ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ВИЗУАЛИЗАЦИЯ Российский патент 2015 года по МПК A61B6/00 

Настоящее изобретение в целом относится к визуализации и находит практическое применение в формировании функционального позитрон-эмиссионного томографического изображения (PET). Однако также настоящее изобретение применимо к другим модальностям визуализации, включая функциональную и нефункциональную визуализацию.

Функциональная визуализация предоставляет информацию, связанную с изменениями в метаболизме, токе крови и всасывании. Однако физиологическое состояние и/или поведенческое состояние субъекта может влиять на количественную информацию на получаемых изображениях и, таким образом, на интерпретацию изображений. В качестве примера, при F-18-FDG-PET пациенту вводят радиоактивный индикатор FDG (фтордеоксиглюкозу). Затем, в то время как происходит захват введенной FDG и распределение в теле и до завершения сканирования, пациента просят лежать спокойно (например, в течение от шестидесяти (60) до девяноста (90) минут) и не употреблять пищу.

Введенную FDG, которая содержит радиоактивный сахар, захватывают использующие глюкозу клетки, такие как клетки мозга, почек и злокачественной опухоли. Захваченная FDG подвергается радиоактивному распаду и образует позитроны. Когда такой позитрон взаимодействует с электроном в событии позитронной аннигиляции, образуется совпадающая пара гамма-лучей с энергией 511 кэВ. Гамма-лучи идут в противоположных направлениях вдоль линии отклика, а пару гамма-лучей, обнаруженных в рамках временного окна совпадения регистрируют в качестве события аннигиляции. Собранные во время сканирования события реконструируют для получения изображений, указывающих распределение радионуклида и, следовательно, захват FDG клетками в организме.

К сожалению, после введения индикатора пациент может быть охвачен различными эмоциями, такими как беспокойство, что относится к пациентам, которые ранее не проходили сканирование, что может привести к увеличению частоты сердечных сокращений и, таким образом, увеличению метаболизма. Альтернативно пациент может совершать движения, что может увеличить мышечный метаболизм. Например, пациент может кашлять, что может увеличить метаболизм в мышцах живота, или может встать и ходить, что может увеличить метаболизм в мышцах ног. Альтернативно пациент может потреблять содержащие сахар пищу или напитки перед сканированием. Приведенное выше представляет неограничивающие примеры физиологических и поведенческих состояний, которые могут влиять на захват индикатора в представляющей интерес целевой области.

Приведенные выше, а также другие физиологические и/или поведенческие состояния могут влиять на захват и распределение индикатора в организме. Как следствие, скорость захвата индикатора в целом может быть выше ожидаемой, в областях, отличных от представляющей интерес области может произойти захват индикатора в неожиданном размере, что может снизить контрастность изображения в отношении представляющей интерес области и т.д. Приведенные выше, а также другие последствия могут вести к более сложной и/или некорректной интерпретации изображений на основе захвата индикатора, показанного на изображениях.

Аспекты по настоящей заявке направлены на указанные выше и другие задачи.

Согласно одному аспекту способ включает в себя этапы, на которых получают изображение представляющей интерес области субъекта, причем изображение генерирует с данными изображения, полученными посредством системы визуализации, которую использовали для сканирования субъекта, получают сигнал, указывающий физиологическое состояние субъекта перед сканированием, и отображают как изображение, так и данные, указывающие физиологическое состояние.

В другом аспекте система содержит упаковщик данных, выполненный с возможностью упаковывания изображения представляющей интерес области субъекта вместе с данными, указывающими по меньшей мере одно из: физиологического или поведенческого состояния субъекта, причем изображение генерирует с данными изображения, полученными посредством системы визуализации, которую использовали для сканирования субъекта, а состояние получают перед сканированием субъекта.

В другом аспекте способ содержит этапы, на которых получают сигнал, указывающий физиологическое или поведенческое состояние субъекта перед сканированием субъекта, адаптируют или изменяют протокол запланированного сканирования для сканирования на основе сигнала, и сканируют субъект на основе адаптированного или измененного протокола сканирования.

В другом аспекте способ содержит этапы, на которых получают сигнал, указывающий физиологическое или поведенческое состояние субъекта перед сканированием субъекта, генерируют дополнительные данные, указывающие влияние состояния на захват индикатора в состоянии субъекта на основе сигнала, и отображают изображение с дополнительными данными.

В другом аспекте способ содержит этапы, на которых получают сигнал, указывающий физиологическое или поведенческое состояние субъекта перед сканированием субъекта, генерируют коррекцию изображения или данных изображения из сканирования на основе сигнала, причем коррекция корректирует ожидаемое влияние состояния на захват индикатора в состоянии субъекта, и корректируют изображение или данные изображения на основе коррекции.

В другом аспекте способ содержит этап, на котором корректируют, с помощью процессора, значение захвата индикатора для представляющей интерес целевой области на основе коэффициента коррекции захвата индикатора.

В другом аспекте система содержит компонент обработки и корректор захвата индикатора представляющей интерес целевой области. Компонент обработки содержит определитель захвата индикатора представляющей интерес целевой области, выполненный с возможностью определения значения захвата индикатора для представляющей интерес целевой области определитель захвата индикатора представляющей интерес нецелевой области, выполненный с возможностью определения значения одновременного захвата индикатора по меньшей мере для одной представляющей интерес нецелевой области и определитель захвата индикатора процессом, выполненный с возможностью определения значения одновременного захвата индикатора по меньшей мере для одного физиологического процесса. Корректор захвата индикатора представляющей интерес целевой области выполнен с возможностью коррекции значения захвата индикатора для представляющей интерес целевой области на основе по меньшей мере одного из: значения одновременного захвата индикатора по меньшей мере для одной представляющей интерес нецелевой области или значения одновременного захвата индикатора по меньшей мере для одного физиологического процесса.

