射线发射强度。在PET扫描中，探测来源于正电子-电子湮灭(其涉及从PET示踪剂发出的正电子)的伽马射线对。PET扫描器可以包括在对象周围的环中的伽马射线探测器的阵列，以及被耦合到伽马射线探测器的信号处理电路，信号处理电路被配置为探测来自不同探测器的基本上符合的伽马射线探测(基本上意味着在时间上相距不大于可通过扫描器中的正电子到不同探测器的行进距离上的差异得到解释的)。此外，PET扫描器的信号处理电路被配置为在对和/或探测计时中从探测到伽马射线探测器的位置确定位置信息。
在PET扫描之前，将PET示踪剂施予给对象。这可以通过例如口服，或者静脉方式来完成。在实施例中，18F-脱氧葡萄糖(18F-FLT)可以被用作PET示踪剂。已知该示踪剂用于脑部肿瘤PET研究。对癌症处置反应的肿瘤学处置规划与评估需要以高灵敏度和特异性地区分良性和恶性组织。区分可以基于对细胞增殖的探测。对细胞增殖的指示可以使用成像生物标记物来获得，例如18FFLT(氟代-3’-脱氧-3’L-氟胸苷)。上调DNA合成需要增殖细胞中增加量的胸苷，并且被用于DNA合成的胸苷补救途径中的18FFLT在磷酸化作用时被某些细胞类型中的TK1捕获。能够通过PET成像探测在其中发生该现象的细胞的位置。此外，18FFLTPET成像示出在某些肿瘤中增殖的肿瘤内异质性，以与预测的化疗反应进行相关(JNuclMed2012；53(增补1):387)。
可以注意到，18FFLT并非在全部细胞类型中都被捕获。例如参见E.T.McKinley等人的Limitsof[18F]-FLTPETasaBiomarkerofProliferationinOncology(PLOSONE第8卷第3期，e58938)。
18FFLTPET得到与由APTMRI提供的信息互补的信息。
已知，除其他以外，APTMRI图像也指示细胞内的过程。这可以与常规的MRI技术相对照，常规的MRI技术大多探测细胞以外的水的质子，例如为与水肿或坏死相关联的肿瘤的形式。相反，APTMRI图像示出与染色体复制相关联的蛋白质产生的位置，以及因此细胞复制活动。
利用18F-FLT获得的PET图像指示核糖体活性。已知18F-FLTPET图像也指示细胞复制活动的位置。在其他实施例中，可以使用11C-MET或18F-FDG，或者18F-FLT、11C-MET或18F-FDG中的两种或更多种的组合。这些中的每种都是本身已知的PET示踪剂。在下文中，11C-MET、18F-FDG或它们的组合或与18F-FLT的组合可以代替18F-FLT。通过MRI和PET获得的图像可以为三维图像。在备选的实施例中，可以使用二维图像，例如切片的或投影的图像。
针对PET图像，已知使用图像处理评价肿瘤或肿瘤的部分的异质性。异质性表征PET图像值在肿瘤或肿瘤的部分内的变化的方面。对PET图像或图像部分的图像值的不均匀性的许多度量显示肿瘤或肿瘤的部分本身是已知的。针对响应评估，这样的不均匀性指标包括许多非空间分辨的度量，例如变异系数(CV)、偏态、峰态、或信号强度分布的熵；以及局域化度量，例如灰度共生矩阵及其组成，例如不相似性和同质性。Willaime等人在发表于Phys.Med.Biol.58(2013)187–203的题为“Quantificationofintra-tumourcellproliferationheterogeneityusingimagingdescriptorsof18Ffluorothymidine-positronemissiontomography”的文章中描述了这样的度量的应用。Willaime等人列表并评价了一套备用描述符，用作在对PET图像的纹理分析中对异质性的度量(参见Williame等人表2，通过引用将其并入本文)。
为了进行对氨基质子转移MRI图像数据与18F-FLT、11C-MET或18F-FDGPET图像数据的组合使用，可以配准氨基质子转移MRI与18F-FLT、11C-MET或18F-FDGPET图像，即可以确定将表示对象中的相位位置的图像空间中的位置映射到彼此的图。
