[发明专利]用于确定成像剂的分布的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于分析来自医学成像系统的图像的方法。更具体地，本发明应用于成像剂分布测量领域，并且进一步更具体地，本发明可以适用于在靶向放射治疗的递送中的剂量优化领域中测量放射性示踪剂的分布。

背景技术

在医学成像领域中，对体内放射性示踪剂分布的测量被用来指示各种生物过程的功能。身体例如可以是人类或动物或其他有机体，并且放射性示踪剂可以是优选地被身体中的特定器官摄取的化学化合物。为了测量放射性示踪剂的空间分布，典型地使用诸如PET和SPECT的断层摄影成像，得到放射性示踪剂的高准确度三维图像。该图像还被分割成区划，例如器官、器官的子分段、或肿瘤，接下来处理图像以计算在特定区划内的总摄取。为了确定放射性示踪剂的累积随时间的变化，可以在一段时间的过程上生成多个这样的三维图像。随后，这样的图像可以被医生用于辅助对状况的诊断或规划医学处置。通过计算在不同时间点区划内的摄取，可以确定特定区划的生物功能。另外，放射性示踪剂可以被用在处置规划步骤中，其中，放射性示踪剂的活动和分布指示被用来瞄准癌或其他恶性肿瘤的放射性治疗剂的活动。通过测量放射性示踪剂的空间活动的演变且并计算特定区划的活动，可以针对每个区划来生成时间活动曲线或TAC，并且可以确定接下来在处置步骤期间被施予给身体的放射性治疗剂的必要剂量。TAC可以进一步地被数值积分，以产生曲线下的面积。这反映了在该区划中的放射性衰变事件的总数量，所述总数量可以被用来估计放射剂量。

使用断层摄影方法来对这样的放射性示踪剂的分布进行三维成像产生可以被用来计算低误差TAC的高质量图像。然而，这是个耗时的操作，这是因为患者典型地必须被扫描，以便于根据遍历身体的多个切片来建立三维图像。另外，这种耗时的测量受测量过程期间放射性示踪剂分布的活动的变化影响，这导致测量不准确。

在寻求解决这样的不足时，已经利用具有平面成像步骤(也称作闪烁扫描术)使用各种方法来代替以上概述的断层摄影成像步骤中的一些。闪烁扫描术具有较短的采集时间并且需要较不复杂且较不昂贵的装置，并且使用这样的二维成像装置进一步减少了对于三维成像装置的资源需求。三维与二维图像的组合接着被用来确定在不同时间点的区划放射性示踪剂分布，并且可以例如通过TAC来呈现。在出版物“Comparison of conventional,model-based quantitative planar,and quantitative SPECT image processing methods for organ activity estimation using In-111agents,IOP Publishing,Phys Med Biol.51(2006)3967-3981”中，He和Frey报告了名为QPLANAR的技术，所述技术将快速2D成像的优势与与额外的3D成像融合。在QPLANAR中，作者使用三维CT图像和平面闪烁扫描作为起始点。CT图像是描述成像体积内的结构的三维图像，并且包括一组体素或更小的三维体积。在QPLANAR中，CT图像用作被成像的身体的三维参考结构，根据所述参考结构来在平面闪烁扫描成像系统的平面中确定源于均匀区划放射性示踪剂活动的活动。CT图像被分割成单独的区划，因此，成像体积中的每个体素都被分配到特定区划。每个区划中的放射性示踪剂活动由比例因子与归一化的齐次“基函数”的乘积来表示；三维矩阵，其中每个元素表示区划内的体素的放射性示踪剂活动。在QPLANAR中，假设每个区划具有均匀的放射性示踪剂活动；因此所有体素都具有相同的放射性示踪剂活动并且因此利用单个基函数来描述每个区划。接下来，投影模型被用来确定放射性示踪剂的均匀区划活动在被投影到与二维闪烁扫描的位置相对应的二维平面上时的活动。因此每个区划的基函数被投影到该平面上，以产生每个区划一个投影基函数。经分割的区划的平面投影接着被刚性共配准到闪烁扫描，以保证投影与闪烁扫描之间的空间对应性。最终，调节对每个区划(例如器官)中的比例因子的初始估计，直到在闪烁扫描中测得的活动或强度与通过投影基函数来建模的活动或强度之间获得最佳拟合。所述最佳拟合产生对每个区划中的放射性示踪剂活动的近似。通过随时间测量若干这样的闪烁扫描并且拟合在每个时间点的每个区划中的活动，可以估计在每个闪烁扫描时期望的区划活动。