基于醫(yī)學(xué)圖像評估血管網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)實(shí)施的方法及其用圖
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明一般設(shè)及應(yīng)用于生命科學(xué)的成像處理和信息提取領(lǐng)域，并且更具體地，設(shè) 及用于通過對由造影劑增強(qiáng)的醫(yī)學(xué)圖像的分析從醫(yī)學(xué)圖像評價(jià)血管網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)實(shí)施的 方法
[0002] 本發(fā)明還設(shè)及使用運(yùn)樣的方法用于監(jiān)測患者，例如肝硬化患者，或用于針對特定 醫(yī)學(xué)狀況監(jiān)測治療效果。
【背景技術(shù)】
[0003]-些疾病產(chǎn)生局部血管系統(tǒng)或身體部位的灌注的變化，能夠測量運(yùn)樣的變化的技 術(shù)是集中的研究領(lǐng)域，因?yàn)樗麄兙哂凶兂捎糜谠S多臨床應(yīng)用的有用工具的潛力。已經(jīng)使用 了不同的成像技術(shù)（包括對比增強(qiáng)的計(jì)算化的斷層攝影（CECT)、對比增強(qiáng)的磁共振成像 (CE-MRI)和對比增強(qiáng)的超聲（CEUS))來評估處于健康狀態(tài)和患病狀態(tài)（局部缺血性中風(fēng)； 屯、肌梗塞）中的不同器官中區(qū)域灌注，W提供有用的臨床事件的替代。盡管技術(shù)進(jìn)步已經(jīng) 允許通過運(yùn)些成像方法來研究大腦灌注和屯、臟灌注，在評估其他器官和組織中特別是肝腫 瘤和固體腫瘤中的局部血管形成中的特性和變化方面，由于他們的特殊的灌注特征導(dǎo)致仍 然存在一些未滿足的需要。
[0004] 在W上提及的成像技術(shù)中，對比增強(qiáng)的超聲由于其低成本和容易評估而取得了越 來越多的共識。例如，2004年出版了針對用于患者管理的肝應(yīng)用的一套對比增強(qiáng)的超聲 (CEU巧使用指南。后來，在2008年，該指南的第二版體現(xiàn)了在可用的造影劑方面的變化， 并且更新了用于肝的指南，W及實(shí)施一些非肝應(yīng)用，例如腎、尿道、腹、前列腺、膜、腦、屯、臟 等[Claudon, 2008]。后來除了非肝應(yīng)用[Piscaglia, 2011]外還出版了更進(jìn)一步的指南，該 指南改善了之前的指南，并且包括W前的指南中未曾報(bào)道的應(yīng)用，例如兒科、胃腸道、脾、陰 囊、肺、血管、關(guān)節(jié)炎疾病、腫瘤響應(yīng)治療、乳腺、腎上腺、婦科、會陰、膀脫、移植的腎、前列腺 癌、主動脈-腔靜脈擾、自由組織移植物、肝外膽管系統(tǒng)、患有腎衰竭的患者等。最近，出版 了另一版更新，報(bào)道更詳細(xì)的肝適應(yīng)癥[Claudon，2013]。因此，在首先針對肝的應(yīng)用出現(xiàn) 后，已經(jīng)在許多應(yīng)用中利用CEUS評估局部血管系統(tǒng)或灌注的一些性質(zhì)。因此，本文內(nèi)的主 要描述和范圍將設(shè)及肝病，但是該方法可容易地轉(zhuǎn)移至所提及的指南報(bào)道的其他病理?xiàng)l件 或臨床需要，或者設(shè)及評估血管系統(tǒng)，或組織、器官或身體部位的灌注。此外，當(dāng)前對CEUS 信息的利用是受限的，因?yàn)槠湫枰獙哂薪档偷目陀^標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行手動、密集型和主觀 的理解。因此，更定量的手段將提高CEUS在臨床實(shí)踐中的可行性。
[0005] 慢性肝?。–LD)是當(dāng)前患者管理復(fù)雜性的一個(gè)例子，其因包含需要較少創(chuàng)傷性臨 床測試的患者特異性風(fēng)險(xiǎn)因子而受到優(yōu)待。在慢性肝病中，對肝的慢性損傷（病毒、醇、自 體免疫等）發(fā)展下去是炎性纖維化（與骨膠原沉積有關(guān)的癒痕形成），后者逐漸改變正常肝 的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)，并最終損害肝功能。術(shù)語"硬變"是指慢性肝病的最終階段，并且其特征是廣 泛的纖維化間隔、再生性的結(jié)節(jié)形成和血管素亂。硬變的出現(xiàn)是CLD自然發(fā)展的特點(diǎn)，因?yàn)?其標(biāo)志著原發(fā)性肝癌（肝細(xì)胞癌）風(fēng)險(xiǎn)的大幅提高，并且指示患者具有發(fā)展出口靜脈高血 壓（跨肝的壓力梯度升高）的風(fēng)險(xiǎn)，n靜脈高血壓是肝相關(guān)并發(fā)癥的主要病理生理學(xué)因子， 并且經(jīng)常導(dǎo)致住院、死亡或肝移植。因此，一旦檢測出硬變，將個(gè)體患者的具有口靜脈高血 壓、發(fā)展并發(fā)癥和死亡的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分級是至關(guān)重要的，因?yàn)檫\(yùn)使得能夠?qū)⒅委熛嚓P(guān)的風(fēng)險(xiǎn)、 益處和成本有效性納入考慮，從而選擇有效的治療。
