專利名稱：用于針對(duì)性醫(yī)療的基于圖像的計(jì)劃方法和設(shè)備的制作方法
用于針對(duì)性醫(yī)療的基于圖像的計(jì)劃方法和設(shè)備 本發(fā)明通常涉及提供更有效的藥物治療程序的生物設(shè)備和方法。此外，本發(fā)明涉及用于對(duì)病人中的^L射標(biāo)記(radiolabel)藥物的生物分 布進(jìn)行4-D成像以便提供個(gè)體化藥物治療方案和改進(jìn)的臨床結(jié)果的方 法和i殳備。許多人類疾病，尤其是其中的癌癥，可通過針對(duì)性而不是非針對(duì)性 的系統(tǒng)化給藥來更特定地進(jìn)行治療。然而，針對(duì)性治療方案(例如， 免疫療法)經(jīng)常涉及針對(duì)性藥劑的生物分布隨不同病人的很大差異。 結(jié)果，實(shí)現(xiàn)最大的有用效果并同時(shí)限制副作用所需的劑量要求同樣隨 著不同病人而出現(xiàn)很大差異。不過，在目前的實(shí)踐中，常?；谝环N劑量適用全部的方式、或者 簡(jiǎn)單地基于每單位體重或每單位體表面積、并具有絕對(duì)最小和/或最大 限制來給予劑量。與例行投入到病人特定的外部放射治療方案的設(shè)計(jì)的計(jì)劃努力相比，這是刻板的。目前的針對(duì)性醫(yī)療的劑量方法未考慮特定病人中的針對(duì)性藥劑的 詳細(xì)空間和時(shí)間生物分布。即使基于每單位體重或每單位體表面積來 給藥，此分布也可能隨著不同病人而出現(xiàn)很大差異。為了即使對(duì)于可 能由于病人間差異而導(dǎo)致的最不利的生物分布也能保持安全，在不同 病人的平均值方面，將與個(gè)體生物分布無關(guān)的藥劑推薦量限制為低于 病人特定的極限(例如由到危險(xiǎn)器官的劑量所限定)。結(jié)果，在不同 病人的平均值方面，藥劑的效果將達(dá)不到通過按每個(gè)病人的特定劑量 極限而對(duì)他給藥所能達(dá)到的效果。即使執(zhí)行病人特定的劑量測(cè)定方法，目前經(jīng)常出現(xiàn)的是，該方法基 于共軛視圖(conjugate-view)平面成像，即使如此，原則上也不能期 望平面成像在人體的復(fù)雜3-D幾何形狀中給出定量結(jié)果。在這里為任 何目的而通過引用全部并入的Sgouros，G.等的Patient-Specif ic， 3-Dimensional Dosimetry in Non-Hodgkin，s Lymphoma Patients Treated with 131I-anti-Bl Antibody: Assessment of T認(rèn)or Dose—Response. /齒"歸44 (2): 260-268中描述了少有的將個(gè)體量測(cè)定方法中的嘗試之一。Sgouros等的收集個(gè) 體3-D信息的方法是SPECT成像。然而，Sgouros等的方法未涉及絕對(duì) 3-D劑量測(cè)定方法；相反，基于感興趣的每個(gè)腫瘤區(qū)域來將由SPECT測(cè) 量的3-D活性(activity)分布標(biāo)準(zhǔn)化為如平面成像所測(cè)量的那樣、每 個(gè)腫瘤的累積計(jì)數(shù)。另外，因?yàn)橐话阋淮蝺H僅為一個(gè)點(diǎn)獲得3-D數(shù)據(jù)， 所以沒有真正基于4-D數(shù)據(jù)。此外，Sgouros等的方法中基于圖像的劑量測(cè)定方法僅僅對(duì)肺瘤區(qū) 域進(jìn)行，而不是對(duì)危險(xiǎn)器官。最終，從該劑量測(cè)定方法不會(huì)得到醫(yī)療 計(jì)劃。Fuller等的美國(guó)專利申請(qǐng)公開號(hào)2004/0225174Al描述了一種用于 使用短程治療來優(yōu)化放射劑量的布置的方法。該方法需要病人的超聲 和CT成像來確定放射源的正確外科布置。該方法建議了一種僅僅基于 解剖數(shù)據(jù)來計(jì)劃放射源分布的方法，并且不會(huì)預(yù)期到一種部分地基于 目標(biāo)藥劑功效和藥理數(shù)據(jù)的病人特定的圖像建模、來優(yōu)化療法的方法和設(shè)備oGroen等的美國(guó)專利申請(qǐng)公開號(hào)2004/0023211A1描述了一種使用 基于總?cè)?popu 1 aUon)的藥物代謝動(dòng)力學(xué)模型和表型阻力測(cè)試的組合 來優(yōu)化藥物醫(yī)療的系統(tǒng)。然而，此方法不會(huì)預(yù)期到使用病人的針對(duì)性 藥劑濃度的4-D成像，并且顯然否認(rèn)了為每種藥物執(zhí)行每個(gè)個(gè)體病人 中的藥物濃度的量化監(jiān)視的可能性。Liang等的美國(guó)專利申請(qǐng)公開號(hào)2004/0015070A1描述了一種用于 提供解剖區(qū)域的3-D仿真的系統(tǒng)，其允許用戶進(jìn)行"虛擬"干預(yù)以計(jì) 劃和評(píng)估潛在風(fēng)險(xiǎn)和有害效果。然而，該發(fā)明未教導(dǎo)或暗示為了優(yōu)化 劑量療法的目的而在病人體內(nèi)隨時(shí)間對(duì)針對(duì)性藥劑濃度進(jìn)行成像。Wessol等的美國(guó)專利申請(qǐng)公開號(hào)2002/0046010Al描述了一種用于 通過對(duì)放射性粒子經(jīng)過病人中的區(qū)域的移動(dòng)進(jìn)行建模而改進(jìn)放射醫(yī)療 劑量測(cè)定計(jì)劃的系統(tǒng)。然而，此方法并未教導(dǎo)或暗示在確定最佳整體 治療策略時(shí)需要對(duì)病人特定的藥理或藥物代謝動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行建模的 步驟。Wessol等的美國(guó)專利申請(qǐng)公開號(hào)2002/0046010Al描述了一種用于 基于3-D解剖信息來制造可移植的生物醫(yī)學(xué)設(shè)備的系統(tǒng)和方法，但未 教導(dǎo)或暗示用于對(duì)病人特定的藥理或藥物代謝動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行建模以優(yōu)化給定針對(duì)性藥劑的治療功效的方法。