Другие дополнительные аспекты согласно настоящему изобретению будут понятны средним специалистам в данной области техники после прочтения и осмысления следующего подробного описания.

Изобретение может быть представлено в виде различных компонентов и компоновок компонентов, и в виде различных этапов и последовательностей этапов. Чертежи служат лишь цели иллюстрации предпочтительных вариантов осуществления и их не следует толковать в качестве ограничения изобретения.

На фиг. 1 изображен пример системы визуализации.

На фиг. 2 изображен пример способа использования информации о физиологическом и/или поведенческом состоянии применительно к визуализации с использованием системы визуализации, показанной на фиг. 1.

На фиг. 3 изображен пример способа предоставления информации о физиологическом и/или поведенческом состоянии с изображением, сгенерированным с данными, полученными посредством системы визуализации, показанной на фиг. 1.

На фиг. 4 изображен пример способа использования информации о физиологическом и/или поведенческом состоянии для адаптации или изменения протокола визуализации, который используют с системой визуализации, показанной на фиг. 1.

На фиг. 5 изображен пример способа использования информации о физиологическом и/или поведенческом состоянии для коррекции данных изображения и/или изображения(й), сгенерированного(ых) с данными, полученными посредством системы визуализации, показанной на фиг. 1.

На фиг. 6 изображен пример определителя значения захвата индикатора.

На фиг. 7 изображен пример способа коррекции захвата индикатора для представляющей интерес целевой области на основе одновременного захвата индикатора для представляющих интерес нецелевых областей и/или процессов.

Следующее в целом относится к использованию информации, указывающей физиологическое и/или поведенческое состояние субъекта до и/или во время процедуры функциональной или нефункциональной визуализации, применительно к процедуре. Как описано более подробно ниже, это может включать предоставление такой информации и/или дополнительной информации, основанной на ней, с данными изображения и/или изображением(ями), сгенерированным(и) из нее. Дополнительно или альтернативно, это может включать использование информации о физиологическом и/или поведенческом состоянии для адаптации или изменения протокола для процедуры визуализации. Дополнительно или альтернативно, это может включать использование информации о физиологическом и/или поведенческом состоянии для коррекции данных изображения и/или изображения(й). В других вариантах осуществления информацию о физиологическом и/или поведенческом состоянии можно использовать альтернативно.

Сначала, как показано на фиг. 1, система 100 содержит сканер 102, который может представлять собой PET-сканер (позитронно-эмиссионной томографии), SPECT-сканер (однофотонной эмиссионной компьютерной томографии), MR-сканер (магнитно резонансный), CT-сканер (компьютерной томографии), US-сканер (ультразвуковой) или другой сканер. В целях объяснения и для краткости сканер 102 описан в отношении PET-сканера.

Сканер 102 содержит массив 104 чувствительных к гамма-излучению детекторов, расположенный вокруг области 106 исследования вдоль продольной оси в целом кольцевой компоновке. Детектор может содержать один или несколько сцинтиллирующих кристаллов и соответствующих фотодатчиков, таких как трубки фотоумножителей, фотодиоды и т.д. Кристалл образует свет при столкновении с гамма-лучом, а фотодатчики принимают свет и генерируют указывающий его сигнал. Массив 104 детекторов определяет гамма-излучение, характерное для событий позитронной аннигиляции, происходящих в области 106 исследования.

В конфигурации для работы в режиме списка, сигнал обрабатывают для генерации списка обнаруженных событий аннигиляции, который содержит такую информацию, как время обнаружения события, а также положение и ориентация соответствующей линии отклика (LOR). В конфигурации с времяпролетными (TOF) возможностями также предоставляют оценку положения аннигиляции вдоль LOR. PET реконструктор 110 реконструирует данные с использованием подходящего алгоритма реконструкции и генерирует данные изображения и/или одно или несколько изображений, указывающих распределение распада в сканированном объекте или субъекте.

Опора 108 поддерживает объект или субъект, такой как пациент человек или животное, подлежащий визуализации в области 106 исследования. Опора 108 выполнена с возможностью перемещения в продольном направлении согласованно с работой системы, так чтобы обеспечить возможность сканирования объекта или субъекта в нескольких продольных местоположениях.

Компьютер выполняет функцию пульта 112 оператора, который содержит читаемое человеком устройство вывода, такое как монитор или дисплей, и одно или несколько устройств ввода, таких как клавиатура и мышь. Процессор пульта 112 исполняет программное обеспечение или машиночитаемые инструкции, закодированные на машиночитаемом носителе, которые позволяют оператору осуществлять функции, такие как выбор и/или модификация протоколов визуализации, запуск, приостановка и прекращение сканирований, просмотр и/или манипуляция данными проекции и/или изображения, и т.д.

Система 100 также содержит устройство 114 мониторинга физиологического состояния с одним или несколькими физиологическими мониторами 116. Подходящие физиологические мониторы включают, но без ограничения, монитор частоты сердечных сокращений, монитор кровяного давления, монитор дыхания, монитор температуры, монитор влажности, монитор сахара в крови и/или другой физиологический монитор и/или другое устройство, такое как акселерометр, измерительный преобразователь и т.д., которые выполнены с возможностью определения сигнала, указывающего физиологический параметр.

