CN107243093B - 一种灌注处理的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种灌注处理的方法及装置，涉及图像处理技术领域，能够校正纵向弛豫T1效应对灌注参数运算的影响。该方法包括获取灌注模型；根据纵向弛豫T1效应、横向弛豫T2/T2*效应，确定所述灌注模型中，血管外细胞外间质中造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量的系数取值范围；根据所述灌注模型的卷积函数，得到目标函数，根据所述系数取值范围对所述目标函数进行拟合运算，确定灌注参数。本发明实施例提供的技术方案适用于DSC‑PWI成像中灌注参数的运算过程。

Description

一种灌注处理的方法及装置
【技术领域】
本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种灌注处理的方法及装置。
【背景技术】
在脑肿瘤及脑缺血等疾病的诊断和治疗中，动态磁敏感增强灌注成像(DynamicSusceptibility Contrast Perfusion Weighted Imaging,DSC-PWI)是目前常用于临床的磁共振灌注成像技术之一。DSC-PWI是基于横向弛豫T2/T2*的成像技术，其典型的成像方式是向人体团注造影剂，对选定区域组织采集多个时间点的动态图像以记录该组织中造影剂浓度变化观测值，并根据人体生理及成像情况对该组织中造影剂浓度变化观测值进行建模，然后通过去卷积法运算微循环的灌注参数以诊断病情。
在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：
由于脑肿瘤组织的血脑屏障常受损不完整，因此在DSC-PWI成像中泄漏入血管外细胞外间质中的造影剂容易导致纵向弛豫T1效应增强。而纵向弛豫T1效应对观测信号的影响与横向弛豫T2/T2*效应相反，因此在基于横向弛豫T2/T2*的成像技术对选定检测组织的造影剂浓度变化观测值进行建模的情况下，灌注参数的准确性无法保证。
【发明内容】
有鉴于此，本发明实施例提供了一种灌注处理的方法及装置，基于血脑屏障不完整时DSC-PWI成像对观测信号的影响，根据纵向弛豫T1效应、横向弛豫T2/T2*效应，确定血管外细胞外间质中造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量的系数取值范围，可以基于确定的系数取值范围对灌注模型进行拟合运算，保证灌注参数的准确性。
一方面，本发明实施例提供一种灌注处理的方法，所述方法包括：
获取灌注模型；
根据纵向弛豫T1效应、横向弛豫T2/T2*效应，确定所述灌注模型中，血管外细胞外间质中造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量的系数取值范围；
根据所述灌注模型的卷积函数，得到目标函数，根据所述系数取值范围对所述目标函数进行拟合运算，确定灌注参数。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述根据纵向弛豫T1效应、横向弛豫T2/T2*效应，确定所述灌注模型中，血管外细胞外间质中造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量的系数取值范围，包括：
当横向弛豫T2/T2*效应大于纵向弛豫T1效应时，确定所述系数取值为1；
当纵向弛豫T1效应大于横向弛豫T2/T2*效应时，确定所述系数取值为-1。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述根据所述灌注模型的卷积函数，得到目标函数，根据所述系数取值范围对所述目标函数进行拟合运算，确定灌注参数，包括：
通过第一指定数学方法对所述灌注模型的卷积函数进行运算，得到所述目标函数，所述卷积函数为造影剂在检测组织中的时间浓度曲线与造影剂的动脉输入浓度曲线的关系函数，所述目标函数为造影剂的时间浓度观测曲线与造影剂的时间浓度模型曲线的关系函数；
通过第二指定数学方法对所述目标函数进行拟合运算，确定灌注参数。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述灌注模型包括修正后的绝热近似的组织均一模型，所述修正后的绝热近似的组织均一模型为：
Figure BDA0001315281800000031
其中，RDSC(t)表示在0时瞬时注入单位量的造影剂后，残留在检测组织中的造影剂浓度随时间的变化；Tc表示检测组织中造影剂的平均通过时间；t表示采样时间；E表示提取系数，0≤E＜1；kep表示造影剂的泄漏速率常数；e表示自然常数；θ(t)表示阶跃函数；θ(Tc-t)表示血管内造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量；
Figure BDA0001315281800000032
