狹窄病變的位置(基于檢測橫截面積曲線的最小值 (例如，檢測位置，其中面積曲線的的一階導(dǎo)數(shù)為零并且二階導(dǎo)數(shù)為正值，并且平滑橫截面 積曲線以避免檢測虛假峰），并且計算距主心門的距離（中心線的參數(shù)弧長），（7)狹窄病變 的長度(基于橫截面積已恢復(fù)的狹窄病變的近端位置和遠端位置來計算，（8)狹窄病變的程 度，通過基于平滑橫截面積曲線的參考值，使用傅里葉濾波或內(nèi)核回歸評估狹窄的程度， (9)對應(yīng)于50 %、75 %、90 %的、面積縮小減縮的病變的位置和數(shù)目，（10)從狹窄病變至主心 門的距離，和/或（11)橫截面內(nèi)腔邊界的不規(guī)則性(或圓度）。
[0071] 在一個實施方案中，冠狀動脈中心線的特性可包括：（1)冠狀動脈中心線的曲率 (彎曲），諸如通過基于
計算Frenet曲率，其中p為中心線的坐標，并且計算沿中 心線點的外接圓的半徑的倒數(shù)，和/或(2)冠狀動脈中心線的彎曲率(非平面性），諸如通過 基于
'計算Frenet扭矩，其中p為中心線的坐標。
[0072] 在一個實施方案中，冠狀動脈變形的特性的計算可涉及多個相位CCTA(例如，舒張 和收縮)包括(1)心動周期的冠狀動脈的擴張性，（2)心動周期的分叉角度變化，和/或(3)心 動周期的曲率變化。在一個實施方案中，現(xiàn)有斑塊的特性可基于以下計算：（1)斑塊的體積， (2)斑塊的強度，（3)斑塊的類型(鈣化、非鈣化），（4)斑塊位置至心門（LM或RCA)的距離，和/ 或(5)斑塊位置至最近下游或上游分叉的距離。
[0073]在一個實施方案中，冠狀動脈血液動力學(xué)的特性可由計算流動動力學(xué)或侵入性測 量得出。例如，可進行脈動流動模擬以獲得血液的瞬時特性，通過使用針對下游脈管的集中 參數(shù)冠狀脈管模型、通過耦合集中參數(shù)心臟模型的流入邊界條件以及閉合環(huán)路模型以描述 在心動周期期間由心臟和動脈系統(tǒng)之間的互相作用所致的心肌內(nèi)壓力變化。例如，所述計 算可包括以下各項中的一個或多個:測量FFR、冠狀動脈流量儲備、壓力分布、FFRct、平均壁 剪切應(yīng)力、振蕩剪切指數(shù)、顆粒停留時間、湍流動能、雷諾數(shù)、沃默斯利數(shù)、和/或局部流速。
[0074]方法500因此可包括將特征向量與患者特定幾何模型的每一點處的斑塊的生長、 收縮、或開始相關(guān)聯(lián)(步驟516)。方法500可包括針對患者特定幾何模型中的多個點中的每 一個繼續(xù)進行以上步驟512、514、516 (步驟518 )，和針對任何數(shù)量的患者中的每一個繼續(xù)進 行以上步驟512、514、516，其可基于機器學(xué)習算法(步驟520)。方法500還可包括針對患者特 定幾何模型中的多個點中的每一個繼續(xù)進行以上步驟512、514、516，和針對任何數(shù)量的患 者中的每一個繼續(xù)進行以上步驟512、514、516，其可基于機器學(xué)習算法，貫穿任何附加時間 段或適于形成關(guān)于斑塊的生長、收縮、或開始的信息（即模型的每個點處斑塊的變化和/或 變化的額速率)的時間段(步驟522)。
[0075]方法500因此可包括訓(xùn)練機器學(xué)習算法以根據(jù)所述點處的特征向量預(yù)測所述點處 斑塊生長、收縮、或開始的可能性(步驟524)。適合于進行這個任務(wù)的機器學(xué)習算法的實例 可包括支持向量機(SVM)、多層感知器(MLP)和/或多元回歸(MVR)(例如，加權(quán)線性或邏輯回 歸）。在一個實施方案中，如果訓(xùn)練數(shù)據(jù)導(dǎo)致機器學(xué)習算法以預(yù)測相比于檢測的量較低的斑 塊的量(例如，大小或程度），那么機器學(xué)習算法可解釋為預(yù)測斑塊收縮;如果訓(xùn)練數(shù)據(jù)導(dǎo)致 機器學(xué)習算法以預(yù)測相比于檢測的量較高的斑塊的量(例如，大小或程度），那么機器學(xué)習 算法可解釋為預(yù)測斑塊生長。
[0076]方法500因此可包括儲存或保存機器學(xué)習算法的結(jié)果（例如，特征權(quán)重）至服務(wù)器 系統(tǒng)106的數(shù)字表示，諸如計算裝置(諸如計算機、筆記本電腦、DSP、服務(wù)器等）的存儲器或 數(shù)字存儲設(shè)備(例如，硬盤驅(qū)動器、網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動器）（步驟526)。
[0077]圖5B為根據(jù)本公開的示例性實施方案的使用機器學(xué)習系統(tǒng)（例如，在服務(wù)器系統(tǒng) 106上執(zhí)行的機器學(xué)習系統(tǒng)310)的示例性方法的框圖，所述系統(tǒng)針對特定患者用于根據(jù)血 管幾何形狀、生理學(xué)、以及血液動力學(xué)預(yù)測冠狀動脈病變開始、生長/收縮的速率。在一個實 施方案中，方法550可包括，針對一個或多個患者(步驟552)，獲得所述患者的脈管系統(tǒng)的一 部分的患者特定幾何模型(步驟554)，獲得一個或多個患者的生理學(xué)或表型參數(shù)的估計(步 驟556)，以及獲得一個或多個患者的生物物理學(xué)血液動力學(xué)特性的估計(步驟558)。
