提供了用于病變的自動(dòng)評(píng)估的系統(tǒng)和方法。接收患者的脈管的一個(gè)或多個(gè)輸入醫(yī)學(xué)圖像。在所述一個(gè)或多個(gè)輸入醫(yī)學(xué)圖像中定義病變。在所述一個(gè)或多個(gè)輸入醫(yī)學(xué)圖像中定義所述病變周圍的感興趣區(qū)域。從所述感興趣區(qū)域中提取放射特征。基于所述放射特征使用基于機(jī)器學(xué)習(xí)的分類器網(wǎng)絡(luò)來確定所述病變的評(píng)估。輸出所述病變的評(píng)估。的評(píng)估。的評(píng)估。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
使用放射特征對(duì)冠狀動(dòng)脈CT圖像中的冠狀動(dòng)脈易損斑塊的全自動(dòng)評(píng)估
[0001]本申請(qǐng)要求2021年8月24日提交的第63/260,518號(hào)美國臨時(shí)申請(qǐng)的權(quán)益，其公開內(nèi)容通過引用整體地并入本文中。
[0002]本專利技術(shù)總體上涉及對(duì)冠狀動(dòng)脈CT（計(jì)算機(jī)斷層攝影）圖像中的冠狀動(dòng)脈易損斑塊的評(píng)估，并且特別地涉及使用放射特征對(duì)冠狀動(dòng)脈CT圖像中的冠狀動(dòng)脈易損斑塊的全自動(dòng)評(píng)估。
技術(shù)介紹
[0003]冠狀動(dòng)脈疾病涉及由于冠狀動(dòng)脈中的斑塊的積聚所致的去往心臟的血液流動(dòng)減少。易損斑塊是處于破裂的高風(fēng)險(xiǎn)下從而導(dǎo)致心臟病發(fā)作、中風(fēng)或其他心臟問題的斑塊。在當(dāng)前的臨床實(shí)踐中，易損斑塊是由放射科醫(yī)師通過手動(dòng)檢查和觀察CT（計(jì)算機(jī)斷層攝影）圖像來檢測的。然而，對(duì)易損斑塊的手動(dòng)檢測是主觀的、勞動(dòng)密集型的，并且需要專門的訓(xùn)練和經(jīng)驗(yàn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
[0004]根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，提供了用于病變的自動(dòng)評(píng)估的系統(tǒng)和方法。接收患者的脈管的一個(gè)或多個(gè)輸入醫(yī)學(xué)圖像。定義一個(gè)或多個(gè)輸入醫(yī)學(xué)圖像中的病變。在一個(gè)或多個(gè)輸入醫(yī)學(xué)圖像中定義病變周圍的感興趣區(qū)域。從感興趣區(qū)域中提取放射特征。基于放射特征，使用基于機(jī)器學(xué)習(xí)的分類器網(wǎng)絡(luò)來確定病變的評(píng)估。輸出病變的評(píng)估。
[0005]在一個(gè)實(shí)施例中，輸入醫(yī)學(xué)圖像是冠狀動(dòng)脈斑塊的計(jì)算機(jī)斷層攝影圖像。病變的評(píng)估是通過將病變分類為易損斑塊或非易損斑塊來確定的。病變的評(píng)估可以被確定為指示病變的易損性程度的概率得分。病變的評(píng)估可以被確定為病變的易損斑塊的類型的分類。
[0006]在一個(gè)實(shí)施例中，感興趣區(qū)域是基于冠狀動(dòng)脈的外壁的分割或冠狀動(dòng)脈管腔（coronary lumen）的分割中的至少一個(gè)來自動(dòng)定義的。感興趣區(qū)域可以被自動(dòng)定義為冠狀動(dòng)脈的外壁的分割掩模。感興趣區(qū)域可以被自動(dòng)定義為排除了冠狀動(dòng)脈管腔的冠狀動(dòng)脈的外壁的分割掩模。感興趣區(qū)域可以被自動(dòng)定義為圍繞冠狀動(dòng)脈的外壁的分割掩模。
[0007]在一個(gè)實(shí)施例中，放射特征包括一階統(tǒng)計(jì)特征、二階統(tǒng)計(jì)特征、或更高階統(tǒng)計(jì)特征中的一個(gè)或多個(gè)。在另一個(gè)實(shí)施例中，放射特征包括基于大小和形狀的特征、輸入醫(yī)學(xué)圖像的圖像強(qiáng)度直方圖的描述符、圖像體素之間的關(guān)系的描述符、紋理特征、或分形特征中的一個(gè)或多個(gè)。放射特征可以通過選擇用于確定病變的評(píng)估的放射特征的最佳集合來提取。