[0006] 當(dāng)前的用于肝評價(jià)的技術(shù)要么是高度創(chuàng)傷性并且不能日常進(jìn)行的，要么缺乏用于 管理運(yùn)些患者的充分的靈敏度。
[0007] 肝靜脈壓梯度（HVPG)是估計(jì)口靜脈高血壓的參考方法；其通過肝靜脈導(dǎo)管插入 來得到，并且被視為肝臟病學(xué)中臨床事件的最佳替代標(biāo)志物。該技術(shù)非常具有可重復(fù)性，并 且對口靜脈高血壓的嚴(yán)重程度提供了特有的客觀性的、數(shù)學(xué)性的信息，并且已經(jīng)將其與肝 纖維癥的組織學(xué)嚴(yán)重程度相關(guān)聯(lián)。此外，HVPG是允許對口靜脈高血壓的醫(yī)學(xué)治療響應(yīng)的測 試的唯一技術(shù)。肝靜脈導(dǎo)管插入是中度創(chuàng)傷性的，帶有輕度的不適，并且持續(xù)20分鐘至120 分鐘；少有并發(fā)癥（<1 %例）。然而，其成本高，需要特殊的設(shè)備和高度專業(yè)化的人員，并且 不是在所有醫(yī)院中都可進(jìn)行；運(yùn)阻礙了其用于監(jiān)測和風(fēng)險(xiǎn)分級的日常臨床用途。因此，十分 需要能夠提供類似的預(yù)后信息的無創(chuàng)方法，并且已經(jīng)對此方法進(jìn)行了積極的研究。
[000引基于兒童硬化（化ild-化曲）和MELD評分中的白蛋白、膽紅素、INR或他們的組合 的實(shí)驗(yàn)室化驗(yàn)和血小板計(jì)數(shù)與HVPG相關(guān)。運(yùn)些相關(guān)性的強(qiáng)度是僅中度的，并且不能精確估 計(jì)HVPG;此外，用于臨床診斷重度口靜脈高血壓的實(shí)驗(yàn)室化驗(yàn)的準(zhǔn)確性遠(yuǎn)不理想，并且不 超過 60% -70%。
[0009] 彈性成像，更具體地，瞬時(shí)彈性成像燈巧，是充分驗(yàn)證的用于無創(chuàng)評估肝纖維癥的 技術(shù)。用建造于振子軸上的超聲換能器進(jìn)行測量；傳遞小振幅和低頻率的振動，引起通過肝 組織的傳播的波，并進(jìn)行脈沖回波獲取W測量該波的傳播速度，該傳播速度與組織勁度直 接相關(guān)。因?yàn)槔w維化是組織勁度的主要決定因素，并且是對口靜脈血流的肝阻力的主要決 定因素（在早期口靜脈高血壓中的口靜脈血壓的主要決定因素），所W近年來已經(jīng)測試了 TE作為得到數(shù)字性的、客觀的并且操作獨(dú)立的HVPG的無創(chuàng)性替代數(shù)據(jù)的新方法。然而，TE 僅區(qū)分不需要監(jiān)測的具有低風(fēng)險(xiǎn)的慢性患者和在臨床管理肝硬化患者中具有中度影響的 風(fēng)險(xiǎn)（當(dāng)HVPG〉12mmHg時(shí)）的患者。在HVPG值〉12mmHg的患者中，TE與HVPG的相關(guān)性是 不令人滿意的。因此，TE不能對患有口靜脈高血壓的患者的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行進(jìn)一步分級。此外， TE的主要技術(shù)限制包括，缺乏對感興趣區(qū)域中的實(shí)質(zhì)進(jìn)行顯示，W及在3%至16%的案例 中因肥胖癥或腹積液而未能得到任何測量值或可靠結(jié)果。因此，當(dāng)前需要與超過12mmHg的 HVPG高度相關(guān)的技術(shù)。
[0010] 超聲扣巧是安全、便宜并且可重復(fù)的成像技術(shù)，其允許對腹部器官和大血管進(jìn)行 實(shí)時(shí)檢查；其被廣泛用于患有硬變的患者中，W篩查肝細(xì)胞癌和口靜脈高血壓的特征。運(yùn)些 手段具有一些限制，并且不夠精確[參考文獻(xiàn)]。例如，該技術(shù)的限制依賴于其缺乏對實(shí)質(zhì) 性的微血管的顯示，所述微血管是支持肝細(xì)胞的有效灌注從而維持組織完整性和正常功能 的血管。
[0011] 對比增強(qiáng)的超聲（CKJ巧是超聲成像中的主要改進(jìn)，通過引入可注射示蹤劑形式 的對比介質(zhì)而得，可檢測所述可注射示蹤劑在血液中的路徑。已經(jīng)證實(shí)，在微泡濃度與超聲 信號強(qiáng)度之間存在線性關(guān)系，因此，時(shí)間-強(qiáng)度曲線反映了體內(nèi)微泡的動力學(xué)。記錄圖像， 并用特定的軟件對微泡的時(shí)間-強(qiáng)度曲線進(jìn)行定量分析。該軟件使用原始的超聲數(shù)據(jù)來 計(jì)算與感興趣區(qū)域（ROI)中的血流速度和血量相關(guān)的指數(shù)。可使用示蹤軟件來校正呼吸 運(yùn)動。在單次靜脈注射（i.v.)大丸劑后確定的主要的功能指標(biāo)是：平均通過時(shí)間、血量指 標(biāo)（峰強(qiáng)度、曲線下的面積AUC、洗進(jìn)下的面積和洗出下的面積）W及血流指標(biāo)（時(shí)間-峰 強(qiáng)度；洗進(jìn)和時(shí)間-峰強(qiáng)度的斜率）。歐洲腫瘤內(nèi)科學(xué)會巧uropeanMedical化cology Society)已經(jīng)批準(zhǔn)用CEUS來評估胃腸基質(zhì)腫瘤對生物學(xué)治療的響應(yīng)。
[0012]