MRI扫描器10具有比PET扫描器12更高的空间分辨率。大体上，由于MRI成像数据的更高的信噪比，利用MRI比利用PET更容易提供较高的分辨率。这对于APTMRI也是一样。这使得使用APTMRI图像的增加的空间分辨率，有可能实现对肿瘤异质性的更可靠的评价，而PET异质性度量一般受部分体积效应连累。在实施例中，图像处理系统14可以被配置为上采样PET图像，以便使PET和APTMRI图像的图像位置(像素或体素)的数目相等，但在该情况中，APTMRI图像与PET图像的相比具有身体相关内容的更宽的空间频率带宽。
当氨基质子转移MRI和PET图像具有对对象中的位置的不同采样网格时，可以借助于插值来对图像中的一个或多个进行重采样，以实现像素到像素或体素到体素的配准。备选地，配准可以仅限定相对于另一图像中的那些在一个图像中的像素/体素的位置，实现通过插值针对另一图像中的对应位置的图像值的确定，或取被映射到另一图像中包括对应位置的区域的像素/体素的图像值，等。以任意这样的方式从针对这样的对应位置的图像值导出的信息将被称为互配准图像信息。
图像处理系统14可以被配置为以许多方式中的一种或多种，组合来自APTMRI和PET图像的互配准图像信息。
在第一实施例中，图像处理系统14可以被配置为将PET图像用作用于选择APTMRI图像中的图像位置的选择器。选择可以是对APTMRI图像的评价的部分。例如，图像处理系统14使用基于PET图像的选择，从APT-MRI图像选择图像处理系统14将使用于评价的图像位置。选择可以采取由图像处理系统14以区分取决于PET图像值的图像位置的方式，对APTMRI图像的显示的控制的形式。例如，图像处理系统14可以取决于针对图像位置的PET图像值是否在预定范围内，不同方式地(或完全不同地)显示针对该图像位置的APTMRI图像值。
在第二实施例中，图像处理系统14可以被配置为将PET图像和APTMRI图像一起用于选择图像区域。当针对PET图像和APTMRI图像个体地限定各自的预定图像值范围时，可以取决于PET图像和APTMRI图像是否在预定范围内，区分四种类别的图像位置。得到的类型的类别包括：在其中图像位置的两个图像值都在对应范围内的类别，以及在其中图像位置的图像值中的至少一个在对应范围内的类别。其他类型的类比包括针对在二维标绘图中各自的区，利用具有分别针对PET和APTMRI图像得到的坐标的点而限定的类别。在该情况中，可以根据标绘图中的位置，取决于PET和APTMRI图像数据来分配类别。利用针对PET图像和APTMRI图像的个体图像值范围获得的四种提及的类别对应于这样的标绘图中的矩形区，但可以限定对应于其他形状的区的其他类别。
图像处理系统14可以被配置为生成指示每个图像位置的类别的图像。如在第一实施例的情况中，所选择的图像区域可以被用作对APTMRI图像的评价和/或对APTMRI图像的显示的控制的部分的部分。图像处理系统14可以被配置为使用针对高/低PETFLT和高/低APT-MRI图像值的预定义阈值来执行组合式FLT和APT归类。在示范性实施例中，这些阈值为针对FLTPET为2.3的平均标准化摄取值(SUV)，以及在为3T的磁场时利用在2秒期间的饱和在没有饱和转移时水信号的为3％的APTMRI信号改变。然而，可以使用其他阈值。图像处理系统14可以提供对阈值的用户控制的设置。
在第三实施例中，图像处理系统14可以被配置为评价多模态异质性，即多模态PET+APTMRI图像的不均匀性。针对每个图像位置，PET和APTMRI图像可以被视为提供图像数据的向量，其中，向量分量分别为针对该位置的PET和APTMRI图像值，或它们的组合。对多模态异质性的评价对应于对该向量的值在图像区中的位置处的异质性的度量的评价。
在实施例中，图像处理系统14对APTMRI数据以及EPTMRI数据应用如由Willaime等人描述的直方图分析方法，以计算对肿瘤异质性的度量，用于对肿瘤异质性的量化和评价。
在另一实施例中，限定预定的值范围，例如关于下限阈值，或下限和上限阈值，并且图像处理系统14被配置为从对在预定范围内的图像位置的计数计算体积。备选地，图像处理系统14可以利用对具有等于或高于下限阈值的图像值的图像位置的计数，作为下限阈值的函数，计算累积强度-体积直方图。