В одном случае по меньшей мере один из мониторов 116 представляет собой портативный монитор, который может носить пациент. Например, по меньшей мере один из мониторов 116 может быть встроен в бандаж на запястье, съемную липкую накладку, манжету для руки, манжету для пальца, зажим для уха, пояс, одежду или другое устройство, носимое пациентом. Его также можно встроить в сотовый телефон, пейджер, портативный медиаплеер (например, музыки, видео и т.д.), и/или другое портативное устройство.

Такой(ие) монитор(ы) 116 можно установить на субъект в подходящий момент времени (например, за 12-24 часа) перед введением индикатора, что позволяет получить такую информацию перед введением индикатора, а также во время сканирования сканером 102. Другой монитор из мониторов 116 может крепиться на стене, встраиваться в подвижное или транспортируемое устройство, выполненное с колесами или иным образом, или может помещаться на столе или другой поверхности. Монитор 116 содержит порт для обмена информацией или т.п. для передачи данных через кабельную и/или беспроводную (например, IR, RF, оптическую и т.д.) среду.

Система 100 необязательно содержит устройство 118 мониторинга поведенческого состояния с одним или несколькими мониторами 120 поведения. Такой монитор содержит, но без ограничения, камеру, видеорегистратор, микрофон, детектор движения и/или другой монитор или устройство поведения, которые могут определять сигнал, указывающий поведение. В целом, камеры, видеорегистраторы и т.п. устанавливают на стенах, потолке, штативе и т.д., или помещают на поверхности. Субъект может носить микрофон как физиологический монитор 116 или микрофон можно расположить вблизи субъекта. Также субъект может носить или может не носить детекторы движения.

Оба устройства 114, 118 мониторинга также включают часы, таймер или т.п. По существу, полученная таким образом информация может иметь отметки времени.

Упаковщик 122 данных по-разному упаковывает данные изображения или изображение(я), сгенерированное(ые) сканером 102 на основе информации от устройства 114 мониторинга физиологического состояния и/или устройства 118 мониторинга поведенческого состояния. Например, в одном случае упаковщик 122 данных совмещает, накладывает, снабжает примечанием или иным образом комбинирует информацию, такую как частота сердечных сокращений, сигнал ЭКГ, частота дыхания, температура тела и т.д., от устройств 114 и/или 118 с одним или несколькими изображениями.

Дополнительно или альтернативно упаковщик 122 данных генерирует сообщение или отчет, который содержит такую информацию. Сообщение или отчет может находиться в отдельном файле, который однако связан или ассоциирован с данными изображения или с изображением, полем в электронном блоке данных (например, в DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) или другом электронном формате передачи), и т.д. Дополнительно или альтернативно упаковщик 122 данных генерирует новые данные, содержащие по меньшей мере поднабор данных изображения и/или изображение и поднабор информации о мониторинге или сообщение.

Дополнительно или альтернативно упаковщик 122 данных упаковывает дополнительные данные с данными изображения или изображениями. Идентификатор 124 дополнительной информации идентифицирует и предоставляет подходящие дополнительные данные на основе информации от устройства 114 мониторинга физиологического состояния и/или устройства 118 мониторинга поведенческого состояния. Банк 126 дополнительной информации хранит дополнительные данные. На основе информации от устройств 114, 118, идентификатор 124 дополнительной информации может идентфицировать и получать сообщение в банке 126 дополнительной информации, которое сообщает, что «у субъекта повышена частота сердечных сокращений во время периода захвата индикатора», «субъект часто совершал движения после введения индикатора», «субъект употреблял сахар перед введением индикатора» и т.д.

Банк 126 дополнительной информации может содержать одну или несколько справочных таблиц, правил или т.п., которые преобразуют информацию от устройств 114, 118 или информацию, полученную из него, в одно или несколько таких сообщений. Справочные таблицы можно генерировать вручную или автоматически/полуавтоматически (например, посредством машинного обучения или иным образом) на основе данных предыстории о данном субъекте и/или других субъектах, таких как другие субъекты, получающие аналогичный индикатор, которых сканировали с использованием аналогичного протокола визуализации, обладающие аналогичными биологическими характеристиками, такими как одинаковый пол, возраст, масса, рост, раса и т.д., имеющие аналогичную патологию и т.д. В другом случае можно предоставить реализуемую в компьютере логику для получения такой информации на основе информации от устройств 114, 118.

Другая информация, которую можно упаковать с и/или использовать с данными изображения и/или с изображением, включает предоставленную субъектом и/или полученную наблюдением информацию. Например, субъекту можно задать различные вопросы, относящиеся к эмоциям, физиологическим состояниям, поведению и т.д., и эту информацию можно упаковать и/или использовать вместе с данными изображения и/или с изображением. В другом случае такую информацию может предоставить клиницист, член семьи и/или другое лицо, наблюдавшее субъекта. Дополнительно информацию, связанную с подготовкой пациента и процедурой визуализации, можно упаковать вместе с данными изображения и/или с изображениями. Альтернативно, такую информацию предоставляют раздельно с данными изображения и/или с изображениями.

Устройство 128 вывода представляет и/или передает упакованные данные. В одном случае устройство 128 вывода содержит дисплей компьютера, и упакованные данные представляют наглядно на дисплее. В другом случае устройство 128 вывода содержит устройство вывода на пленку, устройство печати или т.п. В еще одном другом случае устройство 128 вывода содержит порт передачи данных для передачи упакованных данных по кабелю или беспроводным способом (например, через инфракрасный (IR), радиочастотный (RF) или оптический носитель) по сети, шине или т.п. В еще одном другом случае устройство 128 вывода содержит память портала и/или устройство, которое может записывать в память портала.