表示血管外细胞外间质中造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量；PE为血管外细胞外间质中造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量的系数。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，当所述灌注模型为修正后的绝热近似的组织均一模型时，所述灌注模型的卷积函数为：
Figure BDA0001315281800000033
其中，BF表示血流量；Ct(t)表示造影剂在检测组织中的时间浓度曲线；Ca(t)表示造影剂的动脉输入浓度曲线。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述第一指定数学方法包括最小二乘法，则通过最小二乘法对所述灌注模型的卷积函数进行运算，得到的目标函数为：
Figure BDA0001315281800000034
其中，p表示待拟合参数BF、E、Tc、PE；ti表示离散的采样时间点；Ctiss(ti)表示检测组织中造影剂的时间浓度观测曲线；
Figure BDA0001315281800000035
表示检测组织中造影剂的时间浓度模型曲线。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述灌注模型包括修正后的双室模型，所述修正后的双室模型为：
Figure BDA0001315281800000041
其中，RDSC(t)表示在0时瞬时注入单位量的造影剂后，残留在检测组织中的造影剂浓度随时间的变化；t表示采样时间；Vb表示血管体积值；Ktrans表示体积传递常数；Kep＝Ktrans/Ve，Ve表示血管外细胞外间质的体积值；e表示自然常数；δ(t)表示脉冲函数；Vbδ(t)表示血管内造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量；
Figure BDA0001315281800000042
表示血管外细胞外间质中造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量；PE为血管外细胞外间质中造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量的系数。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，当所述灌注模型为修正后的双室模型，所述灌注模型的卷积函数为：
Figure BDA0001315281800000043
其中，所述卷积函数为造影剂在检测组织中的时间浓度曲线与造影剂的动脉输入浓度曲线的关系函数；Ct(t)表示造影剂在检测组织中的时间浓度曲线；Ca(t)表示造影剂的动脉输入浓度曲线；t表示采样时间；Vb表示血管体积值；Ktrans表示体积传递常数；Kep＝Ktrans/Ve，Ve表示血管外细胞外间质的体积值；e表示自然常数；Vb×Ca(t)表示血管内造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量；
Figure BDA0001315281800000044
表示血管外细胞外间质中造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量；PE为血管外细胞外间质中造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量的系数。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述第一指定数学方法包括最小二乘法，则通过最小二乘法对灌注模型的卷积函数进行运算，得到的目标函数为：
Figure BDA0001315281800000045
其中，p表示待拟合参数Ktrans、Kep、Vb、PE；ti表示离散的采样时间点；Ctiss(ti)表示检测组织中造影剂的时间浓度观测曲线；
Figure BDA0001315281800000051
表示检测组织中造影剂的时间浓度模型曲线。
另一方面，本发明实施例提供一种灌注处理的装置，所述装置包括处理器以及存储器；所述存储器用于存储指令，所述指令被所述处理器执行时，导致所述装置实现如上所述的方法。
本发明实施例提供了一种灌注处理的方法及装置，根据纵向弛豫T1效应、横向弛豫T2/T2*效应，确定灌注模型中，血管外细胞外间质中造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量的系数取值范围，可以基于确定的系数取值范围对灌注模型进行运算，保证灌注参数的准确性。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例提供的一种灌注处理的方法流程图；
图2是本发明实施例提供的另一种灌注处理的方法流程图；
图3是本发明实施例提供的另一种灌注处理的方法流程图；
图4是本发明实施例提供的另一种灌注处理的方法流程图；
图5a是本发明实施例提供的一种脑肿瘤运算结果的示意图；
图5b是本发明实施例提供的另一种脑肿瘤运算结果的示意图；
图6是本发明实施例提供的一种灌注处理装置的组成框图；
图7是本发明实施例提供的另一种灌注处理装置的组成框图；
图8是本发明实施例提供的一种灌注处理的实体装置图。
【具体实施方式】