Chen等的美國(guó)專利5， 684， 889描述了 一種用于通過重復(fù)掃描對(duì)象 并生成成像藥劑的強(qiáng)度圖像來測(cè)量成像藥劑的動(dòng)力學(xué)的系統(tǒng)和方法， 該系統(tǒng)和方法可用于開發(fā)對(duì)該對(duì)象的治療計(jì)劃。然而，此方法未教導(dǎo) 或暗示使用診斷成像藥劑來生成4-D生物分布圖，以用于對(duì)醫(yī)療藥劑 的生物分布進(jìn)行預(yù)測(cè)性建模。此外，該，889專利未能預(yù)期使用臨床和 病人特定的數(shù)據(jù)來優(yōu)化病人特定的治療療法。對(duì)上面引用的文獻(xiàn)的特征和缺點(diǎn)的描述僅僅用于背景目的，并且僅 僅用于突出本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和給出本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)的上下文環(huán)境。本發(fā)明涉及一種方法和設(shè)備，用于將病人的4-D醫(yī)學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為用 于針對(duì)性藥物醫(yī)療的病人特定的治療計(jì)劃，其最大化有用的效果同時(shí) 限制副作用。此治療計(jì)劃的性質(zhì)的范圍可從一個(gè)特定病人對(duì)一個(gè)特定 針對(duì)性藥物治療的合適性的僅僅是/否的判定，到使用包括針對(duì)性藥物 醫(yī)療的醫(yī)療組合的復(fù)雜治療計(jì)劃。本發(fā)明的一個(gè)方面涉及用于執(zhí)行4-D成像的設(shè)備。該設(shè)備包括4-D 圖像處理和配準(zhǔn)單元，用于對(duì)利用高靈敏度的成像方法(例如，包括 PET、 SPECT、 x射線CT、 MR、超聲和光學(xué)成像)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行醫(yī)學(xué) 成像；可能借助于藥物代謝空理學(xué)模型、根據(jù)對(duì)多個(gè)時(shí)間點(diǎn)測(cè)量的每 體元或每3-D區(qū)域的圖像強(qiáng)度來估計(jì)針對(duì)性藥劑的診斷版本隨時(shí)間的 濃度曲線的單元；根據(jù)針對(duì)性藥劑的診斷版本的所述濃度曲線來估計(jì) 針對(duì)性藥劑的醫(yī)療版本的每體元或每3-D區(qū)域中濃度的時(shí)間行為和/或 在時(shí)間上的積分的單元；基于所估計(jì)的醫(yī)療藥劑濃度圖來生成病人特 定的醫(yī)療給藥規(guī)程的單元；以及用于計(jì)算該醫(yī)療計(jì)劃的效果(以及可 能的毒性)的估值的可選單元。本發(fā)明的另 一方面涉及用于執(zhí)行4-D生物分布成像的方法。在一個(gè) 實(shí)施例中，本發(fā)明的方法涉及用于執(zhí)行個(gè)體中藥物或針對(duì)性藥劑隨時(shí) 間的4-D生物分布的成像以生成病人特定的治療方案的步驟。此實(shí)施 例的一個(gè)方面包括以診斷形式對(duì)病人給予針對(duì)性藥劑，以及在向病 人給予診斷針對(duì)性藥劑之后的一段時(shí)間上獲得一 系列三維圖像。例如， 可利用根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)成像規(guī)程的PET、 SPECT、 x射線CT、 MR、超聲、或光 學(xué)成像來獲得高質(zhì)量圖像。在另一方面，本發(fā)明包括在一個(gè)時(shí)期上對(duì)病人中的診斷針對(duì)性藥劑進(jìn)行成像。該方法的一個(gè)方面包括例如通 過使用藥物代謝動(dòng)力學(xué)模型來估計(jì)該針對(duì)性藥劑的診斷形式的第一 4-D濃度圖。在本發(fā)明的另一方面中，該方法包括使用該針對(duì)性藥劑 的診斷形式的第一 4-D濃度圖來估計(jì)該針對(duì)性藥劑的醫(yī)療形式的第二 4-D濃度圖，其還考慮了藥劑的診斷形式和醫(yī)療形式之間的物理和生物 動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的差異。在其他方面中，本發(fā)明的方法包括以下步驟使 用所估計(jì)的醫(yī)療針對(duì)性藥劑的4-D濃度圖來生成病人特定的醫(yī)療給藥 規(guī)程。在另一方面中，本發(fā)明的方法可選地計(jì)算該醫(yī)療計(jì)劃的效果和 潛在毒性的估值。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，通過考慮給定針對(duì)性藥劑的個(gè)體4-D生物分布 的、針對(duì)性藥物醫(yī)療的病人特定的優(yōu)化治療計(jì)劃，在疾病響應(yīng)和存活 率方面和/或在生活質(zhì)量方面，可實(shí)現(xiàn)臨床結(jié)果的改進(jìn)。根據(jù)以下的詳細(xì)描述，有關(guān)本發(fā)明的系統(tǒng)、方法和處理的其他有利 特征和功能將更清楚。在此用來說明本發(fā)明的背景并且在具體案例中提供有關(guān)實(shí)踐的額外細(xì)節(jié)的公開和其他材料通過引用而并入，并且為 了方便而在所附參考書目中引用。

圖1是示出用于針對(duì)性醫(yī)療的基于4-D圖像的計(jì)劃的當(dāng)前方法和設(shè) 備的概況的簡(jiǎn)單流程圖。除非有清楚的相反指示，否則以下描述和限定補(bǔ)充了本領(lǐng)域已知的 術(shù)語(yǔ)限定。正電子發(fā)射斷層攝像("PET"或"PET掃描")是涉及基于對(duì)來 自正電子發(fā)射的輻射進(jìn)行檢測(cè)來獲取生理圖像的診斷檢查。正電子是 從給病人服用的放射性物質(zhì)發(fā)出的微粒子。通過此技術(shù)開發(fā)的人體的 結(jié)果圖像被使用來估計(jì)疾病的種類。PET最經(jīng)常被用來4企測(cè)癌癥以及通過表征癌癥的生物化學(xué)變化來 檢查癌癥醫(yī)療的效果。可對(duì)整個(gè)身體進(jìn)行這些掃描?？墒褂脤?duì)心臟的 PET掃描來確定到心肌的血流并幫助估計(jì)冠心病的征兆。