Анализатор 130 протокола анализирует протокол запланированной визуализации и информацию от устройств 114, 118. Такой анализ может содержать прогноз того, будет ли и/или как информация от устройств 114, 118 сможет повлиять на информацию в данных изображения или в изображении на основе выбранного протокола. В ответ анализатор 130 протокола может идентифицировать и предоставлять рекомендуемые изменения для того, чтобы подходящим образом адаптировать протокол. Например, анализатор 130 протокола может послать уведомление на пульт 112, которое указывает, что оператор должен принять решение отложить сканирование на время T или продлить время сканирования на основе информации от устройств 114, 118.

В другом примере уведомление дополнительно или альтернативно может содержать альтернативные протоколы. Такие протоколы можно определить посредством совпадения паттернов, логических выводов, машинного обучения и т.п. В еще одном другом примере уведомление может показывать, что оператор должен решить отменить сканирование и повторно запланировать процедуру. Такую информацию можно представить пользователю через пульт 112 и/или иным образом. В одном случае пользователь может изменить протокол посредством выбора изменения или альтернативного протокола или подтверждения прекращения сканирования через устройство ввода пульта 112. Такое взаимодействие можно осуществлять через графический пользовательский интерфейс (GUI), интерфейс командной строки и/или другой интерфейс.

Корректор 132 данных использует информацию от устройств 114, 118 для коррекции данных изображения и/или изображений. Коррекция может быть основана на предварительно определенном алгоритме, таком как алгоритм, содержащийся в банке 134 алгоритмов коррекции. Такие алгоритмы могут быть основаны на данных предыстории и/или корреляциях между физиологическими и/или поведенческими данными и информацией, предоставленной в данных изображения и на изображениях. Такие данные можно генерировать на основе пула информации, связанной с субъектом, подлежащим сканированию, и/или с другими субъектами, такими как субъекты, получающие аналогичный индикатор, просканированные с использованием аналогичного протокола визуализации, обладающие аналогичными биологическими характеристиками, такими как одинаковый пол, масса, рост, раса и т.д., имеющие аналогичную патологию, и т.д. В другом случае можно предоставить реализуемую в компьютере логику для получения такой информации на основе информации от устройств 114, 118. Это можно осуществить посредством симуляции и/или иным образом. Также можно использовать информацию, полученную до исследования.

В контексте приведенного выше неограничивающего примера, обратную связь или информацию, указывающую физиологические и/или поведенческие параметры субъекта до и/или во время процедуры визуализации, можно использовать для облегчения проведения процедуры, включая облегчение интерпретации изображений, адаптации или изменения протокола процедуры визуализации, коррекции данных изображения и/или изображений и т.д.

Следует понимать, что в других вариантах осуществления можно опустить одно или два из: упаковщика 122 данных и соответствующих компонентов 124, 126, анализатора 130 протокола и/или корректора 132 данных и алгоритмов 134 коррекции.

Дополнительно упаковщик 122 данных, компоненты 124, 126 дополнительных данных, анализатор 130 протокола, корректор 132 данных и/или алгоритмы коррекции 134 можно расположить отдельно от сканера 102, например, в качестве части отдельных(ой) систем(ы) в том же или другом кабинете для исследований, или они могут представлять собой часть сканера 102, например, реализованную посредством программного и/или аппаратного обеспечения в связи с пультом 112.

Система 100 также содержит определитель 136 значения захвата индикатора, который определяет значение захвата индикатора для представляющей интерес целевой области. Как описано более подробно ниже, в одном случае определитель 136 значения захвата индикатора корректирует значение захвата индикатора для представляющей интерес целевой области на основе одновременного захвата индикатора не тканью и/или процессами, который можно определить, основываясь на данных визуализации и/или данных, не относящихся к визуализации.

На фиг. 2 изображен способ использования системы 100 применительно к процедуре функциональной PET визуализации. Как указано выше, система 100 альтернативно может содержать сканер, основанный на другой модальности визуализации, и ее можно использовать для нефункциональной визуализации.

На этапе 202 для субъекта планируют процедуру функциональной PET визуализации.

На этапе 204 для субъекта идентифицируют подходящий(ие) монитор(ы). Как рассмотрено в настоящем описании, монитор можно выполнить с возможностью определения одного или нескольких физиологических параметров и поведения субъекта до и/или после сканирования.

На этапе 206 идентифицированный(ые) или выбранный(ые) монитор(ы) устанавливают субъекту, как описано в настоящем описании, например, посредством объектов, одетых или носимых субъектом, или помещают на подходящем расстоянии для осуществления мониторинга субъекта в некоторый предварительно определенный момент времени перед исследованием.

На этапе 208 получают физиологическое и/или поведенческое состояния перед введением индикатора. Эту информацию можно использовать в качестве исходной или опорной информации. Также в качестве исходной или опорной информации можно использовать информацию о предыстории, например, которую получают во время периодических физикальных исследований или иным образом.

На этапе 210 вводят индикатор. В этом примере индикатор представляет собой FDG (фтордеоксиглюкозу). Другие подходящие PET индикаторы включают, но без ограничения, фтортимидин (FLT), фторэтилтирозин (FET), фтормизонидазол (FMISO), O15-H2O и фторазомицинарабинофуранозид (FAZA) и т.д. Когда используют другую модальность визуализации, вводят индикатор, подходящий для этой модальности.

На этапе 212 субъект получает инструкции о подготовке к сканированию. Они содержат информирование субъекта о движении, которое субъект должен пытаться избежать, ограничениях в пище и/или напитках и т.д.