[0008]在一個(gè)實(shí)施例中，接收病變的附加輸入醫(yī)學(xué)圖像。附加輸入醫(yī)學(xué)圖像是在與輸入醫(yī)學(xué)圖像不同的時(shí)間點(diǎn)處獲取的。使用附加輸入醫(yī)學(xué)圖像作為輸入醫(yī)學(xué)圖像來重復(fù)所述定義、所述提取和所述確定，以確定病變的附加評(píng)估。呈現(xiàn)病變的評(píng)估和病變的附加評(píng)估中的改變。
[0009]通過參考以下具體實(shí)施方式和附圖，本專利技術(shù)的這些和其他優(yōu)點(diǎn)將對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員是明顯的。
附圖說明
[0010]圖1示出了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的用于基于放射特征來自動(dòng)評(píng)估病變的方法；圖2示出了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的用于自動(dòng)定義輸入醫(yī)學(xué)圖像中的斑塊周圍的感興趣區(qū)域的工作流程；圖3示出了用于驗(yàn)證本文中描述的實(shí)施例的工作流程；圖4示出了可以用于實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的示例性人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；圖5示出了可以用于實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；以及圖6示出了可以用于實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的計(jì)算機(jī)的高級(jí)框圖。
具體實(shí)施方式
[0011]本專利技術(shù)總體上涉及用于使用放射特征對(duì)冠狀動(dòng)脈CT（計(jì)算機(jī)斷層攝影）圖像中的冠狀動(dòng)脈易損斑塊的全自動(dòng)評(píng)估的方法和系統(tǒng)。本文中描述了本專利技術(shù)的實(shí)施例以給出對(duì)這種方法和系統(tǒng)的視覺理解。數(shù)字圖像通常由一個(gè)或多個(gè)對(duì)象（或形狀）的數(shù)字表示組成。在本文中通常在標(biāo)識(shí)和操縱對(duì)象方面來描述對(duì)象的數(shù)字表示。這種操縱是在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器或其他電路/硬件中完成的虛擬操縱。因此，要理解的是，可以使用存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)執(zhí)行本專利技術(shù)的實(shí)施例。
[0012]本文中描述的實(shí)施例提供了對(duì)冠狀動(dòng)脈CT圖像中的冠狀動(dòng)脈易損斑塊的全自動(dòng)評(píng)估。在輸入醫(yī)學(xué)圖像中的冠狀動(dòng)脈病變周圍的感興趣區(qū)域內(nèi)部提取的放射特征被用于區(qū)分冠狀動(dòng)脈中的易損（或高風(fēng)險(xiǎn)）斑塊與非易損斑塊。有利地，通過使用放射特征，本文中描述的實(shí)施例提供了在不需要用戶輸入的情況下具有高準(zhǔn)確度的對(duì)易損斑塊的全自動(dòng)評(píng)估。
[0013]圖1示出了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的用于基于放射特征來自動(dòng)評(píng)估病變的方法100。方法100的步驟可以由一個(gè)或多個(gè)合適的計(jì)算設(shè)備（諸如例如圖6的計(jì)算機(jī)602）來執(zhí)行。
[0014]在圖1的步驟102處，接收患者的脈管的一個(gè)或多個(gè)輸入醫(yī)學(xué)圖像。在一個(gè)實(shí)施例中，輸入醫(yī)學(xué)圖像是CT圖像（或掃描）。然而，輸入醫(yī)學(xué)圖像可以包括任何其他合適的模態(tài)，諸如例如MRI（磁共振成像）、超聲、x射線、或任何其他醫(yī)學(xué)成像模態(tài)或醫(yī)學(xué)成像模態(tài)組合。輸入醫(yī)學(xué)圖像可以是2D（二維）圖像或3D（三維）體積，并且可以包括單個(gè)圖像或多個(gè)圖像。可以在圖像被獲取時(shí)直接從圖像獲取設(shè)備（諸如例如，CT掃描器）接收輸入醫(yī)學(xué)圖像，或者可以通過從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)裝置或存儲(chǔ)器加載先前獲取的圖像或接收已經(jīng)從遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)系統(tǒng)傳輸?shù)膱D像來接收輸入醫(yī)學(xué)圖像。