對(duì)心臟的PET 掃描還被用來確定顯示出降低了功能的心臟的區(qū)域是否是活的而不是 作為先前心臟病(稱為心肌梗塞)的結(jié)果的創(chuàng)傷。結(jié)合心肌灌注研究， PET掃描允許無功能的心肌與將從諸如血管成形術(shù)或冠狀動(dòng)脈搭橋手7術(shù)之類的過程受益的心肌區(qū)別開，其中這些過程將重新建立足夠的血流并改善心臟功能。對(duì)腦部的PET掃描用來評(píng)估具有未確定原因的記 憶紊亂、疑似或證實(shí)的腦部腫瘤、或者對(duì)醫(yī)療沒有反應(yīng)并因此準(zhǔn)備進(jìn) 行手術(shù)的發(fā)作紊亂的病人。在檢查開始之前，產(chǎn)生并向生物化學(xué)化合物(最常見的是葡萄糖， 但有時(shí)是水或者氨水)附加或標(biāo)記放射性物質(zhì)。 一旦將此物質(zhì)給予病 人，放射性就在身體的適當(dāng)區(qū)域中定位并由PET掃描儀檢測(cè)到，放射 性常常是非常短期的，并且量非常小而不會(huì)影響身體的正常處理。PET圖像上的不同顏色或亮度表示組織或器官功能的不同水平。例 如，因?yàn)榻】到M織使用葡萄糖作為能量，其累積一些標(biāo)記的葡萄糖， 這將在PET圖像上顯示出來。然而，使用比正常組織更多的葡萄糖的 癌癥組織將累積更多的物質(zhì)并在PET圖像上顯得比正常組織更亮。作為靜脈注射而給予放射性物質(zhì)(盡管在一些情況下，將通過現(xiàn)有 的靜脈線而給出或作為氣體吸入)。然后，該物質(zhì)將花費(fèi)大約30到90 分鐘來通過身體并在進(jìn)行研究的組織中累積。在此期間，病人必須靜 止不動(dòng)并且避免劇烈運(yùn)動(dòng)或談話，這可能會(huì)改變所給物質(zhì)的定位。在 此之后開始掃描。這將花費(fèi)30到45分鐘。因?yàn)镻ET允許研究身體功能，其可幫助醫(yī)師在使用諸如CT或MRI 之類的其他成像測(cè)試發(fā)現(xiàn)解剖變化變得明顯之前、檢測(cè)到暗示疾病的 生物化學(xué)過程的變化。當(dāng)PET成為更大型的診斷工作的一部分時(shí)，這 增強(qiáng)了 PET掃描的價(jià)值。這常常需要PET掃描與諸如CT或MRI之類的 其他成像研究的比較。單光子發(fā)射(計(jì)算)斷層攝像("SPECT"或"SPET")是一種根 據(jù)發(fā)射伽馬射線的放射性藥物(單光子發(fā)射物或正電子發(fā)射物)產(chǎn)生 橫截面圖像的斷層攝像核成像技術(shù)。根據(jù)斷層攝像成像中使用的原始 概念來獲取SPECT數(shù)據(jù)通過圍繞頭尾軸旋轉(zhuǎn)檢測(cè)器頭來獲取要成像 的身體部分的多個(gè)視圖。使用適當(dāng)?shù)闹貥?gòu)技術(shù)，然后利用由伽馬相機(jī) 的軸向視場(chǎng)確定的軸向視場(chǎng)F0V來計(jì)算橫截面圖像。SPECT相才幾是可圍繞病人軸旋轉(zhuǎn)的標(biāo)準(zhǔn)伽馬相才幾，或者由兩個(gè)或甚 至三個(gè)相機(jī)頭組成以縮短獲取時(shí)間。 一些系統(tǒng)使用類似于計(jì)算斷層攝 像CT的環(huán)狀檢測(cè)器陣列，但是此類系統(tǒng)并未廣泛使用。數(shù)據(jù)獲取是在 至少半圓(180° )上(由用于心臟成像的一些來使用)，但大多數(shù)情況下是在整個(gè)圓上進(jìn)行。數(shù)據(jù)重構(gòu)必須考慮所發(fā)出的射線還會(huì)在病人體內(nèi)衰減的事實(shí)；即，從病人內(nèi)深處發(fā)出的質(zhì)子會(huì)被周圍的組織顯著 地衰減。而在CT掃描中，吸收是成像過程的要素，在SPECT中衰減使圖像 變差。因此，與深的周圍腦結(jié)構(gòu)相比，未經(jīng)衰減校正而重構(gòu)的頭部數(shù) 據(jù)可能顯示出周圍腦結(jié)構(gòu)的顯著假像增強(qiáng)。處理此問題的最簡(jiǎn)單方法 是在重構(gòu)前過濾數(shù)據(jù)。在三頭相機(jī)中使用的一種更好但更復(fù)雜的方法 是在兩個(gè)相才幾頭之間放入伽馬射線源，其在凈皮病人部分吸收之后由對(duì) 面的相機(jī)檢測(cè)到。然后，此相機(jī)頭產(chǎn)生透射數(shù)據(jù)，同時(shí)另兩個(gè)收集發(fā) 射數(shù)據(jù)。注意到，必須向收集透射數(shù)據(jù)的相機(jī)安裝匯聚準(zhǔn)直器，以接 納合適的伽馬射線。磁共振成像("MR成像")是使用強(qiáng)磁場(chǎng)(B。場(chǎng))和梯度場(chǎng)來定 位來自自旋系統(tǒng)的射頻信號(hào)的脈沖的成像方法，其中自選系統(tǒng)包括在 被射頻RF脈沖干擾之后重定向的原子核(例如，氳核，即正電子)。 MR成像產(chǎn)生任意方向上的高分辨率、高對(duì)比度的二維圖像片斷，但其 也是真正的體成像技術(shù)，并且可直接測(cè)量三維體。也稱為磁通量密度或感應(yīng)的"B。場(chǎng)"是在MR成像器中使用的主磁 場(chǎng)。在目前的MR系統(tǒng)中，其具有隨時(shí)間從0. 02到7特斯拉變化的恒 定值。利用超導(dǎo)磁體產(chǎn)生0. 5T以上的場(chǎng)強(qiáng)度。高場(chǎng)強(qiáng)度具有更好的信 噪比(SNR)。MR成像還能夠量化(quantify)運(yùn)動(dòng)的速度和更高階的力矩(見流 量化)并由此測(cè)定血流。在最近數(shù)十年來，MR成像的應(yīng)用正不斷擴(kuò)展。 目前，其是大多數(shù)腦部和脊柱疾病中的優(yōu)選橫截面成像方法，并且已 經(jīng)在對(duì)肌骨骼系統(tǒng)的疾病的成像中達(dá)到了主要的重要性。頭部、頸部 和骨盆的MR成像已達(dá)到臨床應(yīng)用的實(shí)質(zhì)水平，并且其在腹部、腎和胸 部中的應(yīng)用正隨著超快速M(fèi)R成像技術(shù)的出現(xiàn)而快速發(fā)展。MR成像使用麗R現(xiàn)象，即，許多原子核呈現(xiàn)出被稱為自旋(spin) 的性質(zhì)的事實(shí)。在外部磁場(chǎng)中對(duì)這些自旋定向。外部射頻脈沖干擾它 們的指向狀態(tài)，并且使得它們吸收能量，隨后重新輻射。