На этапе 214 после введения индикатора получают физиологическое и/или поведенческое состояния, используя мониторы.

На этапе 216 предшествующие и/или последующие физиологическое и/или поведенческое состояния используют для идентификации возможной адаптации протокола визуализации и/или альтернатив при их наличии. Это описано более подробно ниже применительно к фиг. 4. Это действие можно опустить.

На этапе 218 сканируют субъекта и генерируют данные изображения и/или одно или несколько изображений.

На этапе 220 физиологическое и/или поведенческое состояния используют для коррекции данных сканирования или получаемых данных изображения и/или изображений. Это дополнительно описано более подробно ниже применительно к фиг. 5. Это действие также можно опустить.

На этапе 222 предоставляют физиологическое и/или поведенческое состояния, информацию, полученную из них и/или информацию, такую как поведенческие наблюдения, сделанные в отношении субъекта, ответы субъекта в анкете и т.д., для просмотра наряду с данными изображения и/или изображением(ями). Это дополнительно описано более подробно ниже применительно к фиг. 3.

На фиг. 3 изображен способ предоставления информации с данными изображения и/или изображениями.

На этапе 302 получают данные изображения и/или изображение(я). Такую информацию можно получить от сканера 102, из хранилища данных и/или иным образом.

На этапе 304 получают информацию о физиологическом и/или поведенческом состоянии. Такую информацию можно получить от устройств 114, 118 физиологического и поведенческого состояний из хранилища данных и/или иным образом.

На этапе 306 определяют, нужно ли данные изображения и/или изображение(я) и информацию о физиологическом и/или поведенческом состоянии представлять вместе.

Если так, то на этапе 308 комбинируют физиологическое и/или поведенческое состояния и данные изображения и/или изображения. Это может включать совмещение, наложение, снабжение примечанием и т.д. данных. Например, можно создать изображение, которое содержит исходное изображение, сигнал ЭКГ перед введением индикатора или исходный сигнал ЭКГ или значение частоты сердечных сокращений, а также ЭКГ или значение частоты сердечных сокращений после введения индикатора. Клиницист, интерпретирующий изображение, при интерпретации изображения может использовать информацию об ЭКГ или частоте сердечных сокращений до и после введения индикатора.

На этапе 310 определяют, нужно ли генерировать дополнительные данные на основе информации о физиологическом и/или поведенческом состоянии. Если нет, то дополнительную информацию не генерируют.

Если так, то на этапе 312 дополнительные данные генерируют на основе информации о физиологическом и/или поведенческом состоянии. Как рассмотрено в настоящем описании, это может содержать идентификацию или получение подходящих сообщений для предоставления или отображения с данными изображения и/или изображением(ями). Например, если наблюдали, что субъект ходил после введения индикатора, то сообщение может сообщать «субъект ходил после введения индикатора».

На этапе 314 сообщение предоставляют с данными изображения и/или изображением(ями). Это может включать предоставление отдельного файла, содержащего сообщение, и/или комбинацию сообщения с данными изображения и/или изображением(ями).

Если на этапе 306 определено, что данные изображения и/или изображение(я) и информацию о физиологическом и/или поведенческом состоянии не нужно комбинировать, то осуществляют действия 312 и 314.

На фиг. 4 изображен способ использования полученного мониторингом физиологического и/или поведенческого состояния для адаптации или изменения протокола визуализации.

На этапе 402 получают протокол запланированной визуализации. Такую информацию можно предоставить посредством пульта 112 и/или иным образом.

На этапе 404 получают информацию о физиологическом и/или поведенческом состоянии. Такую информацию можно получить от устройств 114, 118 физиологического и поведенческого состояний из хранилища данных и/или иным образом.

На этапе 406 информацию о физиологическом и/или поведенческом состоянии анализируют в свете протокола запланированной визуализации.

На этапе 408 идентифицируют адаптацию протокола и/или один или несколько альтернативных протоколов. Как указано выше, это может содержать увеличение времени перед сканированием, увеличение времени сканирования и т.д.

На этапе 410 идентифицированную адаптацию протокола и/или один или несколько альтернативных протоколов представляют для использования/выбора.

На этапе 412 определяют, выбрана ли представленная адаптация или альтернатива.

Если так, то на этапе 414 сканирование осуществляют на основе адаптации или альтернативы.

Если нет, то на этапе 416 используют запланированный протокол.

На фиг. 5 изображен способ использования полученного мониторингом физиологического и/или поведенческого состояния для коррекции данных изображения и/или изображения(й).

На этапе 502 получают данные изображения и/или изображение(я). Такую информацию можно получить от сканера 102, из хранилища данных и/или иным образом.

На этапе 504 получают информацию о физиологическом и/или поведенческом состоянии. Такую информацию можно получить от устройств 114, 118 физиологического и поведенческого состояний из хранилища данных и/или иным образом.

На этапе 506 анализируют информацию о физиологическом и/или поведенческом состоянии.

На этапе 508 идентифицируют ожидаемое влияние на основе анализа информации о состоянии. Как рассмотрено в настоящем документе, это можно выполнить на основе данных предыстории, данных симуляции, данных, полученных до исследования, и/или других данных.

На этапе 510 получают коррекцию на основе ожидаемого влияния. Как рассмотрено в настоящем документе, коррекция может быть основана на предварительно определенном алгоритме и/или получена с использованием машинного обучения или других способов.

На этапе 512 данные изображения и/или изображение(я) корректируют с использованием коррекции.