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
应当理解，尽管在本发明实施例中可能采用术语第一、第二来描述获取单元、确定单元等，但这些文件不应限于这些术语。这些术语仅用来将文件彼此区分开。例如，在不脱离本发明实施例范围的情况下，第一获取单元也可以被称为第二获取单元，类似地，第二获取单元也可以被称为第一获取单元。
取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。
本发明实施例提供了一种灌注处理的方法，适用于DSC-PWI成像中灌注模型建立的过程，如图1所示，所述方法包括：
101、获取灌注模型。
其中，灌注模型用来描述检测组织中造影剂浓度变化观测值的模型。每个灌注模型都包括血管内造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量；以及血管外细胞外间质中造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量。所述灌注模型可以是修正后的绝热近似的组织均一模型或修正后的双室模型或修正后的分布参数模型。
102、根据纵向弛豫T1效应、横向弛豫T2/T2*效应，确定所述灌注模型中，血管外细胞外间质中造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量的系数取值范围。
其中，所述系数取值范围为1和-1。
基于物理学对纵向弛豫T1效应、横向弛豫T2/T2*效应进行简单解释：
首先，在一个均匀磁场B0中，原子核的旋转会出现两种自旋状态，一种是沿着磁场方向(up状态)，一种是沿着磁场反方向(down状态)。原子核旋转的频率与磁场强度相关，称为拉莫频率。平均而言，大部分的原子核是沿着磁场方向旋转的，因此在达到平衡状态下，会产生一个与B0方向相同的磁化强度M0。
把B0方向定义为z轴方向，与z轴垂直的平面定义为x-y平面。此时添加一个方向与z轴垂直的磁场B1，让B1以B0为旋转轴以拉莫频率进行旋转。在B1的作用下，M0会以B1为旋转轴进行旋转，经过一定时间，M0旋转了90度，落在了x-y平面。此时移除B1，x-y平面的磁化强度称为Mxy，其大小与M0相同，z轴方向的磁化强度为Mz，其大小为0。当B1被移除之后，原子核的磁化状态会逐渐恢复到原来的平衡状态，这个过程称为弛豫(relaxation),具体表现为两方面：Mxy逐渐恢复为0，Mz逐渐恢复到M0。磁共振成像中的信号测量的就是Mxy，如果Mxy的大小为0，就无信号输出。
Mz在弛豫过程中呈指数增长，其时间常数为纵向弛豫T1，Mxy在弛豫过程中呈指数衰减，其时间常数为横向弛豫T2。而磁场B0无法达到绝对均匀，原子核旋转频率又与B0的强度相关，不均匀的B0就会导致不同位置的原子核旋转频率不一样，因此原子核的旋转就会不同步，这样就加速了Mxy的衰减，这个衰减也是指数衰减，其时间常数为T2*，T2*小于T2。
纵向弛豫T1效应、横向弛豫T2/T2*效应就是基于Mz及Mxy的变化对观测信号影响的效应，且通过以上物理学解释可知纵向弛豫T1效应与横向弛豫T2/T2*效应相反。
由于纵向弛豫T1效应与横向弛豫T2/T2*效应对观测信号的影响是相反的，两种效应下血管外细胞外间质中造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量的系数值也相反；当横向弛豫T2/T2*效应较大时，所述系数值为1；当纵向弛豫T1效应较大时，所述系数值为-1。
其中，检测组织中整体造影剂浓度指的是在0时瞬时注入单位量的造影剂后，残留在检测组织中的造影剂的浓度，包括血管内造影剂浓度影响贡献量以及血管外细胞外间质中造影剂浓度影响贡献量。
103、根据所述灌注模型的卷积函数，得到目标函数，根据所述系数取值范围对所述目标函数进行拟合运算，确定灌注参数。
其中，所述卷积函数为造影剂在检测组织中的时间浓度曲线与造影剂的动脉输入浓度曲线的关系函数(造影剂在检测组织中的时间浓度曲线是造影剂的动脉输入浓度曲线与灌注模型函数的卷积)，所述目标函数为造影剂的时间浓度观测曲线与造影剂的时间浓度模型曲线的关系函数。
其中，检测组织中的灌注参数主要包括血流量(Blood Flow,BF)、血容量(BloodVolume,BV)、造影剂的平均通过时间(Mean Transition Time,MTT)等灌注参数。
当确定所述血管外细胞外间质中造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量的系数取值范围之后，根据所述模型运算灌注参数。
需要说明的是，步骤103中，通过对目标函数进行拟合运算得到灌注参数的过程，也同时是确定血管外细胞外间质中造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量的系数的具体取值过程，即拟合确定每个像素点所述系数具体取值是1还是-1。本发明实施例提供了一种灌注处理的方法，基于血脑屏障不完整时DSC-PWI成像对观测信号的影响，根据纵向弛豫T1效应、横向弛豫T2/T2*效应，确定灌注模型中，血管外细胞外间质中造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量的系数取值范围，可以基于确定的系数取值范围对灌注模型进行运算，保证灌注参数的准确性。