重新輻射信 號(hào)的強(qiáng)度取決于輻射組織和用來干擾自旋的脈沖序列。因?yàn)镹MR現(xiàn)象 具有許多對(duì)比度機(jī)制，所以MR成像在對(duì)比度方面是非常豐富的。其主 要由T:松弛(relaxation)和L松弛過程確定，但諸如遷移質(zhì)子的密度(質(zhì)子密度)、磁化效應(yīng)、磁性轉(zhuǎn)移(MT)、擴(kuò)散和流效應(yīng)等之類的其 他參數(shù)也可成為相關(guān)對(duì)比度確定參數(shù)。MR成像需要通過使用附加磁梯 度場(chǎng)而實(shí)現(xiàn)的麗R信號(hào)的空間定位。結(jié)果，可在小體積單元(體元， voxel )中觀察信號(hào)行為。目前，最經(jīng)常使用稱為傅立葉變換成像的技 術(shù)來執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)重構(gòu)。在MR成像中測(cè)得的信號(hào)是微弱的，并且僅可以由于人組織中非常 大量的質(zhì)子自旋而觀察到。因而，成像中的主要問題是獲得圖像中的 適當(dāng)信噪比SNR。這可以幾種方式實(shí)現(xiàn)。首先，主磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加在較 低場(chǎng)強(qiáng)度處幾乎二次地增加SNR,而在較高磁場(chǎng)處線性增加。對(duì)多個(gè)測(cè) 值進(jìn)行平均也改善了 SNR，并且其僅僅隨時(shí)間的平方根而增加。更廣泛 的用來改善SNR的策略是使用局部線圏(表面線圏)。麗R現(xiàn)象(核磁共振)是基于諸如質(zhì)子和電子的許多基本粒子攜帶 被稱為自旋的固有角動(dòng)量的前提、在量子理論框架內(nèi)理解的物理現(xiàn)象。 NRM現(xiàn)象處理相對(duì)于原子核的自旋進(jìn)行的物理觀察，并且在氫H原子核(即，質(zhì)子)的匪成像中特別有用。麗R的基本原理如下在MR成像時(shí)，在具有0. 01T到7T的場(chǎng)強(qiáng)的 強(qiáng)外部磁B。場(chǎng)中放置樣本。在此場(chǎng)中，樣本中的核自旋將它們自身平 行于或反平行于B。場(chǎng)定向。在由Y&B。給定的兩種狀態(tài)之間存在輕微的 能量差，其中y是回旋磁性比，h是普朗克常數(shù)除以2丌。結(jié)果，平行 或上旋狀態(tài)的總?cè)合鄬?duì)于反平行或下旋狀態(tài)的存在差異，其由熱平衡 的統(tǒng)計(jì)力學(xué)的分布準(zhǔn)則所指示玻爾茲曼分布。因?yàn)閮煞N狀態(tài)之間的 能量差非常小并具有10—7電子伏特(eV)的量級(jí)，所以在上旋狀態(tài)中 僅僅比下旋狀態(tài)中超出非常小的105之1的自旋的量級(jí)。因?yàn)橛袡C(jī)樣本(包括人體)每ccm包含極大量的氬自旋，因此在強(qiáng)磁場(chǎng)中放置這樣 的樣本的結(jié)果仍然是可察覺的宏觀磁性。當(dāng)利用具有由兩個(gè)自旋水平 之間的能量所給定的質(zhì)子能量的電磁波來照射樣本時(shí)，熱平衡分布將 被干擾自旋將被翻轉(zhuǎn)，并且具有下旋水平的增加能量。因此，許多 自旋的整體將呈現(xiàn)出凈磁性。此磁性將與任何經(jīng)典的磁性一樣作用。 事實(shí)上，自旋的翻轉(zhuǎn)在經(jīng)典物理術(shù)語(yǔ)上對(duì)應(yīng)于將磁性傾斜遠(yuǎn)離主磁場(chǎng) 的方向(翻轉(zhuǎn)角)。自旋整體的行為由Bloch方程確定，并且導(dǎo)致圍 繞主磁場(chǎng)的自旋的進(jìn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)(進(jìn)動(dòng))?？色@得兩類信息在經(jīng)典麗R試驗(yàn)中，頻率和由此的輻射波能量在特定范圍上波動(dòng)。每當(dāng)存在自旋系統(tǒng)時(shí)，都發(fā)生吸收或共振(因此而 得名)，其具有兩個(gè)(或除氫之外的一些原子核中有更多個(gè))與對(duì)應(yīng) 于輻射波(電磁波)的能量的能量差精確匹配的能級(jí)。相應(yīng)的頻率被稱為L(zhǎng)a I/磁性轉(zhuǎn)移。當(dāng)一次或重復(fù)激發(fā)自旋系統(tǒng)時(shí)，磁性、磁化率、 運(yùn)動(dòng)和流效應(yīng)以及自旋擴(kuò)散影響信號(hào)強(qiáng)度。這些現(xiàn)象在MR成像中具有 不同的重要性。樣本的麗R頻譜方法需要高場(chǎng)強(qiáng)度的主磁場(chǎng)，因?yàn)樵诋婻頻譜中， 不同的共振線可更好地相互分開。目前，醫(yī)學(xué)MR成像使用到達(dá)7T的 場(chǎng)強(qiáng)度。超聲成像是用來描述所有使用超聲的診斷的術(shù)語(yǔ)。所有超聲方法基 于脈沖回波方法，其中超聲換能器發(fā)射傳播到組織中的超聲的短暫脈 沖。每個(gè)脈沖以窄超聲束來進(jìn)行，并且其形狀由換能器的幾何性質(zhì)、 超聲波長(zhǎng)和機(jī)械或電子對(duì)焦的程度而確定。超聲脈沖的傳播速度(聲 速)由介質(zhì)的彈性和密度確定，并且在身體的軟組織中幾乎是恒定的 (大約1540m/s)。每當(dāng)聲阻抗發(fā)生變化時(shí)， 一些超聲作為回波而反射 或反向散射到換能器。每個(gè)脈沖的持續(xù)時(shí)間在1-s的量級(jí)，并且脈 沖重復(fù)頻率PRF —般是1-5kHz (每秒1000-5000個(gè)脈沖)。在脈沖發(fā) 射之間，即大約99. 7-99. 9 %的時(shí)間中，換能器充當(dāng)回波的檢測(cè)器。從 脈沖發(fā)射到回波接收之間的時(shí)間間隔(t)用于確定換能器-反射物的距 離或測(cè)距(r): r=ct/2，其中c是聲速(1540m/s )。包括因子2，以考 慮來往返距離2r?？梢灾T如A模式或M模式之類的一維格式來顯示所檢測(cè)到的回波， 但在發(fā)射學(xué)中，基本只使用二維B模式格式。換能器發(fā)射通過機(jī)械或 電子裝置掃過感興趣區(qū)域的超聲束。