專利名稱：基于X－ray投影圖像的灌注分析的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種醫學影像的分析方法，主要適用于X-ray投影類圖像。借用灌注分析的原理，獲得組織的血流動力學參數，反饋機體的生理及病變狀況，為臨床的診斷和治療提供評價指標。
背景技術：
醫學中灌注分析的理論基礎，來源于核醫學數據處理技術。將放射性示蹤劑靜脈團注，經左室到達某器官后，通過動態掃描，可獲得示蹤劑首次通過該器官的時間-放射性曲線。現代醫學中應用灌注分析方法主要是對組織血流狀況進行檢測，反映局部組織及器官的生理機能及病變情況，提供不同臨床階段的客觀評價。其中，最為重要的應用就是基于腦組織的灌注成像之后的數據分析——腦灌注分析。
人類腦的正常生理性功能活動以及各種病理性活動與腦血流變化密切相關，加之其特殊的解剖學結構，因此獲取人類活體腦組織微循環血流的信息一直是影像醫學十分關注的領域。目前在活體上測定腦組織灌注的影像學方法包括正電子發射體層攝影(positron emission tomography，PET)、單光子發射體層攝影(single photon emission computed tomography，SPECT)、氙-CT(Xe-CT)、MR灌注成像和CT灌注成像等。由于設備或輔助設備昂貴、檢查費用高以及很難得到定量數據等原因，上述方法中臨床廣泛應用的主要是CT的腦灌注成像。
CT腦灌注成像是近年來開展的一項新的功能成像技術，主要通過團注碘對比劑顯示毛細血管內對比劑通過時引起腦組織密度變化狀態。團注碘對比劑到達腦組織后使腦組織密度逐漸升高，在一定時間內達到密度峰值后逐漸下降，最后恢復到使用對比劑之前的密度水平。將不同時間腦組織的密度值連成曲線，即可得到對比劑通過腦組織的時間-密度曲線。通過分析時間-密度曲線可以得到TTP(指對比劑首次到達掃描層面內的大動脈至對比劑在腦組織中達到團注峰值的時間間隔，正常值一般為幾秒，單位為s)、CBF{指單位時間內流經一定腦組織血管結構，包括動脈、毛細血管、靜脈和靜脈竇等的血流量，單位為ml/(100g·min)}、CBV(指感興趣區ROI內單位體積腦組織的血管床容積，包括毛細血管和大血管在內，單位為ml/100g)和MTT(指血液流經血管結構，如動脈、毛細血管和靜脈竇時，通過的血管路徑不同，時間也不同，所以用平均通過時間表示，反映對比劑通過感興趣區毛細血管的平均時間，單位為s)等血液動力學參數。中心容積定理反應了CBF、CBV和MTT三者之間的關系CBF＝CBV/MTT。根據動態CT圖像中所有象素的時間-密度曲線，計算出所有象素的上述四個指標后，采用彩色編碼技術就可以得到腦組織的TTP、CBF、CBV和MTT灌注圖像。此方法簡便易行，對于早期診斷急性缺血性腦血管病的敏感性和特異性非常高，還可以觀察病變的范圍和嚴重程度，檢查腦血流動力學。注入對比劑后動態CT圖像中動脈及組織的時間-密度曲線的橫坐標為時間，縱坐標為注藥后增加的CT值，其變化反映的是對比劑在該器官中濃度的變化，即碘聚集量的變化，從而反映了組織灌注量的變化。由于1mg/ml的碘濃度相當于25HU，則1mg碘相當于25HU·ml，即1mg碘可以使1ml組織的CT值增加25HU。因此，注入對比劑的量可用HU·ml來表示，這樣，通過測定局部腦組織的碘聚集量，根據計算可以得到局部腦組織血流灌注的定量數據。
CT灌注技術的另一擴展應用—腫瘤灌注。常規的CT增強檢查顯示的是腫瘤血管結構的特征(在腦內還有血腦屏障的完整性)，這對于判斷腫瘤的性質和復發與否的準確性是不夠的。CT灌注技術可以通過顯示的各種參數(不僅是形態學信息)更詳細地反映腫瘤實質的結構特征，是提高腫瘤診斷準確性與特異性的一個新的方法。