在另一实施例中，图像处理系统14被配置为计算针对两个选定对比机制的累积强度体积的比率，如APT与EPT，或者APT与扩散MRIADC值，或者EPT与区域灌注血体积，等等。
在另一实施例中，图像处理系统14共配准PET与MR图像，选择感兴趣区域，并在所选择的感兴趣区域中选择性地计算对APT或EPTMRI图像的异质性度量。图像处理系统14可以被配置为基于用户交互和/或基于针对PET图像值的阈值来选择感兴趣区域。
在另一实施例中，图像处理系统14被配置为应用聚类分析，以选择性地生成并显示例如从在预定义范例的值内的18FFLT信号强度生成的与例如预定义的一套增强百分数的APT图像的重叠图像。可以利用高FLT、高APT；低FLT、高APT；低FLT、低APT；以及高FLT、低APT生成四个图像。聚类分析可以包括对图像值是否在预定范围内的确定。但备选地可以使用其他已知的聚类分析技术，例如基于直方图、区域生长的技术等等。
当APTMRI和PET图像显示肿瘤的APTMRI与PET图像相关时，这指示APTMRI图像适合于对均匀性的计算并监测处置反应。这能够被用于避免APTMRI的太宽泛的探测。图像处理系统14计算对来自MRI扫描器10的APTMRI图像或其部分的图像值的均匀性的度量。由于对图像的均匀性的测量基于来自MRI扫描器10的具有比来自PET扫描器12的PET图像更高的空间分辨率的APTMRI图像，因此使得对均匀性的测量的更可靠的值成为可能，这使得与单独的PET图像的情况中相比，对均匀性的更多不同的度量适用于处置评估。
在实施例中，图像处理系统14可以被配置为计算针对APT-MRI图像位置中的多个块的均匀性的度量，并且图像处理系统14可以被配置为形成并显示异质性图像，其表示对在不同位置处的均匀性的度量的值。
在实施例中，图像处理系统14可以被配置为使用从PET图像导出的位置相关的数据，例如强度，作为图像中的位置的函数，调制对来自APT-MRI图像的异质性图像的显示。例如，在实施例中，图像处理系统14可以被配置为将从PET图像导出的位置相关的数据与阈值进行比较，并通过取决于比较，在对应于与来自PET图像的数据相关联的位置的图像位置处启用或禁用对异质性图像的显示来执行调制。其他形式的调制可以包括取决于来自PET图像的数据的更多分级的幅度调制。
在实施例中，图像处理系统14可以被配置为从PET图像计算对均匀性的另外的度量，例如针对各自的块的多个这样的值，并且图像处理系统14可以被配置为显示组合的图像，其具有基于针对PET和APT-MR图像度量异质性的值的图像值。图像处理系统14可以被配置为，例如通过插值，将具有从PET图像获得的对异质性的测量的值的图像的分辨率的等级提升到具有从APT-MRI图像获得的对异质性的测量的值的图像的分辨率，并组合针对这些图像中对应位置的值以形成组合的图像。
在实施例中，图像处理系统14被配置为针对来自APTMRI图像和PET图像的对应区域计算对异质性的测量的值。在实施例中，图像处理系统14被配置为生成并显示对PET图像值的异质性的度量的值对APR-MRI图像值的那些的标绘图。图像处理系统14可以被配置为显示另外的标绘图，在其中相对于对MRI对比(例如扩散ADC、FA、峰态、光谱学胆碱水平)的异质性的度量的值，标绘对PET图像值或APT-MRI图像值的异质性的度量的值。
当和/或在其中APT-MRI图像呈现与18F-FLTPET图像的相关性时，这确保肿瘤为能够被APT-MRI探测到的类型。在该情况中，能够使用APT-MRI图像执行评估，没有在各自的处置步骤之后额外的18F-FLTPET扫描的负担。在实施例中，图像处理系统14被配置为对来自MRI扫描器10的MRI图像应用异质性计算。