在電子陣列掃描中，電子操縱所 發(fā)射的超聲束。由換能器的壓電晶體檢測(cè)回波，其中將晶體的機(jī)械變 形轉(zhuǎn)換為射頻(RF)電子信號(hào)。電子信號(hào)通過幾個(gè)步驟的信號(hào)處理，然 后被存儲(chǔ)在掃描轉(zhuǎn)換器存儲(chǔ)器中，其中在掃描期間構(gòu)造和保持圖像。 圖像存儲(chǔ)器中的信號(hào)的垂直位置由回波返回時(shí)間確定，并且水平位置 由檢測(cè)到回波時(shí)的束軸(掃描線)的位置來確定。通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC) 饋送來自圖像存儲(chǔ)器的輸出，并最終饋送到顯示B模式圖像的監(jiān)視器。因此，超聲成像包括純成像技術(shù)，如A模式、B模式和M模式，以 及用于成像和/或測(cè)量血流的各種方法，如彩色多普勒超聲波掃描術(shù)、功率多普勒超聲波掃描術(shù)、時(shí)域校正、連續(xù)波cw多普勒和脈沖多普勒 超聲。超聲使用頻率在成人聽力范圍以上的聲波，即20000Hz以上。 在醫(yī)學(xué)診斷中，使用多數(shù)在2-15MHz頻率范圍中的超聲來產(chǎn)生截面圖 像以及測(cè)量和成像血流。在實(shí)時(shí)超聲中，以高到足以跟隨生理運(yùn)動(dòng)的 幀速率來獲得超聲圖像。無抖動(dòng)顯示需要至少每秒16幀。通過兩個(gè)基 本類型的工具來產(chǎn)生實(shí)時(shí)超聲圖像l)機(jī)械掃描儀，2)電子陣列掃描 儀。復(fù)合實(shí)時(shí)成像是實(shí)時(shí)地創(chuàng)建復(fù)合圖像的數(shù)字超聲技術(shù)。通過組合 多個(gè)操:縱掃描與不同的掃描線測(cè)角(angulation)、并由此組合舊的1爭(zhēng) 態(tài)B掃描儀的復(fù)合掃描與現(xiàn)代實(shí)時(shí)數(shù)字成像，來生成圖像。光學(xué)成像是生命科學(xué)中用于檢測(cè)基因表達(dá)式和蛋白質(zhì)配位相互作 用的重要工具。盡管由于光學(xué)通道或標(biāo)簽的問題，許多技術(shù)局限于生 物體外應(yīng)用，但光學(xué)成像同樣也正在生物(vivo)體內(nèi)成像中得到越來 越多的應(yīng)用。可使用吸收性、反射性、熒光性或生物發(fā)光性作為對(duì)比 度的源。目前，大多數(shù)這些技術(shù)主要局限于微觀或表面成像，或者小 動(dòng)物的試驗(yàn)成像，這是因?yàn)楣獾拇┩干疃仁怯邢薜摹Ｈ欢?，近紅外區(qū) 域(600-900nm)的小光譜窗口內(nèi)的光可穿透進(jìn)入組織超過10cm，這是 因?yàn)樵谶@些波長(zhǎng)處吸收系數(shù)相對(duì)較低。由相對(duì)高吸收性的血液(血紅 素)確定此窗口中的最低波長(zhǎng)，而900nm以上的吸收是由于水。近紅 外(NIR)熒光和發(fā)光成像利用此光學(xué)窗口 。在熒光成像中，由外部光源激活熒光探針(光學(xué)對(duì)比工具)，并且以 不同波長(zhǎng)發(fā)出信號(hào)?？衫酶哽`敏度的電荷耦合器件(CCD)相機(jī)來捕捉 焚光信號(hào)。熒光檢測(cè)的靈敏度非常高，并且在微觀設(shè)置中，其可能檢 測(cè)單個(gè)分子。盡管生物體內(nèi)光學(xué)成像是細(xì)胞培養(yǎng)研究或動(dòng)物模型中的 強(qiáng)有力工具，但其目前對(duì)人類健康的應(yīng)用通常局限于'近表面，結(jié)構(gòu)， 如眼睛和皮膚的光學(xué)成像，或者光學(xué)乳房X線照相術(shù)。例如，如PUts等的美國(guó)專利No. 5602397中所公開的，已經(jīng)設(shè)計(jì) 了一種經(jīng)濟(jì)的光學(xué)成像設(shè)備，以向CCD相機(jī)提供離子電荷的數(shù)字化輻 射表現(xiàn)。輻射靈敏設(shè)備和波長(zhǎng)平移材料的組合使得光學(xué)成像設(shè)備能夠 向特定像素單元發(fā)射紫外和紅外輻射的任何吸收組合，CCD相機(jī)將其轉(zhuǎn) 換為可視光圖像。來自成像設(shè)備的光強(qiáng)度產(chǎn)生與x射線膠巻所形成的 圖像相似的圖像。"蒙特卡洛，，(Monte Carlo)建模是用于借助于計(jì)算機(jī)模型來研究 具有隨機(jī)分量的實(shí)際世界過程的 一般技術(shù)。醫(yī)學(xué)成像中典型的例子是 研究在改變檢測(cè)器幾何形狀時(shí)、諸如線性或分辨率之類的圖像特性的 變化。蒙特卡洛建模的原理是，數(shù)學(xué)地描述所涉及的所有分量的行為。 在SPECT成像中，例如，需要某一體元分辨率處的組織的初始空間分 布。對(duì)于每個(gè)體元，定義示蹤物(tracer)活動(dòng)和衰減系數(shù)。從每個(gè)體 元，可以根據(jù)泊木> (Po i s son)概率分布函數(shù)而在隨機(jī)時(shí)間點(diǎn)上發(fā)射伽馬 射線，并且發(fā)送到隨機(jī)方向上。在伽馬射線穿過的每個(gè)體元中，存在 相互作用的機(jī)會(huì)，即，射線可能偏轉(zhuǎn)并沿不同的方向以更少的能量來 繼續(xù)。如果伽馬射線成功逃離組織，則其可能進(jìn)入檢測(cè)器，或者錯(cuò)過 檢測(cè)器。^r測(cè)器中的相互作用還服從必須進(jìn)行建模的統(tǒng)計(jì)法則，例如， 伽馬射線相互作用的位置、釋放的光子數(shù)目和方向、以及由光電器拾 取它們的方式。在實(shí)際的蒙特卡洛仿真中，計(jì)算機(jī)程序隨機(jī)(因此"蒙 特卡洛")生成體元之一中的放射性衰變，并計(jì)算其通過組織向著檢 測(cè)器行進(jìn)時(shí)的結(jié)局。每次衰變的結(jié)果是真事件、散射事件或錯(cuò)過事件。 在已經(jīng)仿真了大量這樣的衰變之后，根據(jù)"檢測(cè)器"中記錄的計(jì)數(shù)來 重構(gòu)圖像并將其與原始對(duì)象進(jìn)行比較。核醫(yī)學(xué)中的內(nèi)部劑量計(jì)算一般使用由核醫(yī)學(xué)協(xié)會(huì)的醫(yī)學(xué)內(nèi)部輻射 劑量("MIRD")委員會(huì)提供的技術(shù)、方程和資源。