На фиг. 6 изображен пример определителя 136 значения захвата индикатора. Сегментатор 602 облегчает сегментирование данных визуализации (например, PET, SPECT, MRI, CT, US и/или данных визуализации) внутри одной или нескольких представляющих интерес областей (ROI). Когда данные визуализации содержат многомодальную информацию, визуализацию можно совмещать или иным образом устанавливать корреляцию. Одна или несколько представляющих интерес областей могут представлять целиком или подфрагменты другой анатомической ткани, такой как мозг, печень, почка, легкие, мочевой пузырь и т.д.

В одном варианте осуществления пользователь взаимодействует с сегментатором 602 через интерфейс, такой как графический пользовательский интерфейс пульта или веб-приложения, который представлен на дисплее. В этом варианте осуществления пользователь обеспечивает ввод, который облегчает идентификацию одной или нескольких представляющих интерес областей включающих, но без ограничения, целевую ткань и/или другую представляющую интерес ткань. Ввод можно обеспечить через мышь, указатель, клавиатуру или другое устройство.

В одном случае ввод идентифицирует периметр представляющей интерес области. В еще одном другом случае ввод идентифицирует часть периметра, и сегментатор 602 определяет остальную часть периметра. В еще одном другом случае ввод идентифицирует представляющую интерес ткань (например, мозг), и сегментатор 602 идентифицирует представляющую интерес область в данных визуализации, соответствующих идентифицированной представляющей интерес ткани. Примеры подходящих алгоритмов для выполнения этого включают алгоритм построения сетки, растущий алгоритм и/или другие алгоритмы.

Когда сегментатор 602 автоматически идентифицирует представляющие интерес области, ввод может содержать признаки, идентифицирующие представляющую интерес ткань и подтверждающую информацию для подтверждения и отклонения автоматически определенных представляющих интерес областей. Также следует понимать, что пользователь может модифицировать определенную сегментатором 602 представляющую интерес область включая увеличение или уменьшение размера, изменение формы и т.д.

Компонент 604 обработки содержит определитель 606 захвата индикатора представляющей интерес целевой области, определитель 610 захвата индикатора представляющей интерес нецелевой области и определитель 612 захвата индикатора физиологическим процессом. Эти компоненты могут определять значение захвата индикатора на основе данных визуализации и/или данных, не относящихся к визуализации. Данные визуализации могут содержать сегментированные или частично сегментированные данные из сегментатора 602 и/или данные визуализации из хранилища данных и/или другого устройства. Данные, не относящиеся к визуализации, содержат лабораторные данные, физическое состояние, физическую активность, показатели жизнедеятельности и/или другую информацию, которую можно получить из хранилища данных и/или другого устройства и/или которые может ввести клиницист.

В качестве неограничивающего примера данные визуализации из системы архивации и передачи изображений (Picture Archiving and Communication System (PACS)) можно перенести (посредством формата визуализации и передачи цифровой медицинской информации (Digital Information Imaging and Communications in Medicine (DICOM) или другой формат) в компонент 604 обработки и тем самым использовать для определения значений захвата индикатора. В другом примере данные, не относящиеся к визуализации, из лабораторной информационной системы (LIS) (например, химический состав крови, уровень глюкозы и т.д.) и/или другие данные, не относящиеся к визуализации (например, показатели жизнедеятельности, активность пациента и т.д.), можно получить и использовать посредством компонента 604 обработки. Другие полезные хранилища данных включают, но без ограничения, рентгенологическую информационную систему (Radiology Information System (RIS)), больничную информационную систему (Hospital Information System (HIS)) и т.д.

Другая подходящая не связанная с визуализацией информация включает биомаркеры. Например, информация о диете, такая как потребление алкоголя и жирной пищи перед исследованиями визуализации, представлена в маркерах крови, таких как аланинаминотрансфераза (GPT), глютамино-щавелевоуксусная трансаминаза (GOT), гамма-глутамилтранспептидаза (Gamma-GT, GGT) для функции печени, креатинин для функции почек, инсулин, глюкоза, алкоголь крови. В зависимости от индикатора могут иметь значение другие маркеры. Например, для FMISO, индикатора гипоксии, маркером является артериальное насыщение кислородом. Для HED, индикатора неврастении, маркером является лекарственный статус (бета-блокаторы).

Определитель 606 захвата индикатора представляющей интерес целевой области определяет значение захвата индикатора для идентифицированной целевой ткани, основываясь по меньшей мере на сегментированных данных визуализации, соответствующих целевой ткани. Когда в данных визуализации захватывают только часть представляющей интерес области значение захвата индикатора можно определить для представляющей интерес области посредством оценки объема представляющей интерес области через модель или иным образом и экстраполировать значение захвата индикатора для части изображения на оцениваемый объем. Такие модели хранят в банке 608 моделей.

Определитель 610 захвата индикатора представляющей интерес нецелевой области определяет значения захвата индикатора для сегментированных представляющих интерес областей соответствующих ткани, отличной от целевой ткани. Эти области могут содержать области с относительно высоким захватом индикатора и/или значительным объемом, хотя дополнительно или альтернативно они могут содержать другие области. Аналогично указанному выше, когда данные визуализации представляют только часть ткани, можно использовать модель иди другой алгоритм для оценки объема представляющей интерес области и захват индикатора можно определить на основе значения захвата индикатора для подфрагмента и оцененного объема.