在实施例中，18F-FLTPET被用于在处置步骤之前的第一阶段形成PET图像，并且APTMRI被用于在处置步骤之前的该阶段形成APT-MRI，并且在处置步骤之后的另外的APT-MRI图像，或多个APT-MRI图像——每个均在一连串处置步骤中各自的处置步骤之后。在这里，处置步骤可以为放疗和/或化疗步骤。第一阶段可以为在治疗的全部处置步骤之前的阶段，或者其可以为在连续处置步骤之间的中间阶段。
在实施例中，图像处理系统14被配置为导出针对APTMRI的纹理分析指数的值，或基于基于PET图像强度MRI分析处置前和处置后的组合指标的值，并在参数化响应图中标绘这些值。在这样的图中，(来自可以为体素或像素的图像位置的)每图像位置处置前值被标绘在x轴上，并且每图像位置处置后值被标绘在y轴上。远离正交的轴的值指示具有该值的大的改变的图像位置。基于针对对比度中的一个(例如APTMRI或EPTMRI)的该改变准则，图像处理系统14可以在具有改变的参数值的图像位置处，或在不显示信号改变的图像位置处，执行针对其他对比度(例如18FFLT值)的纹理分析或体积分数分析。这样的分析从例如响应或不响应的体素中的18FFLT选择性地示出细胞增殖。
当在第一阶段获得的APT-MRI图像呈现与18F-FLTPET图像的相关性时，这确保肿瘤是能够被APT-MRI探测到的类型。在该情况中，能够使用APT-MRI图像执行评估，而没有在各自的处置步骤之后额外的18F-FLTPET扫描的负担。
在实施例中，PET扫描器12可以与MRI扫描器10分开。在该实施例中，PET扫描器12可以被配置为将18F-FLTPET图像数据传输到图像处理系统14，以供在处理APTMRI图像时使用。
在另一实施例中，使用组合式APTMRI/PET系统，包括在对象在扫描器中的相同位置中时两者都能够执行测量的MRI/PET扫描器。实现这样的测量的组合式PET-MRI扫描器的设计本身是已知的。更优选地，使用APTMRI/PET系统，其能够基本上同时地执行PET和MRI测量。这有助于PET与MRI图像的配准。备选地，使用MRI/PET系统，对对象的PET和MRI扫描是在对象处于各自不同的位置时执行的。在该情况中，图像处理系统14可以被配置为在对它们的组合之前，配准PET和MRI图像。
在实施例中，图像处理系统14被配置为组合来自MRI扫描器190和PET扫描器12的经配准的MRI和PET图像。可以使用一些组合方法中的任一种。例如，图像处理系统14可以被配置为探测在APT-MRI和PET信号超过各自阈值处的样本区域在APT-MRI和/或PET图像中的位置，并形成具有挑选出在其中是这样的位置的图像值的组合图像。图像处理系统14可以引起所组合的图像被显示在显示屏16上。在另外的实施例中，图像处理系统14可以使用所组合的图像，通过根据APT-MRI和/或PET信号是否超过各自的值加权针对图像位置所测量的性质，评价图像区内的性质。在其他实施例中，可以以其他方式组合APT-MRI和PET信号，例如通过取决于针对所组合的图像中的每个图像位置的APT-MRI信号，控制该图像位置的亮度通道，并取决于针对该图像位置的PET信号控制色饱和度通道，或者组合在该图像位置处的信号的任意其他方式。在另一实施例中，图像处理系统14可以被配置为计算在PET图像与APT-MRI图像之间的差图像，并显示表示该差的图像。
代替将个体APT-MRI图像与PET图像组合，可以将APT-MRI图像之间的不同图像与PET图像组合。尽管在与PET图像信息的组合中已示出用于评价异质性的图像处理操作对APT-MRI的应用，但应当认识到，这样的图像处理操作对APT-MRI的应用在不与PET图像信息的使用组合时，也可以得到有用信息。
根据另一方面，可以代替所描述的APT-MRI的使用或与APT-MRI组合地使用EPTMRI成像，以形成组合的APT-EPTMRI图像，用于代替所描述的APT-MRI的使用。
本领域技术人员在实践要求保护的发明时，通过研究附图、公开内容和权利要求，能够理解并实现对所公开实施例的其他变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以完成权利要求中记载的几个项目的功能。尽管在互不相同的从属权利要求中记载了特定措施，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。计算机程序可以被存储/分布在合适的介质上，例如与其他硬件一起或作为其他硬件的部分供应的光学存储介质或固态介质，但也可以被分布为其他形式，例如经由互联网或者其他有线或无线电信系统。权利要求中的任意附图标记均不应当被解释为对范围的限制。