MIRD形式體系使 用唯一的符號(hào)和量的集合來計(jì)算任何源有機(jī)體中的每次放射性衰變時(shí)、在任何目標(biāo)有機(jī)體中輻射的吸收劑量。該計(jì)算涉及每次放射性衰 變所發(fā)出的能量、所發(fā)出的能量被各種目標(biāo)有機(jī)體吸收的分?jǐn)?shù) (fraction)、這些有機(jī)體的質(zhì)量、以及所注入的放射性材料的物理衰 變和生物清除兩者。還使用人體的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)學(xué)模型(人體模型)和標(biāo) 準(zhǔn)化生物動(dòng)力學(xué)模型。計(jì)算機(jī)程序MIRDose/0LINDA計(jì)算各種放射藥物 每單位服用的放射性的劑量表。為了詳細(xì)察看MIRD概念，請(qǐng)參見例如 在此通過引用并為了所有目的的而全部并入的用于住院醫(yī)師的 AAPM/RSNA物理教程內(nèi)部輻射劑量測(cè)定方法原理和應(yīng)用(internal radiation dosimetry: principles and applications )， Toohey， R. E.， Stabin， M. D. , Watson， E. E. Radiographics, 2000 Mar-Apr; 20(2): 533-46。藥物代謝動(dòng)力學(xué)建模。藥物代謝動(dòng)力學(xué)模型是表示復(fù)雜生理空間或過程的相對(duì)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)方案。準(zhǔn)確的PK建模對(duì)于精確確定消除速率是 重要的。最常使用的藥物代謝動(dòng)力學(xué)模型是a) 1-房室(compartment); 和b)2-房室。開始時(shí)，所有藥物在分布到周圍房室(Vt)中之前分布到中央房室 (Vc)中。如果藥物快速地與組織房室達(dá)到平衡，則為了實(shí)踐目的，我 們可使用簡(jiǎn)單得多的一室模型(其僅僅使用一個(gè)體積項(xiàng)，分布的外表 體積Vd)。最好利用二室模型來描述呈現(xiàn)出緩慢地與周圍組織達(dá)到平 衡的藥物。在初始的、快速衰落分布階段期間，藥物從中央房室移動(dòng) 到組織房室。藥物的消除是在兩階段繪圖(plot)的第二階段期間的主 要過程。因?yàn)橄且浑A過程，所以此階段的對(duì)數(shù)(log)繪圖是直線?？蔀榭焖倥c組織房室達(dá)到平衡的藥物(例如，氨基苷類抗生素 (aminoglycosides) )Y吏用一室PK才莫型，而應(yīng)當(dāng)對(duì)緩'f曼與組織房室 達(dá)到平衡的藥物(例如，萬(wàn)古霉素(vancomycin) )4吏用雙室才莫型。1 室模型的血清水平衰變曲線的對(duì)數(shù)比例繪圖產(chǎn)生直線，而2室模型的 血清水平衰變曲線的對(duì)數(shù)比例繪圖產(chǎn)生兩階段線。未考慮分布階段可 能導(dǎo)致對(duì)消除速率的估計(jì)中的顯著錯(cuò)誤。本發(fā)明提供了用于執(zhí)行針對(duì)性藥劑的四維(4-D)生物分布成像以得 到病人特定的醫(yī)療治療計(jì)劃的方法和設(shè)備。如在此所使用的，通常使 用"針對(duì)性藥劑"來描述具有交互或綁定目標(biāo)(例如，另一分子、生 病、感染或損傷的有機(jī)體、組織或細(xì)胞)的藥物分子、小分子藥物、 放射性核素藥物、蛋白質(zhì)、縮氨酸、抗體、核普、核酸等或者它們的 組合(不管其是診斷還是醫(yī)療的)。例如，針對(duì)性藥劑的"診斷形式" 可以是例如放射性核素那樣的加放射標(biāo)記的藥物、諸如x射線顯影劑 之類的顯影劑、或其他診斷材料。使用放射性核素進(jìn)行診斷、治療和研究。發(fā)出伽馬射線的放射性化 學(xué)示蹤物可提供有關(guān)個(gè)人的解剖學(xué)的診斷信息和特定有機(jī)體的功能。 這在以例如SPECT和PET掃描那樣的一些斷層攝像形式進(jìn)行時(shí)是有用 的。放射性核素也是腫瘤的造血形式治療中的有前途的方法，但目前 為止，其在固態(tài)腫瘤的治療的成功率是有限的。在生物化學(xué)和基因?qū)W 中，使用放射性核素來標(biāo)記分子并允許追蹤在活的有機(jī)體中發(fā)生的化 學(xué)和生理過程，如DNA復(fù)制或氨基酸輸送。在優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明的設(shè)備包括第一裝置，用于從對(duì)多個(gè)時(shí)間點(diǎn)測(cè)量的每單位體元或三維(3-D)區(qū)域的圖像強(qiáng)度中、使用藥物代謝 動(dòng)力學(xué)模型來估計(jì)診斷針對(duì)性藥劑隨時(shí)間的3-D濃度曲線；第二裝置， 用于基于第一 4-D濃度圖來估計(jì)針對(duì)性藥劑的醫(yī)療形式的4-D濃度圖， 并且為某些變量(例如，針對(duì)性藥劑的診斷和醫(yī)療形式之間的物理和 生物動(dòng)力學(xué)差異)進(jìn)行校正；以及第三裝置，用于使用來自醫(yī)療針對(duì) 性藥劑的所估計(jì)的4-D濃度圖的數(shù)據(jù)、生成病人特定的醫(yī)療給藥規(guī)程 (protocol)。在特定實(shí)施例中，本發(fā)明的第三裝置還包括考慮其他相 關(guān)數(shù)據(jù)，例如，解剖成像、到危險(xiǎn)器官的劑量極限、生病組織的劑量 要求、組合醫(yī)療策略、醫(yī)師的輸入、以及諸如身體尺寸、性別、年齡、 身體和病理生理狀態(tài)、基因、環(huán)境和同時(shí)的醫(yī)療方法等之類的個(gè)體病 人特性等。在其他實(shí)施例中，第三裝置利用蒙特卡洛型的計(jì)算，以便 實(shí)現(xiàn)劑量分布的準(zhǔn)確描述。圖像強(qiáng)度可從連續(xù)圖像或?qū)﹄S時(shí)間獲得的圖像強(qiáng)度的測(cè)值而確定。 在任何優(yōu)選實(shí)施例中，例如，圖像強(qiáng)度包括例如圖像強(qiáng)度的變化率、 初始獲取的圖像強(qiáng)度、以及累積圖像強(qiáng)度。