进一步来说，结合前述方法流程，根据对纵向弛豫T1效应、横向弛豫T2/T2*效应的对比，确定所述血管外细胞外间质中造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量的系数取值范围。因此，针对步骤102的实现，本发明实施例的另一种可能的实现方式，还提供了以下两种实现方法。
第一种实现方法，如图2所示，所述步骤102包括：
1021、当横向弛豫T2/T2*效应大于纵向弛豫T1效应时，确定所述系数取值为1。
第二种实现方法，如图3所示，所述步骤102包括：
1022、当纵向弛豫T1效应大于横向弛豫T2/T2*效应时，确定所述系数取值为-1。
进一步来说，结合前述方法流程，为了详细描述灌注参数的具体运算过程，本发明实施例的另一种可能的实现方式针对步骤103的实现还提供了以下方法流程，如图4所示，包括：
1031、通过第一指定数学方法对所述灌注模型的卷积函数进行运算，得到所述目标函数。
其中，所述第一指定数学方法可以是最小二乘法或最大似然法。
1032、通过第二指定数学方法对所述目标函数进行拟合运算，确定灌注参数。
其中所述第二指定数学方法可以是Levenberg-Marquardt(LM)迭代算法或拟牛顿法。
需要说明的是，步骤1031以及步骤1032中提到使用最小二乘法、最大似然法、LM迭代算法、拟牛顿法对函数进行运算，实际运算过程中不限于这些运算方法。
进一步来说，结合前述方法流程，针对灌注模型为修正后的绝热近似的组织均一模型和修正后的双室模型时，对灌注参数的具体运算过程，本发明实施例的另一种可能的实现方式，还提供了以下两种实现方法。
第一种实现方法，当灌注模型为修正后的绝热近似的组织均一模型，所述修正后的绝热近似的组织均一模型为：
Figure BDA0001315281800000101
其中，RDSC(t)表示在0时瞬时注入单位量的造影剂后，残留在检测组织中的造影剂浓度随时间的变化(即造影剂浓度变化观测值)；Tc表示检测组织中造影剂的平均通过时间MTT；t表示采样时间；E表示提取系数，表达式为E＝1-ePS/BF，取值范围0≤E＜1，其中PS表示渗透速度，BF表示血流量；kep表示造影剂的泄漏速率常数；e表示自然常数，自然常数取值为2.718…；θ(t)表示阶跃函数；θ(Tc-t)表示血管内造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量；
Figure BDA0001315281800000102
表示血管外细胞外间质中造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量；PE为血管外细胞外间质中造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量的系数。
所述修正后的绝热近似的组织均一模型的卷积函数为：
Figure BDA0001315281800000103
其中，Ct(t)表示造影剂在检测组织中的时间浓度曲线；Ca(t)表示造影剂的动脉输入浓度曲线，Ct(t)与Ca(t)均是DSC-PWI成像中观测得到的曲线。
通过最小二乘法对所述修正后的绝热近似的组织均一模型的卷积函数进行运算，得到的目标函数为：
Figure BDA0001315281800000111
其中，p表示待拟合参数BF、E、Tc、PE；ti表示离散的采样时间点；Ctiss(ti)表示检测组织中造影剂的时间浓度观测曲线；
Figure BDA0001315281800000112
表示检测组织中造影剂的时间浓度模型曲线；s.t.的意思是目标函数中参数计算的限制条件。
通过对所述目标函数进行拟合运算可以确定灌注参数BF、E、Tc的值，并且因为BV＝BF*MTT，因此还可以确定灌注参数BV的值。需要说明的是，对所述目标函数进行拟合运算确定灌注参数的过程，也是确定PE取值的过程。
第二种实现方法，当所述灌注模型为修正后的双室模型，所述修正后的双室模型为：
Figure BDA0001315281800000113
其中，所述卷积函数为造影剂在检测组织中的时间浓度曲线与造影剂的动脉输入浓度曲线的关系函数；Ct(t)表示造影剂在检测组织中的时间浓度曲线；Ca(t)表示造影剂的动脉输入浓度曲线；t表示采样时间；Vb表示血管体积值；Ktrans表示体积传递常数；Kep＝Ktrans/Ve，Ve表示血管外细胞外间质的体积值；e表示自然常数，自然常数取值为2.718…；Vb×Ca(t)表示血管内造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量，
Figure BDA0001315281800000114
表示血管外细胞外间质中造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量；PE为血管外细胞外间质中造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量的系数。
所述修正后的双室模型的卷积函数为：
Figure BDA0001315281800000115
