【】本發(fā)明涉及診療輔助系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及基于人工智能和超聲的門靜脈高壓篩查診療輔助系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

0、
背景技術(shù)：

1、消化道系統(tǒng)疾病是高發(fā)疾病，其中，肝硬化是我國常見的消化道系統(tǒng)疾病，是多種肝臟疾病的終末階段。而門靜脈高壓是肝硬化發(fā)展過程中最重要的并發(fā)癥之一，會進一步促使肝功能惡化，甚至導致患者死亡。肝硬化使得肝內(nèi)血流壓力增加，門靜脈血液難以順利經(jīng)肝臟回流至下腔靜脈，就容易造成門靜脈壓力升高，使得門-體靜脈間的交通支開放，導致大量門靜脈血液，不經(jīng)過肝臟直接進入體循環(huán)，進一步導致肝功能下降。食管胃底靜脈交通支是最重要的門-體靜脈間交通支，其破裂可導致急性消化道出血，是肝硬化患者死亡的重要原因。

2、門靜脈壓力與肝硬化患者預后密切相關(guān)。門靜脈高壓提示患者肝功能惡化傾向及消化道出血風險。因此，臨床上必須加強對肝硬化門靜脈高壓患者的早期識別，做到早診斷、早治療，以改善肝患者預后。準確測定肝硬化患者的門靜脈壓力是評估患者病情并及時采取干預措施的關(guān)鍵。

3、由于門靜脈壓力直接測量創(chuàng)傷大、風險高，且容易受腹內(nèi)壓干擾。目前臨床上，大部分采用血液學檢測(炎癥指標、肝纖維化標志物)及影像學檢測(脾臟體積、腹水情況、門靜脈寬度)等多種方式側(cè)面表現(xiàn)門靜脈壓力情況，但均為門靜脈壓力的定性指標，無法量化門靜脈壓力水平，從而導致篩查準確性較低，發(fā)現(xiàn)時間較晚，無法準確量化肝硬化的程度，從而給后續(xù)治療帶來風險。

4、門脈壓力的無創(chuàng)性評估成為醫(yī)療領(lǐng)域研究的重要內(nèi)容，hvpg逐漸成為壓力檢測的金標準，對門靜脈壓力的檢測方法為測量肝靜脈壓力梯度(hepatic?venous?pressuregradient，hvpg)。肝靜脈壓力梯度檢測需要進行頸內(nèi)靜脈或股靜脈穿刺置管。置管后，分別測定肝靜脈楔壓(wedged?hepatic?venous?pressure，whvp)和肝靜脈自由壓(freehepatic?venous?pressure，fhvp)。肝靜脈楔壓代表肝竇壓力，在竇性原因?qū)е碌拈T靜脈高壓時可以間接反映門靜脈壓力。肝靜脈自由壓可代表腹內(nèi)腔靜脈的壓力。兩者之間的差值即為肝靜脈壓力梯度，反映了門靜脈壓力，且排除了腹內(nèi)壓的影響。正常情況下，hvpg的范圍為3～5mmhg，若hvpg大于5mmhg時，則提示存在門靜脈高壓。

5、hvpg雖然具有準確測量的優(yōu)點，但是，還存在以下不足：

6、1.肝靜脈壓力梯度檢測為有創(chuàng)檢測，操作技術(shù)難度高，費用昂貴，無法在普通基層醫(yī)院推廣。

7、2.肝靜脈壓力梯度檢測為有創(chuàng)性檢查，風險高。檢測需要經(jīng)過深靜脈插管進行。深靜脈置管可出現(xiàn)出血、血腫、血栓、導管相關(guān)性感染等并發(fā)癥。另外若采用頸內(nèi)靜脈置管，操作過程還可能損傷肺組織導致氣胸、皮下氣腫或血胸。