給定藥劑的圖像強(qiáng)度是濃 度的函數(shù)，即，較高的濃度產(chǎn)生較大的強(qiáng)度。在另一實(shí)施例中，本發(fā)明的設(shè)備可選地包括第四裝置，用于使用醫(yī) 療規(guī)程數(shù)據(jù)并結(jié)合有關(guān)腫瘤控制概率、藥物功效、藥物毒性等的信息 來預(yù)測(cè)醫(yī)療規(guī)程的效果和毒性。在本發(fā)明的設(shè)備的任何優(yōu)選實(shí)施例中，用于執(zhí)行給定功能的裝置包 括計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)軟件、算法或它們的組合，并且可選 地包括用于圖形顯示的裝置，例如計(jì)算機(jī)監(jiān)視器或打印機(jī)；以及因特 網(wǎng)通信。優(yōu)選實(shí)施例可選地包括至少一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，其包含例如實(shí)驗(yàn)濃 度曲線數(shù)據(jù)、病史數(shù)據(jù)、藥物風(fēng)險(xiǎn)或毒性數(shù)據(jù)、生藥學(xué)數(shù)據(jù)、藥理學(xué) 數(shù)據(jù)、生物動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)、藥物功效數(shù)據(jù)、藥物相互反應(yīng)數(shù)據(jù)、關(guān)于藥 物的物理特性的數(shù)據(jù)等。在另 一優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明的方法包括用于執(zhí)行個(gè)體中藥物或針 對(duì)性藥劑隨時(shí)間的4-D生物分布的成像以生成病人特定的治療計(jì)劃的 步驟。此方法的一個(gè)實(shí)施例包括以診斷形式對(duì)病人給予針對(duì)性藥劑， 并且在向病人給予診斷針對(duì)性藥劑之后的 一段時(shí)間上，獲得一 系列三 維圖像。例如，可利用根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)成像規(guī)程的PET、 SPECT、 x射線CT、 MR、超聲、或光學(xué)成像來獲得高質(zhì)量圖像。該方法的另一實(shí)施例包括對(duì)一個(gè)時(shí)期上病人中的診斷針對(duì)性藥劑進(jìn)行成像。在另一實(shí)施例中， 該方法包括例如通過使用藥物代謝動(dòng)力學(xué)模型來估計(jì)針對(duì)性藥劑的診斷形式的第一 4-D濃度圖。在另一實(shí)施例中，該方法包括使用針對(duì)性 藥劑的診斷形式的第一 4-D濃度圖來估計(jì)該針對(duì)性藥劑的醫(yī)療形式的 第二 4-D濃度圖，其中還考慮了藥劑的診斷形式和醫(yī)療形式之間的物 理和生物動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的差異。在其他實(shí)施例中，本發(fā)明的方法包括步 驟使用醫(yī)療針對(duì)性藥劑的所估計(jì)的4-D濃度圖來生成病人特定的醫(yī) 療給藥規(guī)程。在另一方面中，本發(fā)明的方法可選地計(jì)算醫(yī)療計(jì)劃的效 果和潛在毒性的估值。本發(fā)明還涉及用于為個(gè)體病人生成、提供和傳送優(yōu)化劑量療法的系 統(tǒng)、計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品、商業(yè)方法、服務(wù)器端和客戶機(jī)端系統(tǒng)和方法。概述和以下具體描述是示例性的，并且用于提供本發(fā)明的進(jìn)一步的 解釋，并且不應(yīng)理解為限制本發(fā)明的范圍。例子#1癌癥的》文射免疫治療本發(fā)明的新穎的設(shè)備和方法可用來改善病人結(jié)果。圖1是示出本發(fā) 明的方法(步驟1 - 7 )的概述的簡(jiǎn)化流程圖。步驟5分解成子步驟5a-c 涉及癌癥的i文射免疫治療的示例實(shí)施例。作為執(zhí)行本發(fā)明的方法的過程的初始步驟(參照?qǐng)D1),根據(jù)標(biāo)準(zhǔn) 化給藥規(guī)程而向病人給予針對(duì)性藥劑(例如，放射性核素)的診斷形 式(1)。在給予針對(duì)性藥劑的診斷形式之后，繼之以使用例如PET或 SPECT、并結(jié)合用于解剖參考的x射線CT或MR,來根據(jù)適當(dāng)?shù)某上褚?guī) 程而獲取病人中的放射性核素藥物的分布的動(dòng)態(tài)或順序圖像(2)。接 著，(3)本發(fā)明的設(shè)備用于使用藥物代謝動(dòng)力學(xué)模型、每單位體元的 圖像強(qiáng)度和/或?yàn)槎鄠€(gè)時(shí)間點(diǎn)測(cè)量的3-D區(qū)域，來估計(jì)量化4-D濃度圖。 此步驟還包括為信號(hào)衰減、散射、有限的空間或時(shí)間分辨率、放射性 核素的動(dòng)力學(xué)、曲線擬合和動(dòng)力學(xué)建模等校正該4-D濃度圖。根據(jù)利用放射性核素生成的4 -D濃度圖，考慮針對(duì)性藥劑的診斷和醫(yī)療形式的物理和生物動(dòng)力學(xué)特性的可能差異，為放射免疫治療劑量 的醫(yī)療形式估計(jì)4-D生物分布數(shù)據(jù)(即，隨時(shí)間的每單位區(qū)域的濃度) ("。在本示例實(shí)施例中，例如，利用蒙特卡洛方法、根據(jù)MIRD方案的S值方法、或者基于核(kernel)的技術(shù)，從用于醫(yī)療藥劑的4-D濃度積 分(integral)圖來估計(jì)每體元或每3-D區(qū)域的醫(yī)療輻射劑量圖(5a )。 例如，可通過適用于從先前根據(jù)本發(fā)明的方法獲取的解剖成像數(shù)據(jù)計(jì) 算醫(yī)療劑量圖的附加裝置來執(zhí)行此步驟。接著，(5b)計(jì)算由腫瘤和 危險(xiǎn)器官吸收的輻射劑量。例如，可通過適用于計(jì)算腫瘤的劑量要求 和危險(xiǎn)器官吸收的輻射劑量的另一裝置來執(zhí)行此步驟。