其中，所述卷积函数为造影剂在检测组织中的时间浓度曲线与造影剂的动脉输入浓度曲线的关系函数；Ct(t)表示造影剂在检测组织中的时间浓度曲线；Ca(t)表示造影剂的动脉输入浓度曲线；t表示采样时间；Vb表示血管体积值；Ktrans表示体积传递常数；Kep＝Ktrans/Ve，Ve表示血管外细胞外间质的体积值；e表示自然常数；Vb×Ca(t)表示血管内造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量；
Figure BDA0001315281800000121
表示血管外细胞外间质中造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量；PE为血管外细胞外间质中造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量的系数。
通过最小二乘法对所述修正后的双室模型的卷积函数进行运算，得到的目标函数为：
Figure BDA0001315281800000122
其中，p表示待拟合参数Ktrans、Kep、Vb、PE；ti表示离散的采样时间点；Ctiss(ti)表示检测组织中造影剂的时间浓度观测曲线；
Figure BDA0001315281800000123
表示检测组织中造影剂的时间浓度模型曲线。
需要说明的是，对所述目标函数进行拟合运算确定灌注参数Ktrans、Kep、Vb的值的过程，也是确定PE取值的过程。
需要说明的是，本发明实施例所提供的技术方案不限于应用于修正后的绝热近似的组织均一模型、修正后的双室模型、修正后的分布参数模型。为了使本发明实施例所提技术方案的计算效果更直观，本发明实施例基于脑肿瘤病例，向脑部毛细血管注入造影剂，基于本技术方案提供的修正后的绝热近似的组织均一模型的函数进行运算，对于脑肿瘤的运算结果如图5a及图5b所示。
其中，图5a中检测组织的毛细血管外细胞外间质中T2*的效应占主要作用，其造影剂在检测组织中的时间浓度曲线如图中曲线所示，在达峰后呈现较缓慢的回升。由于T2*的效应占主要作用，因此PE＝1，在肿瘤处PE*E为高值。
图5b中检测组织的毛细血管外细胞外间质中纵向弛豫T1效应占主要作用，造影剂在检测组织中的时间浓度曲线如图中曲线所示，在达峰后快回升，并且信号增加至高于基线水平。由于纵向弛豫T1效应占主要作用，因此PE＝-1，在肿瘤处PE*E为低值。
其中，需要说明的是，分别如图5a、图5b右侧色标所示，颜色越浅，PE*E越高；颜色越深，PE*E越低。
本发明实施例还提供了一种灌注处理的装置，适用于上述方法流程，如图6所示，所述装置包括：
获取单元21，用于获取灌注模型。
第一确定单元22，用于根据纵向弛豫T1效应、横向弛豫T2/T2*效应，确定所述灌注模型中，血管外细胞外间质中造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量的系数取值范围。
第二确定单元23，用于根据所述灌注模型的卷积函数，得到目标函数，根据所述系数取值范围对所述目标函数进行拟合运算，确定灌注参数。
可选的是，所述第一确定单元22具体用于：
当横向弛豫T2/T2*效应大于纵向弛豫T1效应时，确定所述系数取值为1。
当纵向弛豫T1效应大于横向弛豫T2/T2*效应时，确定所述系数取值为-1。
可选的是，如图7所示，所述第二确定单元23包括：
运算模块231，用于通过第一指定数学方法对所述灌注模型的卷积函数进行运算，得到所述目标函数，所述卷积函数为造影剂在检测组织中的时间浓度曲线与造影剂的动脉输入浓度曲线的关系函数，所述目标函数为造影剂的时间浓度观测曲线与造影剂的时间浓度模型曲线的关系函数。
确定模块232，用于通过第二指定数学方法对所述目标函数进行拟合运算，确定灌注参数。
可选的是，所述灌注模型包括修正后的绝热近似的组织均一模型，所述修正后的绝热近似的组织均一模型为：
Figure BDA0001315281800000131
其中，RDSC(t)表示在0时瞬时注入单位量的造影剂后，残留在检测组织中的造影剂浓度随时间的变化；Tc表示检测组织中造影剂的平均通过时间；t表示采样时间；E表示提取系数，0≤E＜1；kep表示造影剂的泄漏速率常数；e表示自然常数；θ(t)表示阶跃函数；θ(Tc-t)表示血管内造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量；
Figure BDA0001315281800000141
表示血管外细胞外间质中造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量；PE为血管外细胞外间质中造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量的系数。
可选的是，当所述灌注模型为修正后的绝热近似的组织均一模型时，所述灌注模型的卷积函数为：
Figure BDA0001315281800000142
其中，BF表示血流量；Ct(t)表示造影剂在检测组织中的时间浓度曲线；Ca(t)表示造影剂的动脉输入浓度曲线。
可选的是，所述第一指定数学方法包括最小二乘法，则通过最小二乘法对所述灌注模型的卷积函数进行运算，得到的目标函数为：