Для ткани, такой как мышца, которая потребляет индикатор, как правило, не проводят сканирование всей ткани в теле. В таком случае объем мышцы можно оценивать по модели математического ожидания, с помощью справочной таблицы (LUT) и/или математической функции, которую хранят в банке 608 моделей. Для этого можно оценить и использовать такую информацию о пациенте, как масса, размер, высота, ширина, охват и т.д., для облегчения оценки объема мышцы. Поскольку захват индикатора в мышце в различных частях тела может быть различным, можно взвесить различные коэффициенты, которые используют для определения захвата индикатора.

В другом примере можно определить значения захвата индикатора для предварительно определенного числа подобластей мышцы. По этим данным можно определять и суммировать вместе значения захвата индикатора для других подобластей мышцы для генерации значения захвата индикатора мышцей. В другом примере значение захвата индикатора для мышцы можно определить через экстраполяцию значения захвата индикатора для предварительно определенных подобластей. В еще одном другом примере среднее значение можно определить по значениям захвата индикатора для подобластей, и среднее значение можно использовать в качестве или использовать для определенного значения захвата индикатора мышцей. Снова данные можно взвесить, чтобы учесть различный захват в различных частях тела.

Определитель 612 захвата индикатора физиологическим процессом определяет значения захвата индикатора для физиологических процессов. Примером такого процесса является мочеиспускание. Для такого процесса протоколы визуализации могут учитывать накопление индикатора в мочевом пузыре, которое может снижать качество изображения. Например, в одном случае протокол может содержать мочеиспускание пациента перед сканированием. Для оценки количества индикатора, потерянного при мочеиспускании, измеряют или оценивают объем и/или массу мочи. В одном случае это включает мочеиспускание субъекта в емкость и затем измерение массы заполненной емкости. В другом случае субъекта взвешивают до и после мочеиспускания, чтобы определить объем мочеиспускания. В любом случае активность удаленной мочи оценивают по средней активности в сегментированном мочевом пузыре.

Корректор 614 захвата индикатора корректирует значение захвата индикатора, сгенерированное определителем 606 захвата индикатора представляющей интерес целевой области. В иллюстрированном варианте осуществления корректор 614 захвата индикатора на основе коэффициента коррекции корректирует это значение захвата индикатора, такое как значения одновременного захвата индикатора другой ткани и/или процессов. Одновременный захват индикатора можно определить посредством определителя 610 захвата индикатора представляющей интерес нецелевой области и/или определителя 612 захвата индикатора процессом. В целом, одновременный захват индикатора относится к захвату индикатора нецелевой тканью и/или процессами, который снижает количество индикатора, доступного для захвата в целевой ткани.

В одном случае, корректор 614 захвата индикатора корректирует значение захвата индикатора посредством математической функции, например, посредством вычитания значений одновременного захвата индикатора (или его симуляции) нецелевой сегментированной ткани, процессов и т.д. из значения захвата индикатора представляющей интерес целевой области. Вычитание может быть или может не быть взвешенным. Коррекция также может включать нормализацию значения захвата индикатора на основе значения целевого захвата индикатора, значений одновременного захвата индикатора для другой ткани и/или процессов, активности инъецированного индикатора, уровнях значимых маркеров и/или другой информации.

Запоминающий компонент 616 содержит машиночитаемый накопитель, который можно использовать для хранения значений захвата индикатора и/или скорректированных значений захвата индикатора. Запоминающий компонент 616 может содержать локальную и/или удаленную, непортативную и/или портативную память. Компонент 618 представления представляет значения захвата индикатора и/или скорректированные значения захвата индикатора и/или соответствующие им данные визуализации и/или данные, не относящиеся к визуализации. Такую информацию можно по-разному представлять, например, в форме таблиц, графиков, графических данных и т.д., которые показывают измеренные и/или скорректированные значения захвата индикатора. Информацию также можно распечатать на бумаге и/или другом материальном носителе.

Следует понимать, что определитель 136 захвата индикатора (и его компоненты) можно реализовать посредством одного или нескольких процессоров компьютера, которые исполняют машиночитаемые инструкции, хранимые на машиночитаемом носителе данных. Как показано на фиг. 1, в одном случае определитель 136 захвата индикатора реализуют через вычислительное устройство, удаленное от сканера 102 и связанное с ним. В другом случае определитель 136 захвата индикатора реализуют через пульт 112 сканера 102.

На фиг. 7 изображен способ коррекции значения захвата индикатора для представляющей интерес целевой области.

На этапе 702 пациенту вводят индикатор.

На этапе 704 осуществляют сканирование перфузии. Сканирование перфузии собирает данные о захвате и вымывании индикатора.

На этапе 706 данные визуализации из сканирования обрабатывают для того, чтобы определить значение захвата индикатора для представляющей интерес целевой области. Для облегчения определения значения захвата индикатора можно использовать модели и/или данные, не относящиеся к визуализации.

На этапе 708 генерируют коэффициент коррекции для значения захвата индикатора для представляющей интерес целевой области. Как описано в настоящем описании, в одном случае это включает обработку данных визуализации и/или данных, не относящихся к визуализации, для того, чтобы определить значения одновременного захвата индикатора для одной или нескольких представляющих интерес нецелевых областей и/или процессов, причем одновременный захват индикатора в целом относится к захвату индикатора нецелевой тканью и/или процессами, который снижает количество индикатора, доступного для захвата целевой тканью. Для облегчения определения значения захвата индикатора также можно использовать модели.

На этапе 710 корректируют значение захвата индикатора для представляющей интерес области на основе коэффициента коррекции. Как указано в настоящем описании, это может содержать вычитание значения одновременного захвата индикатора из значения захвата индикатора для представляющей интерес области и/или обработку данных иным образом, таким как нормализация данных.