然后，由附加 裝置使用這些數(shù)據(jù)，以生成病人特定的、或?yàn)椴∪藘?yōu)化的醫(yī)療劑量給 藥計(jì)劃(5c)。此步驟可選地包括對(duì)組合醫(yī)療策略的評(píng)估和臨床專家(例如，胂瘤學(xué)家)的輸入。最后，鑒于醫(yī)療效果和毒性估計(jì)為每個(gè)個(gè)體病人考慮所有數(shù)據(jù)，例 如，腫瘤控制概率、正常組織并發(fā)癥概率、可能影響藥物靈敏度的基 因組變異(例如，小的核苷多態(tài)現(xiàn)象)、生物多樣性、或者新陳代謝(6)。因此在逐個(gè)病人的基礎(chǔ)上定制結(jié)果產(chǎn)生的醫(yī)療規(guī)程(7)以得 到最優(yōu)的臨床結(jié)果。通過借助于針對(duì)性放射性核素藥物來向腫瘤給予 病人特定的、考慮到危險(xiǎn)器官的輻射劑量極限的容許最大輻射劑量， 將獲得這樣的改進(jìn)。還在替換實(shí)施例中考慮到診斷和醫(yī)療藥劑是一種 且相同的物質(zhì)，在此情況下，將為診斷步驟使用醫(yī)療藥劑的低劑量服 用。應(yīng)理解，在此提供和描述的實(shí)施例以及具體示例僅僅用于例示目 的，而將向本領(lǐng)域技術(shù)人員暗示考慮到其的各種修改或變化，這些修 改或變化包括在本申請(qǐng)的精神和范圍內(nèi)，并且被認(rèn)為在所附權(quán)利要求 的范圍內(nèi)。為了所有目的而通過引用在此并入所引用的所有公開、專 利和專利申請(qǐng)。
權(quán)利要求
1、一種4-D醫(yī)學(xué)成像設(shè)備，包括第一裝置，用于圖像處理，以定量校正順序或動(dòng)態(tài)獲得的3-D圖像數(shù)據(jù)并將其空間地映射到解剖參考上；第二裝置，用于根據(jù)為許多時(shí)間點(diǎn)測(cè)量的每體元或3-D區(qū)域的強(qiáng)度、計(jì)算針對(duì)性藥劑的診斷版本隨時(shí)間的相應(yīng)濃度/放射性曲線的估值；第三裝置，用于根據(jù)所述針對(duì)性藥劑的診斷版本的濃度曲線、估計(jì)所述針對(duì)性藥劑的醫(yī)療版本的每體元或3-D區(qū)域的濃度的時(shí)間行為和/或隨時(shí)間的積分；第四裝置，用于基于醫(yī)療藥劑所估計(jì)的4-D生物分布或其隨時(shí)間的積分，生成病人特定的醫(yī)療給藥規(guī)程；以及可選的第五裝置，用于計(jì)算特定治療的效果、毒性或者這兩者的估值。
2、 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述第四裝置還包括裝置用于 可能使用包括根據(jù)MIRD形式體系的S值方法、蒙特卡洛仿真或基于核 的方法的計(jì)算技術(shù)、根據(jù)醫(yī)療藥劑隨時(shí)間的估計(jì)濃度積分圖來計(jì)算每 體元或3-D區(qū)域的醫(yī)療輻射劑量圖，。
3、 如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，還包括基于所述醫(yī)療輻射劑量圖來 計(jì)算到腫瘤和危險(xiǎn)器官的吸收輻射劑量的裝置。
4、 如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，還包括用于基于到腫瘤和危險(xiǎn)器官 的輻射劑量來生成病人特定的醫(yī)療給藥計(jì)劃的裝置。
5、 一種執(zhí)行醫(yī)學(xué)成像的方法，包括以下步驟根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)程，以診斷形式向需要的病人給予針對(duì)性藥劑； 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)程，獲取針對(duì)性藥劑的所述診斷形式在所述病人中的分布的連續(xù)或動(dòng)態(tài)成像數(shù)據(jù)；估計(jì)針對(duì)性藥劑的診斷形式的量化4-D濃度圖；估計(jì)針對(duì)性藥劑的醫(yī)療形式的量化4-D濃度圖和/或其隨時(shí)間的積 分；以及基于所述4-D醫(yī)療濃度圖和/或其隨時(shí)間的積分，生成包括針對(duì)性 藥劑的給藥的病人特定的醫(yī)療規(guī)程。
6、 如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述估計(jì)針對(duì)性藥劑的診斷形 式的量化4-D濃度圖的步驟還包括以下步驟為包括散射、衰減、有 限空間或時(shí)間分辨率、針對(duì)性藥劑的動(dòng)力學(xué)或它們的任何組合的統(tǒng)計(jì) 不確定度進(jìn)行校正。
7、 如權(quán)利要求5所述的方法，其中估計(jì)針對(duì)性藥劑的醫(yī)療形式的 量化4-D濃度圖的步驟還包括以下步驟'.考慮所述針對(duì)性藥劑的診斷 形式和醫(yī)療形式之間的物理和/和生物動(dòng)力學(xué)特性的可能差異。
8、 如權(quán)利要求5所述的方法，其中生成病人特定的醫(yī)療規(guī)程的步 驟還包括以下步驟考慮所估計(jì)的到目標(biāo)和危險(xiǎn)器官的劑量以及這些 估值的不確定度，并且還提供與醫(yī)學(xué)專家的交互。
9、 如權(quán)利要求5所述的方法，還包括以下步驟計(jì)算所述病人特 定的醫(yī)療規(guī)程的效果和/和毒性的估值。
全文摘要
本發(fā)明通常涉及生物醫(yī)學(xué)設(shè)備。具體地，本發(fā)明提供了用于產(chǎn)生針對(duì)性藥物醫(yī)療的病人特定優(yōu)化的治療計(jì)劃的方法和設(shè)備，其考慮了給定針對(duì)性藥劑的個(gè)體4-D再分布。在疾病反應(yīng)和存活率方面和/或在生活質(zhì)量方面，可實(shí)現(xiàn)臨床結(jié)果的改進(jìn)。
文檔編號(hào)A61B5/00GK101247755SQ200680031102
公開日2008年8月20日 申請(qǐng)日期2006年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月25日
發(fā)明者B·施韋澤, H·布什 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司