[0015]在圖1的步驟104處，定義一個(gè)或多個(gè)輸入醫(yī)學(xué)圖像中的病變。在一個(gè)實(shí)施例中，病變可以被自動(dòng)定義（例如使用基于機(jī)器學(xué)習(xí)的病變檢測網(wǎng)絡(luò)）。病變也可以由用戶手動(dòng)地標(biāo)識(shí)。在一個(gè)實(shí)施例中，病變包括在患者的冠狀動(dòng)脈的輸入醫(yī)學(xué)圖像中描繪的冠狀動(dòng)脈斑塊。然而，病變可以是腫瘤、結(jié)節(jié)、潰瘍、或患者的任何其他異常。
[0016]在圖1的步驟106處，在一個(gè)或多個(gè)輸入醫(yī)學(xué)圖像中定義病變周圍的感興趣區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施例中，感興趣區(qū)域是使用一個(gè)或多個(gè)基于機(jī)器學(xué)習(xí)的分割網(wǎng)絡(luò)來自動(dòng)定義的。
例如，感興趣區(qū)域可以基于冠狀動(dòng)脈的外壁和/或冠狀動(dòng)脈管腔的分割來自動(dòng)定義。感興趣區(qū)域可以被定義為例如冠狀動(dòng)脈的外壁的分割掩模、排除了該管腔的冠狀動(dòng)脈的外壁的分割掩模、或圍繞冠狀動(dòng)脈的外壁的分割掩模。分割掩模可以部分地包括背景。在另一個(gè)實(shí)施例中，感興趣區(qū)域由用戶手動(dòng)地定義。
[0017]圖2示出了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的用于自動(dòng)定義輸入醫(yī)學(xué)圖像中的斑塊周圍的感興趣區(qū)域的工作流程200。在步驟202處，接收患者的冠狀動(dòng)脈的CT掃描。該CT掃描描繪了冠狀動(dòng)脈中的斑塊。在步驟204處，執(zhí)行中心線檢測以檢測冠狀動(dòng)脈的中心線。中心線檢測可以手動(dòng)地執(zhí)行、或者使用基于機(jī)器學(xué)習(xí)的中心線檢測網(wǎng)絡(luò)或任何其他合適的方法來自動(dòng)執(zhí)行。在步驟206處，執(zhí)行斑塊檢測以沿著冠狀動(dòng)脈的檢測到的中心線來定位來自該CT掃描的斑塊的開始和結(jié)束標(biāo)記。斑塊檢測可以使用基于機(jī)器學(xué)習(xí)的斑塊檢測網(wǎng)絡(luò)來執(zhí)行。基于在檢測到的斑塊標(biāo)記之間定義的冠狀動(dòng)脈區(qū)段，在步驟208、210和212處基于管腔分割、外壁分割、斑塊分割（從外壁分割移除了管腔）或圍繞外壁的管狀分割來確定ROI（感興趣區(qū)域）中的一個(gè)或多個(gè)，作為斑塊周圍的感興趣區(qū)域。
[0018]在圖1的步驟108處，從感興趣區(qū)域中提取放射特征。放射特征是射線照相圖像的對(duì)于人眼不明顯或不顯著的特征。在一個(gè)實(shí)施例中，放射特征可以包括一階統(tǒng)計(jì)特征族（基于一階統(tǒng)計(jì)數(shù)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
1.一種計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)方法，包括：接收患者的脈管的一個(gè)或多個(gè)輸入醫(yī)學(xué)圖像；定義所述一個(gè)或多個(gè)輸入醫(yī)學(xué)圖像中的病變；在所述一個(gè)或多個(gè)輸入醫(yī)學(xué)圖像中定義所述病變周圍的感興趣區(qū)域；從所述感興趣區(qū)域中提取放射特征；基于所述放射特征使用基于機(jī)器學(xué)習(xí)的分類器網(wǎng)絡(luò)來確定所述病變的評(píng)估；以及輸出所述病變的評(píng)估。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)方法，其中基于所述放射特征使用基于機(jī)器學(xué)習(xí)的分類器網(wǎng)絡(luò)來確定所述病變的評(píng)估包括：將所述病變分類為易損斑塊或非易損斑塊。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)方法，其中基于所述放射特征使用基于機(jī)器學(xué)習(xí)的分類器網(wǎng)絡(luò)來確定所述病變的評(píng)估包括：確定指示所述病變的易損性程度的概率得分。