Указанное выше можно реализовать посредством машиночитаемых инструкций, которые при исполнении процессором(ами) компьютера управляют процессором(ами) для осуществления описанных способов. В таком случае инструкции можно хранить на машиночитаемом носителе данных, связанном с рассматриваемым компьютером или иным образом доступным для него.

Следует понимать, что в одном варианте осуществления опущен определитель 136 значения захвата индикатора, показанный на фиг. 1. В другом варианте осуществления опущены компоненты 114-118, показанные на фиг. 1.

Изобретение описано со ссылкой на различные варианты осуществления. Модификации и изменения могут прийти на ум после прочтения подробного описания. Предполагают, что изобретение составлено как включающее все такие модификации и изменения в такой мере, в какой они входят в объем приложенной формулы изобретения или ее эквивалентов.

Группа изобретений относится к способу и системе функциональной визуализации. В способ получают изображение представляющей интерес области субъекта, причем изображение содержит информацию, указывающую захват индикатора. Изображение генерируют с данными изображения, полученными посредством системы визуализации, которую использовали для сканирования субъекта. Далее получают сигнал, указывающий физиологическое состояние субъекта перед сканированием, причем физиологическое состояние оказывает влияние на захват индикатора перед сканированием. Определяют значение захвата индикатора для представляющей интерес области. Определяют коэффициент коррекции захвата индикатора на основании физиологического состояния перед сканированием. Корректируют значение захвата индикатора для представляющей интерес области на основании коэффициента коррекции захвата индикатора. Отображают как изображение, так и данные, указывающие физиологическое состояние, одновременно. Данные, указывавшие физиологическое состояние, отображаются на дисплее монитора. Использование изобретения позволяет уменьшить артефакты изображения, связанные с физиологическим состоянием пациента и его поведением. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Способ функциональной визуализации, включающий в себя этапы, на которых:
получают изображение представляющей интерес области субъекта, причем изображение содержит информацию, указывающую захват индикатора,
причем изображение генерируют с данными изображения, полученными посредством системы визуализации, которую использовали для сканирования субъекта;
получают сигнал, указывающий физиологическое состояние субъекта перед сканированием, причем физиологическое состояние оказывает влияние на захват индикатора перед сканированием; и
определяют значение захвата индикатора для представляющей интерес области;
определяют коэффициент коррекции захвата индикатора на основании физиологического состояния перед сканированием;
корректируют значение захвата индикатора для представляющей интерес области на основании коэффициента коррекции захвата индикатора; и
отображают как изображение, так и данные, указывающие физиологическое состояние, одновременно;
причем данные, указывавшие физиологическое состояние, отображаются на дисплее монитора.

2. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап, на котором снабжают изображение примечанием о физиологическом состоянии.

3. Способ по любому из пп. 1-2, в котором физиологическое состояние представляет собой одно из: частоты сердечных сокращений, частоты дыхания, температуры тела или уровня глюкозы.

4. Способ по любому из пп. 1-2, дополнительно содержащий этапы, на которых:
генерируют дополнительные данные на основе сигнала; и
отображают дополнительные данные с изображением.

5. Способ по п. 4, в котором дополнительные данные содержат сообщение, указывающее изменение значения физиологического состояния относительно исходного значения, которое превышает предварительно определенное пороговое значение.

6. Способ по п. 4, дополнительно содержащий этап, на котором накладывают дополнительные данные на изображение.

7. Способ по любому из пп. 1-2, дополнительно содержащий этап, на котором осуществляют адаптацию или изменение протокола запланированного сканирования для сканирования на основе сигнала, указывающего физиологическое состояние.

8. Способ по п. 1, в котором коррекция основана на ожидаемом влиянии физиологического состояния на данные изображения или изображение.

9. Способ по любому из пп. 1-2, дополнительно содержащий этапы, на которых:
получают второй сигнал, указывающий поведенческое состояние субъекта перед сканированием; и
отображают вторые данные, указывающие поведенческое состояние, с изображением.

10. Система функциональной визуализации, содержащая:
средство для получения изображения представляющей интерес области субъекта;
средство для получения данных о физиологическом или поведенческом состоянии субъекта перед сканированием;
процессор, выполненный с возможностью осуществления функций упаковщика (122) данных, выполненного с возможностью упаковывания изображения представляющей интерес области субъекта вместе с данными, указывающими по меньшей мере одно из: физиологического или поведенческого состояния субъекта, причем изображение генерируют с данными изображения, полученными посредством системы визуализации, которую использовали для сканирования субъекта, а данные о состоянии получают перед сканированием субъекта;
средство для визуализации как изображения представляющей интерес области субъекта, так и по меньшей мере одного из: физиологического или поведенческого состояния субъекта одновременно; и
устройство мониторинга физиологического состояния, которое содержит по меньшей мере один физиологический монитор, выполненный с возможностью определять физиологическое состояние субъекта перед сканированием, и причем физиологическое состояние используется для коррекции ожидаемого захвата индикатора на отсканированном изображении.

11. Система по п. 10, в которой процессор выполнен с возможностью осуществления функций анализатора (130) протокола, выполненного с возможностью определения модификации протокола сканирования для сканирования или альтернативного протокола сканирования для сканирования на основе протокола запланированного сканирования и состояния.

12. Система по любому из пп. 10-11, в которой процессор выполнен с возможностью осуществления функций:
корректора (132) данных, выполненного с возможностью определения коррекции изображения или данных изображения на основе запланированного протокола и состояния и коррекции изображения или данных изображения на основе коррекции.