Claims (13)

1.一种具有用于可编程图像处理系统的指令的计算机程序产品，所述计算机程序产品在由所述可编程图像处理系统运行时，将使所述可编程图像处理系统执行以下步骤：
-获得氨基质子转移MRI图像数据；
-获得18F-FLT、11C-MET、或18F-FDGPET图像数据；
-进行对由所述氨基质子转移MRI图像数据和所述PET图像数据限定的在对应图像位置处的图像值的组合使用。
2.根据权利要求1所述的计算机程序产品，其中，所述指令被配置为使所述可编程图像处理系统通过评价对共同发生的氨基质子转移MRI和PET图像值的多模态异质性的度量来进行对所述图像值的所述组合使用。
3.根据权利要求1所述的计算机程序产品，其中，所述指令被配置为使所述可编程图像处理系统在对所述氨基质子图像的图像处理和/或图像显示中进行对所述图像值的所述组合使用，其中，针对所述氨基质子图像的图像位置的数据基于从所述PET图像导出的在所述对应图像位置处的图像值而被区别地处理和/或显示。
4.根据权利要求3所述的计算机程序产品，其中，所述指令被配置为使所述可编程图像处理系统基于从所述氨基质子转移MRI和PET图像导出的针对图像位置和/或图像区的值的共同发生，将组合归类分配到所述氨基质子转移MRI和/或PET图像数据中的所述图像位置和/或图像区。
5.根据权利要求4所述的计算机程序产品，其中，所述指令被配置为使所述可编程图像处理系统：
-基于针对所述数据图像位置和/或图像区的所述氨基质子转移MRI数据，将第一归类分配到所述图像位置和/或图像区；
-基于针对所述数据图像位置和/或图像区的所述PET图像数据，将第二归类分配到图像位置和/或图像区；
-基于所述第一归类与所述第二归类的组合，分配另外的归类。
6.根据权利要求3所述的计算机程序产品，其中，所述指令被配置为使所述可编程图像处理系统：
-基于所述PET图像的所述值，选择感兴趣区域图像；
-在所选择的感兴趣区域中选择性地计算所述APTMRI图像的异质性度量。
7.根据权利要求3所述的计算机程序产品，其中，所述指令被配置为使所述可编程图像处理系统基于在示出所述PET图像的显示屏上接收到的用户指示和/或基于针对PET图像值的阈值来选择所述感兴趣区域。
8.一种PET-MRI成像系统，其包括被编程有根据前述权利要求中的任一项所述的计算机程序产品的图像处理系统。
9.根据权利要求8所述的PET-MRI成像系统，包括被耦合到所述图像处理系统的氨基质子转移MRI成像系统。
10.根据权利要求8所述的PET-MRI成像系统，包括被耦合到所述图像处理系统的PET成像系统，其用于提供所述18F-FLT、11C-MET或18F-FDGPET图像数据。
11.一种PET-MRI成像方法，包括：
-获得氨基质子转移MRI图像数据；
-获得18F-FLT、11C-MET或18F-FDGPET图像数据；
-进行对由所述氨基质子转移MRI图像数据和所述PET图像数据限定的在对应图像位置处的图像值的组合使用。
12.根据权利要求11所述的PET-MRI成像方法，包括：
-在对对象的治疗的各自步骤之间的阶段，执行对所述对象的各自氨基质子转移MRI扫描；
-将从所述各自氨基质子转移MRI扫描导出的图像中的每个与所述18F-FLT、11C-MET或18F-FDGPET图像组合。
13.根据权利要求11所述的PET-MRI成像方法，包括：
-向对象施予选自以下组中的PET示踪剂：18F-FLT、11C-MET和18F-FDG以及它们的组合；
-执行对所述对象中的样本区域的PET扫描以形成所述PET图像。
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