除去上述提到的腦部和腫瘤灌注分析的應用，作為人體重要器官的心臟，肩負著人體全身的血供工作。心肌組織的正常生理性功能活動以及各種病理性活動與冠狀動脈血流變化密切相關，而當今的心血管成像多采用X-ray投影圖像，利用此類圖像，借用灌注分析的原理，可以得到心肌組織的生理指標。這種基于X-ray投影圖像進行灌注分析的方法，同樣適用于腦部等組織，可以提供同一興趣區域不同臨床階段(如術前、術后等)的動態分析數值的對比。

發明內容
本發明將臨床常用的灌注分析概念進行了外延，是一種基于X-ray投影圖像的全新定量分析方法，主要適用于心肌及腦等組織正常生理及病理指標的評價。對于特定組織，可以根據臨床需要，提供特定時間段的動態分析數值對比。
上述灌注分析方法，其特點在于，包含了如下步驟定義步驟，指定并標識待分析組織區域；分析步驟，讀取特定序列圖像，在整個灌注時間過程中匯總每個像素的變化數據，計算相關參數；顯示步驟，將分析的結果以數據表或者數據圖的形式直觀顯示出來；對比步驟，比較同一興趣區域不同臨床階段的灌注分析結果，提供臨床評價依據。
上述灌注分析方法，其特點在于，是基于X-ray投影圖像進行分析；上述灌注分析方法，其特點在于，是利用序列中多幅圖像在不同時刻點對應的灌注值進行分析；上述灌注分析方法，其特點在于，可以提供同一興趣區域不同臨床階段(如術前、術后等)的灌注分析信息對比；上述灌注分析方法，其特點在于，定義步驟中興趣區域的位置和形狀可以任意指定；上述灌注分析方法，其特點在于，可以對興趣區域內標記的多個特征點數據進行不同時間段對比分析；上述灌注分析方法，其特點在于，分析步驟中采用了曲線的多種運算方法，如平滑、差分、二階差分等；上述灌注分析方法，其特點在于，顯示步驟中自動繪制時間-密度曲線；上述灌注分析方法，其特點在于，對應于定義的多個興趣區域，可以自動繪制與多條時間-密度曲線，反映區域內不同位置的灌注值變化；上述灌注分析方法，其特點在于，可以提供同一興趣區域內多個特征點不同時間段之間的信息關聯及對比。
本發明的功效在于1、拓展了常見灌注分析的臨床應用，利用X-ray投影圖像進行心肌及腦等組織的正常生理性功能活動以及各種病理性活動分析；2、可以提供不同時間段(術前、術后等)上動態數據的分析，對比，豐富臨床評價信息。
以下結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述，但不作為對本發明的限定。


圖1是根據本方法進行灌注分析的實施步驟流程2原始的待處理X-ray投影圖像圖3定義單個灌注分析的興趣區圖4定義多個灌注分析的興趣區圖5顯示的單條時間密度曲線圖6顯示的多條時間密度曲線圖7數據對比分析示意具體實施方式
整個發明的實施方式可以圍繞圖1所示的方法實施步驟流程圖來展開說明。
首先，將選定的待處理原始XA圖像調入備用，舉例中選擇的是一個XA的心臟造影圖像序列(參見附圖2)。序列的時間從注入造影劑開始，直到其完全流出冠狀動脈，恢復到原始狀態持續的過程。圖2顯示的是序列首幀，灌注成像起始時的心臟圖像。
定義步驟(圖1 101)，選定序列中的一幅圖像進行興趣區域定義，可以根據病人的具體情況選定并標記出一個或者多個興趣區域，圖3中標記出一個矩形的待處理區域。圖4中定義了三個興趣區域一個矩形的，一個圓形和一個任意形狀的。