8、3.肝靜脈壓力梯度檢測操作技術(shù)難度高，需要專門的壓力傳感器等儀器，操作步驟繁雜，目前國內(nèi)很多醫(yī)院開展不了。

9、4.同時，壓力檢測需使用順應性球囊導管等耗材，檢測費用相對較高。

10、為解決上述問題，中國專利cn107945878b提出了一種基于放射組學的肝靜脈壓力梯度計算模型的構(gòu)建方法，該方法根據(jù)患者第一肝門層面圖像特征和脾門層面圖像特征的提取結(jié)果以及基于放射組學的肝靜脈壓力梯度計算模型計算肝靜脈壓力梯度數(shù)值，解決了有創(chuàng)風險大、操作難度高等問題，首次提出了rhvpg的概念，并在其方法學構(gòu)建和模型驗證中取得重要數(shù)據(jù)，有利于探索并建立一種安全無創(chuàng)、準確量化的門脈壓力計算新技術(shù)。中國專利cn109528196b提出了一種基于多模態(tài)影像及經(jīng)驗知識的肝靜脈壓力梯度無創(chuàng)性評估方法，利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對多模態(tài)醫(yī)療影像進行特征提取并得到基于多模態(tài)影像的hvpg估測值，利用深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對hvpg相關(guān)經(jīng)驗知識參數(shù)進行回歸分析并得到基于經(jīng)驗知識的hvpg估測值，針對上述步驟得到的基于多模態(tài)影像以及經(jīng)驗知識的hvpg估測值進行融合，得到融合后的hvpg估測值，采用優(yōu)化算法對前述卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行聯(lián)合訓練，訓練完成后，即可用來對hvpg進行預測，得到基于多模態(tài)影像及經(jīng)驗知識的hvpg定量估測值。

11、上述兩個方法雖然在hvpg基礎(chǔ)上進行了一定的創(chuàng)新性研究，但是，這些方法都存在對患者有一定輻射、算法模型只是對門脈壓力的估算，沒有預后風險分級，無初篩程序，導致醫(yī)療資源過度使用，價格高昂。

技術(shù)實現(xiàn)思路

0、
技術(shù)實現(xiàn)要素：

1、本發(fā)明的目的就是解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供一種基于人工智能及超聲的門靜脈高壓篩查診療輔助系統(tǒng)及方法，能夠減小輻射，可以預后風險分級，緩解醫(yī)療資源過度使用現(xiàn)象，價格低廉。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種基于人工智能和超聲的門靜脈高壓篩查診療輔助系統(tǒng)，包括：

3、超聲成像系統(tǒng)：采用超聲設(shè)備對門靜脈、脾靜脈、脾臟二維和多普勒圖像成像；

4、智能圖像識別系統(tǒng)：用于在超聲掃查的過程中，對超聲所顯示的切面進行識別評估，在識別到可用于數(shù)據(jù)獲取的超聲切面及圖像后，對門靜脈壓力測量所需的數(shù)據(jù)進行獲?。?/p>

5、二次超聲成像造影系統(tǒng)：對于初篩懷疑存在門靜脈高壓的被檢者，進一步測量超聲彈性成像、超聲造影相關(guān)數(shù)據(jù)，并結(jié)合智能圖像識別系統(tǒng)對圖像進行分析測量；

6、智能報告及分析系統(tǒng)：將患者臨床信息、智能圖像識別系統(tǒng)的分析測量數(shù)據(jù)相結(jié)合，對患者門靜脈壓力進行評估、預后風險進行分級。

7、作為優(yōu)選，所述智能圖像識別系統(tǒng)包括：

8、圖像預處理模塊：對需要識別的超聲圖像進行預處理，減少圖像中對算法的干擾因素；

9、圖像結(jié)構(gòu)識別模塊：對預處理后的超聲圖像進行結(jié)構(gòu)識別，并對識別到的目標結(jié)構(gòu)進行測量和數(shù)據(jù)收集；

10、結(jié)果傳遞模塊：對圖像結(jié)構(gòu)識別模塊中所收集的數(shù)據(jù)進行整合，傳遞至智能報告及分析系統(tǒng)。

11、作為優(yōu)選，所述智能報告及分析系統(tǒng)包括：

12、門靜脈壓力評估算法模塊：對所采集的超聲數(shù)據(jù)進行分析，評估患者門靜脈壓力；

13、門靜脈高壓患者預后分析模塊：根據(jù)輸入的患者臨床信息及門靜脈壓力評估結(jié)果，做出相應的預后評估，并出具報告。

14、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提出了一種基于人工智能和超聲的門靜脈高壓篩查診療輔助方法，依次包括以下步驟：

15、a)超聲成像：采用超聲設(shè)備對門靜脈、脾靜脈、脾臟二維和多普勒圖像成像；

16、b)智能圖像識別:在超聲掃查的過程中，對超聲所顯示的切面進行識別評估，在識別到可用于數(shù)據(jù)獲取的超聲切面及圖像后，對門靜脈壓力測量所需的數(shù)據(jù)進行獲取；