Figure BDA0001315281800000143
其中，p表示待拟合参数BF、E、Tc、PE；ti表示离散的采样时间点；Ctiss(ti)表示检测组织中造影剂的时间浓度观测曲线；
Figure BDA0001315281800000144
表示检测组织中造影剂的时间浓度模型曲线。
可选的是，所述灌注模型包括修正后的双室模型，所述修正后的双室模型为：
Figure BDA0001315281800000145
其中，RDSC(t)表示在0时瞬时注入单位量的造影剂后，残留在检测组织中的造影剂浓度随时间的变化；t表示采样时间；Vb表示血管体积值；Ktrans表示体积传递常数；Kep＝Ktrans/Ve，Ve表示血管外细胞外间质的体积值；e表示自然常数；δ(t)表示脉冲函数；Vbδ(t)表示血管内造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量；
Figure BDA0001315281800000151
表示血管外细胞外间质中造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量；PE为血管外细胞外间质中造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量的系数。
可选的是，当所述灌注模型为修正后的双室模型，所述灌注模型的卷积函数为：
Figure BDA0001315281800000152
其中，所述卷积函数为造影剂在检测组织中的时间浓度曲线与造影剂的动脉输入浓度曲线的关系函数；Ct(t)表示造影剂在检测组织中的时间浓度曲线；Ca(t)表示造影剂的动脉输入浓度曲线；t表示采样时间；Vb表示血管体积值；Ktrans表示体积传递常数；Kep＝Ktrans/Ve，Ve表示血管外细胞外间质的体积值；e表示自然常数；Vb×Ca(t)表示血管内造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量；
Figure BDA0001315281800000153
表示血管外细胞外间质中造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量；PE为血管外细胞外间质中造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量的系数。
可选的是，所述第一指定数学方法包括最小二乘法，则通过最小二乘法对灌注模型的卷积函数进行运算，得到的目标函数为：
Figure BDA0001315281800000154
其中，p表示待拟合参数Ktrans、Kep、Vb、PE；ti表示离散的采样时间点；Ctiss(ti)表示检测组织中造影剂的时间浓度观测曲线；
Figure BDA0001315281800000155
表示检测组织中造影剂的时间浓度模型曲线。
本发明实施例提供了一种灌注处理的装置，基于血脑屏障不完整时DSC-PWI成像对观测信号的影响，根据纵向弛豫T1效应、横向弛豫T2/T2*效应，确定灌注模型中，血管外细胞外间质中造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量的系数取值范围，可以基于确定的系数取值范围对灌注模型进行运算，保证灌注参数的准确性。
本发明实施例提供一种灌注处理的装置，适用于上述方法流程，如图8所示，所述装置包括处理器31以及存储器32；所述存储器32用于存储指令，所述指令被所述处理器31执行时，导致所述装置实现如上所述的方法。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机装置(可以是个人计算机，服务器，或者网络装置等)或处理器(Processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种灌注处理的方法，其特征在于，所述方法包括：
获取灌注模型；
根据纵向弛豫T1效应、横向弛豫T2/T2*效应，确定所述灌注模型中，血管外细胞外间质中造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量的系数取值范围；
根据所述灌注模型的卷积函数，得到目标函数，根据所述系数取值范围对所述目标函数进行拟合运算，确定灌注参数；
所述灌注模型包括修正后的绝热近似的组织均一模型，所述修正后的绝热近似的组织均一模型为：
Figure FDA0002387096100000011
其中，RDSC(t)表示在0时瞬时注入单位量的造影剂后，残留在检测组织中的造影剂浓度随时间的变化；Tc表示检测组织中造影剂的平均通过时间；t表示采样时间；E表示提取系数，0≤E＜1；kep表示造影剂的泄漏速率常数；e表示自然常数；θ(t)表示阶跃函数；θ(Tc-t)表示血管内造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量；
Figure FDA0002387096100000012
表示血管外细胞外间质中造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量；PE为血管外细胞外间质中造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量的系数；