定義興趣區域之后，參考常用的灌注分析方法，自動計算選定區域內的時間-密度曲線(圖1 102)，結果顯示如圖5(單興趣區域的分析曲線)和圖6(多興趣區域的分析曲線)所示。分析過程是利用整個XA序列中多幅圖像在不同時刻點對應的灌注值進行分析，匯總興趣區域內每個像素的時間及灌注值信息，計算出整個區域的灌注參數。
顯示步驟(圖1 103)，將分析后數據用圖、表形式顯示出來。如果在定義步驟中選擇指定的是多個興趣區域，結果顯示的時候會依據區域的編號，顯示多條與之對應的曲線。在圖6中可以看到，對應于左側縮略圖中的定義的三個興趣區域分別采用三種不同顏色標記，其分析結果曲線使用同樣顏色的曲線顯示，清晰明確。對于計算的得到曲線，還可以進行平滑、擬合、積分、標注等處理，輔助臨床診斷。
對比步驟，可將不同時間段上的多次灌注分析結果(包括區域內的特定像素點的結果)-多條時間與密度曲線對比顯示在同一坐標系中如圖7，并對應顯示病人的檢查及治療信息，為醫生的臨床評價提供參考(圖1 104)，這里所說的不同時間段，不是指一次灌注過程中的時間過程，而是針對同一病人在診斷或者治療的不同時間段，例如心臟手術的術前、術后，以及恢復一段時間后復查時。時間間隔的選取可參考臨床的需要。舉例采用是心臟組織的灌注分析，此方法同樣適用于腦等組織XA圖像。
權利要求
1.一種基于X-ray投影圖像的灌注分析方法，其特征在于，包含了如下步驟定義步驟，指定并標識待分析組織區域；分析步驟，讀取特定序列圖像，在整個灌注時間過程中匯總每個像素的變化數據，計算相關參數；顯示步驟，將分析的結果以數據表或者數據圖的形式直觀顯示出來；對比步驟，比較同一興趣區域不同臨床階段的灌注分析結果，提供臨床評價依據。
2.上述的灌注分析方法，其特征在于，是基于X-ray投影圖像進行分析。
3.上述的灌注分析方法，其特征在于，是利用序列中多幅圖像在不同時刻點對應的灌注值進行分析。
4.上述的灌注分析方法，其特征在于，可以提供同一興趣區域不同臨床階段(如術前、術后等)的灌注分析信息對比。
5.上述的灌注分析方法，其特征在于，定義步驟中興趣區域的位置和形狀可以任意指定。
6.上述的灌注分析方法，其特征在于，可以對興趣區域內標記的多個特征點數據進行不同時間段對比分析。
7.上述的灌注分析方法，其特征在于，分析步驟中采用了曲線的多種運算方法，如平滑、差分、二階差分等。
8.上述的灌注分析方法，其特征在于，顯示步驟中自動繪制時間-密度曲線。
9.上述的灌注分析方法，其特征在于，對應于定義的多個興趣區域，可以自動繪制與多條時間-密度曲線，反映區域內不同位置的灌注值變化。
10.上述灌注分析方法，其特征在于，可以提供同一興趣區域內多個特征點不同時間段之間的信息關聯及對比。
全文摘要
本發明涉及一種醫學影像的分析方法，主要適用于X－ray投影類圖像。借用灌注分析的原理，獲得組織的血流動力學參數，本發明提供的灌注分析方法，其特點在于，包含了如下步驟定義步驟，指定并標識待分析組織區域；分析步驟，在整個灌注時間過程中匯總區域內每個像素的變化數據，計算相關參數；顯示步驟，將分析的結果以數據表或者數據圖的形式直觀顯示出來；對比步驟，比較同一興趣區域不同臨床階段的灌注分析結果，提供臨床評價依據。本發明將臨床常用的灌注分析概念進行了外延，是一種基于X－ray投影圖像的全新定量分析方法，可根據臨床需要，提供特定時間段的動態分析數值對比，主要適用于心肌及腦等組織正常生理及病理指標的評價。
文檔編號G06T7/00GK1891152SQ200610012020
公開日2007年1月10日 申請日期2006年5月26日 優先權日2006年5月26日
發明者王民漢, 周宇, 周衛華 申請人:北京思創貫宇科技開發有限公司