17、c)判斷是否懷疑有門靜脈高壓，如果是，則進入d)步驟；如果否，則進入f)步驟；

18、d)二次超聲成像造影：對于初篩懷疑存在門靜脈高壓的被檢者，進一步測量超聲彈性成像、超聲造影相關(guān)數(shù)據(jù)，并結(jié)合智能圖像識別系統(tǒng)對圖像進行分析測量；

19、e)輸入患者臨床信息：輸入患者臨床信息到智能報告及分析系統(tǒng)；

20、f)智能報告及分析：將患者臨床信息、智能圖像識別系統(tǒng)的分析測量數(shù)據(jù)相結(jié)合，對患者門靜脈壓力進行評估；

21、g)出具診斷報告及預后分析：根據(jù)患者門靜脈壓力進行評估數(shù)據(jù)出具診斷報告，并進行預后風險進行分級分析。

22、作為優(yōu)選，所述a)超聲成像包括：開啟智能圖像識別系統(tǒng)，首先對被檢者進行門靜脈壓力初步篩查，超聲所顯示的切面包括：右肋下切面、右肋間斜切面、左肋間斜切面、劍突下切面；在根據(jù)圖像識別系統(tǒng)的提示識別到合適切面后，凍結(jié)圖像，在灰階模式下，系統(tǒng)自動對門靜脈內(nèi)徑、脾臟厚度內(nèi)容進行測量；在多普勒模式下，系統(tǒng)對門靜脈血流速度及血流方向進行識別并記錄；根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)置的門靜脈壓力判別標準對門靜脈高壓患者進行初步篩查；判斷為無門靜脈高壓表現(xiàn)的患者，則出具相關(guān)報告，檢查結(jié)束；判斷為可疑門靜脈高壓的患者，則提示進行門靜脈高壓的進一步檢查。

23、作為優(yōu)選，所述d)二次超聲成像造影包括對于懷疑門靜脈高壓的患者進一步檢查，包括肝脾彈性檢查、超聲造影檢查，進一步檢查涉及的切面包括右肋下切面、右肋間斜切面、左肋間斜切面、劍突下切面；在選中相應切面后，智能圖像識別系統(tǒng)連續(xù)記錄切面圖像，在不同模式下收集所需信息，彈性模式：收集肝、脾硬度值；超聲造影模式：收集造影劑的肝靜脈到達時間和肝動脈到達時間。

24、作為優(yōu)選，所述e)輸入患者臨床信息包括患者的child肝功能分級，通過對患者的臨床信息與門靜脈識別系統(tǒng)所獲數(shù)據(jù)進行分析形成結(jié)構(gòu)化報告，報告內(nèi)容包括患者門靜脈壓力評估，及并發(fā)癥發(fā)生的風險程度分級。

25、作為優(yōu)選，所述智能圖像識別依次包括圖像預處理模塊、圖像結(jié)構(gòu)識別模塊、結(jié)果傳遞模塊，所述圖像預處理包括對采集到的超聲圖像進行去噪、增強、邊緣檢測的預處理；圖像結(jié)構(gòu)識別包括采用深度學習的人工智能算法對超聲圖像進行分析，自動識別相關(guān)解剖結(jié)構(gòu)，提取相關(guān)特征。

26、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明采用人工智能與超聲結(jié)合，超聲成像為無創(chuàng)檢測方式，具有極高的安全性，基于非電離輻射，相較于x射線和其他使用電離輻射的成像系統(tǒng)，風險更低，再結(jié)合人工智能提供的診療輔助系統(tǒng)，自動化程度高，可自動抓取、識別相關(guān)信息，獲得參數(shù)，操作過程簡便友好；本發(fā)明基于超聲系統(tǒng)，對設(shè)備要求低，無高值耗材要求，檢查費用低廉。本發(fā)明相對于現(xiàn)有通過肝靜脈壓力梯度測量表征門靜脈壓力的方法，具有無創(chuàng)，易操作及價格低廉的優(yōu)勢，適于臨床廣泛應用、推廣。

27、本發(fā)明的特征及優(yōu)點將通過實施例結(jié)合附圖進行詳細說明。