或者，
所述灌注模型包括修正后的双室模型，所述修正后的双室模型为：
Figure FDA0002387096100000013
其中，RDSC(t)表示在0时瞬时注入单位量的造影剂后，残留在检测组织中的造影剂浓度随时间的变化；t表示采样时间；Vb表示血管体积值；Ktrans表示体积传递常数；Kep＝Ktrans/Ve，Ve表示血管外细胞外间质的体积值；e表示自然常数；δ(t)表示脉冲函数；Vbδ(t)表示血管内造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量；
Figure FDA0002387096100000021
表示血管外细胞外间质中造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量；PE为血管外细胞外间质中造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量的系数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据纵向弛豫T1效应、横向弛豫T2/T2*效应，确定所述灌注模型中，血管外细胞外间质中造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量的系数取值范围，包括：
当横向弛豫T2/T2*效应大于纵向弛豫T1效应时，确定所述系数取值为1；
当纵向弛豫T1效应大于横向弛豫T2/T2*效应时，确定所述系数取值为-1。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述灌注模型的卷积函数，得到目标函数，根据所述系数取值范围对所述目标函数进行拟合运算，确定灌注参数，包括：
通过第一指定数学方法对所述灌注模型的卷积函数进行运算，得到所述目标函数，所述卷积函数为造影剂在检测组织中的时间浓度曲线与造影剂的动脉输入浓度曲线的关系函数，所述目标函数为造影剂的时间浓度观测曲线与造影剂的时间浓度模型曲线的关系函数；
通过第二指定数学方法对所述目标函数进行拟合运算，确定灌注参数。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当所述灌注模型为修正后的绝热近似的组织均一模型时，所述灌注模型的卷积函数为：
Figure FDA0002387096100000022
其中，BF表示血流量；Ct(t)表示造影剂在检测组织中的时间浓度曲线；Ca(t)表示造影剂的动脉输入浓度曲线。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一指定数学方法包括最小二乘法，则通过最小二乘法对所述灌注模型的卷积函数进行运算，得到的目标函数为：
Figure FDA0002387096100000031
其中，p表示待拟合参数BF、E、Tc、PE；ti表示离散的采样时间点；Ctiss(ti)表示检测组织中造影剂的时间浓度观测曲线；
Figure FDA0002387096100000032
表示检测组织中造影剂的时间浓度模型曲线。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当所述灌注模型为修正后的双室模型，所述灌注模型的卷积函数为：
Figure FDA0002387096100000033
其中，所述卷积函数为造影剂在检测组织中的时间浓度曲线与造影剂的动脉输入浓度曲线的关系函数；Ct(t)表示造影剂在检测组织中的时间浓度曲线；Ca(t)表示造影剂的动脉输入浓度曲线；t表示采样时间；Vb表示血管体积值；Ktrans表示体积传递常数；Kep＝Ktrans/Ve，Ve表示血管外细胞外间质的体积值；e表示自然常数；Vb×Ca(t)表示血管内造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量；
Figure FDA0002387096100000034
表示血管外细胞外间质中造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量；PE为血管外细胞外间质中造影剂浓度对检测组织中整体造影剂浓度影响贡献量的系数。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一指定数学方法包括最小二乘法，则通过最小二乘法对灌注模型的卷积函数进行运算，得到的目标函数为：
Figure FDA0002387096100000035
其中，p表示待拟合参数Ktrans、Kep、Vb、PE；ti表示离散的采样时间点；Ctiss(ti)表示检测组织中造影剂的时间浓度观测曲线；
Figure FDA0002387096100000036
表示检测组织中造影剂的时间浓度模型曲线。
8.一种灌注处理的装置，其特征在于，所述装置包括处理器以及存储器；所述存储器用于存储指令，所述指令被所述处理器执行时，导致所述装置实现如权利要求1-7任一项所述的方法。
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