[发明专利]从具有不同重复时间的两个MRI图像导出的低频（1MHZ）AC电导率估计

说明书

解剖体积的AC电导率（在给定频率下）的3D模型可以通过获得解剖体积的两个MRI图像来创建，其中所述两个图像具有不同的重复时间。然后，对于解剖体积中的每个体素，计算两个MRI图像中对应体素的强度的比率IR。然后，这个计算的IR被映射到在给定频率下的AC电导率的3D模型的对应体素中。给定频率低于1 MHz（例如，200 kHz）。在一些实施例中，在给定频率下的AC电导率的3D模型被用于确定针对TTField（肿瘤治疗场）治疗中电极的位置。

相关申请的交叉引用

此申请要求美国临时申请62/655,670的权益（于2018年4月10日提交），所述申请通过引用以其整体并入到本文中。

背景技术

肿瘤治疗场或TTField是中间频率范围（100-300 kHz）内的低强度（例如，1-3V/cm）交变电场。这种非侵入性治疗以实体瘤为目标并且被描述于美国专利7,565,205中，所述专利通过引用以其整体并入到本文中。TTField被批准用于治疗多形成胶质细胞瘤（glioblastoma multiforme），并且可以例如借助于Optune^TM系统来递送，所述系统包括放置在患者的剃后头上的换能器阵列。TTField通常通过在被治疗的肿瘤内生成垂直场的两对换能器阵列而被递送。更特定地，对于Optune系统，一对电极位于肿瘤的左和右（LR），而另一对电极位于肿瘤的前和后（AP）。

体内和体外研究示出，TTField疗法的功效随着电场强度的增加而增加。因此，优化阵列在患者的头皮上的放置以增加大脑病变区域中的强度是针对Optune系统的标准实践。为了改善治疗，可以根据患者特定的头部解剖和肿瘤位置来适配换能器的位置。换能器的位置以及大脑组织的电特性（EP）可被用于确定TTField在头部内是如何分布的。可以使用多种常规方法来完成阵列放置优化，所述方法诸如使用NovoTal^TM系统或使用美国专利10,188,851中描述的方法，将阵列放置在尽可能靠近肿瘤的头皮上，美国专利10,188,851通过引用以其整体并入到本文中。

美国专利10,188,851解释了电极的位置可以被优化，这是通过基于使用扩散加权成像（DWI）或扩散张量成像（DTI）的MRI获得解剖体积中的电导率测量，并随后直接从所获得的电导率或电阻率测量中生成大脑的电导率的3D图，而无需将解剖体积分割为组织类型。尽管这个方法具有许多优点，但它相对慢，并且通常为图像提供相对较少数量的切片。

发明内容

本发明的一个方面涉及在低于1MHz的给定频率下创建解剖体积的AC电导率或电阻率的3D模型的第一方法。第一方法包括获得分别具有相关联的第一和第二重复时间的解剖体积的第一和第二MRI图像。第一和第二重复时间不同。对于解剖体积中每个体素，计算了第一MRI图像中对应体素的强度与第二MRI图像中对应体素的强度的比率IR。然后，将针对解剖体积中每个体素所计算的IR映射到在给定频率下AC电导率或电阻率的3D模型的对应体素中。

在第一方法的一些实例中，给定频率在100与300 kHz之间。在第一方法的一些实例中，给定频率在180与220 kHz之间。在第一方法的一些实例中，第一MRI图像是T1图像，并且第二MRI图像是T1图像。在第一方法的一些实例中，第一MRI图像是T1图像，并且第二MRI图像是质子密度图像。在第一方法的一些实例中，第一重复时间在400与800 ms之间，并且第二重复时间在2与5秒之间。

在第一方法的一些实例中，解剖体积包括大脑的白质和灰质。在第一方法的一些实例中，AC电导率或电阻率的3D模型是AC电导率的3D模型。