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)方法，其中基于所述放射特征使用基于機(jī)器學(xué)習(xí)的分類器網(wǎng)絡(luò)來確定所述病變的評(píng)估包括：確定所述病變的易損斑塊的類型的分類。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)方法，其中在所述輸入醫(yī)學(xué)圖像中定義所述病變周圍的感興趣區(qū)域包括：基于冠狀動(dòng)脈的外壁的分割或冠狀動(dòng)脈管腔的分割中的至少一個(gè)來自動(dòng)定義所述感興趣區(qū)域。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)方法，其中基于冠狀動(dòng)脈的外壁的分割或冠狀動(dòng)脈管腔的分割中的至少一個(gè)來自動(dòng)定義所述感興趣區(qū)域包括：將所述感興趣區(qū)域自動(dòng)定義為冠狀動(dòng)脈的外壁的分割掩模。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)方法，其中基于冠狀動(dòng)脈的外壁的分割或冠狀動(dòng)脈管腔的分割中的至少一個(gè)來自動(dòng)定義所述感興趣區(qū)域包括：將所述感興趣區(qū)域定義為排除了冠狀動(dòng)脈管腔的冠狀動(dòng)脈的外壁的分割掩模。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)方法，其中基于冠狀動(dòng)脈的外壁的分割或冠狀動(dòng)脈管腔的分割中的至少一個(gè)來自動(dòng)定義所述感興趣區(qū)域包括：將所述感興趣區(qū)域定義為圍繞冠狀動(dòng)脈的外壁的分割掩模。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)方法，其中所述放射特征包括一階統(tǒng)計(jì)特征、二階統(tǒng)計(jì)特征、或更高階統(tǒng)計(jì)特征中的一個(gè)或多個(gè)。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)方法，其中所述放射特征包括以下各項(xiàng)中的一個(gè)或多個(gè)：基于大小和形狀的特征、所述輸入醫(yī)學(xué)圖像的圖像強(qiáng)度直方圖的描述符、圖像體素之間的關(guān)系的描述符、紋理特征、或分形特征。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)方法，其中從所述感興趣區(qū)域中提取放射特征包括：選擇用于確定所述病變的評(píng)估的所述放射特征的最佳集合。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)方法，進(jìn)一步包括：接收所述病變的附加輸入醫(yī)學(xué)圖像，所述附加輸入醫(yī)學(xué)圖像是在與所述輸入醫(yī)學(xué)圖像
不同的時(shí)間點(diǎn)處獲取的；使用所述附加輸入醫(yī)學(xué)圖像作為所述輸入醫(yī)學(xué)圖像來重復(fù)所述定義、所述提取和所述確定，以確定所述病變的附加評(píng)估；以及呈現(xiàn)所述病變的評(píng)估和所述病變的附加評(píng)估中的改變。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)方法，其中所述輸入醫(yī)學(xué)圖像是冠狀動(dòng)脈斑塊的計(jì)算機(jī)斷層攝影圖像。14.一種設(shè)備，包括：用于接收患者的脈管的一個(gè)或多個(gè)輸入醫(yī)學(xué)圖像的裝置；用于定義所述一個(gè)或多個(gè)輸入醫(yī)學(xué)圖像中的病變的裝置；用于在所述一個(gè)或多個(gè)輸入醫(yī)學(xué)圖像中定義所述病變周圍的感興趣...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：P，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：西門子醫(yī)療有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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