[0078]具體地說，獲得所述患者的脈管系統(tǒng)的一部分的患者特定幾何模型（步驟554)的 步驟可包括針對患者的血管、心肌、主動脈、瓣膜、斑塊和/或腔中的一個或多個，獲得幾何 形狀的患者特定模型。在一個實施方案中，所述幾何形狀可由空間中的一列表點(每一個點 可能具有一列表鄰近點）表示，其中所述空間可映射至點之間的空間單元(例如，毫米）。在 一個實施方案中，所述模型可通過在心動周期的舒張末期中進行患者的心臟CT成像來得 出。這個影像隨后可被手動或自動分段，以識別屬于主動脈和屬于冠狀動脈的內(nèi)腔的體素。 幾何形狀中自動提取的不確定性可通過對比提取的幾何形狀與影像并且根據(jù)需要進行校 正的觀察者來校正。一旦識別出體素，即可得出幾何模型(例如，使用移動立方體法）。
[0079] 在一個實施方案中，獲得一個或多個患者的生理學(xué)或表型參數(shù)的估計(步驟556) 的步驟可包括獲得一個或多個患者的生理學(xué)或表型參數(shù)的估計的列表，諸如血壓、血液粘 度、體外血液測試結(jié)果(例如，LDL/甘油三酯膽固醇水平）、患者年齡、患者性別、所供應(yīng)組織 的質(zhì)量等。這些參數(shù)可以是全局的（例如，血壓）或局部的（例如，一個位置處的血管壁的估 計密度）。在一個實施方案中，生理學(xué)或表型參數(shù)可包括血壓、血細胞比容水平、患者年齡、 患者性別、心肌質(zhì)量(例如，通過對影像中的心肌進行分段，并計算圖像中的體積并且使用 1.05g/mL的估計密度以估計心肌質(zhì)量而得出），冠狀動脈疾病的一般危險因素(例如，吸煙、 糖尿病、高血壓、腹部肥胖、飲食習慣、家族史等）、和/或體外血液測試結(jié)果(例如，LDL、甘油 三酯膽固醇水平）。
[0080] 在一個實施方案中，獲得一個或多個患者的生物物理學(xué)血液動力學(xué)特性的估計 (步驟558)的步驟可包括從計算流體動力學(xué)分析獲得一個或多個生物物理學(xué)血液動力學(xué)特 性的估計的列表，諸如壁面剪切應(yīng)力、振蕩剪切指數(shù)、顆粒停留時間、雷諾數(shù)、沃默斯利數(shù)、 局部流速、以及湍流動能等。具體地說，平均壁面剪切應(yīng)力可定義
可以是定義為表面牽引向量的面內(nèi)分量的壁面剪切應(yīng)力。所述振蕩剪切指數(shù)(0SI)可定義 大
·)，其為剪切應(yīng)力的單向的測量。所述顆粒停留時間可以是血液從特 定流體域沖掉所花費的時間的測量。所述湍流動能(TKE)可以是在湍流中與渦旋相關(guān)聯(lián)的 湍流的強度的測量，并且可以由測量的均方根速度波動表征，并且可以由動能來標準化。所 述雷諾數(shù)可以定義為^，其中（P:血液密度，U:平均流速，D:血管直徑，μ:動態(tài)粘度)所述 μ 沃默斯利數(shù)可以定義戈
，其中(角頻率，等=
[0081] 方法550可包括，針對患者特定幾何模型中的每個點（步驟560)，針對那個點創(chuàng)建 包括那個點處的幾何形狀和生物物理學(xué)血液動力學(xué)特性的數(shù)量描述、和患者的生理學(xué)或表 型參數(shù)的估計的特征向量。全局生理學(xué)或表型參數(shù)可在所有點的特征向量中使用，并且局 部生理學(xué)或表型參數(shù)在不同點的特征向量中可改變。方法550可包括針對患者特定幾何模 型中的多個點中的每一個繼續(xù)進行以上步驟560、562(步驟564)。
[0082]方法550可因此包括基于儲存的機器學(xué)習結(jié)果(在Β儲存，圖5Α)，產(chǎn)生患者特定幾 何模型中的每個點處的斑塊的生長、收縮、或開始的可能性和/或速率的估計(步驟566)。具 體地說，方法550可使用機器學(xué)習算法在方法500的訓(xùn)練模型中產(chǎn)生的保存結(jié)果(例如，特征 權(quán)重）以產(chǎn)生患者特定幾何模型中的每個點處的斑塊的生長、收縮、或開始(例如，生長/收 縮的速率)的可能性的估計(例如，通過根據(jù)每個點處的特征向量形成斑塊估計）。這些估計 可使用訓(xùn)練模式中所使用的相同機器學(xué)習算法技術(shù)(例如，SVM、MLP、MVR技術(shù))來產(chǎn)生。方法 550可因此包括保存斑塊斑塊的生長、收縮、或開始的可能性的估計(步驟568)，諸如至服務(wù) 器系統(tǒng)106的計算裝置(諸如計算機、筆記本電腦、DSP、服務(wù)器等）的存儲器或數(shù)字存儲設(shè)備 (例如，硬盤驅(qū)動器、網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動器），并且將病變形成的這些患者特定和位置特定的預(yù)測可能 性傳達至健康護理提供者。
[0083] 圖6為示例性計算機系統(tǒng)600的簡化框圖，其中本公開的實施方案可以實現(xiàn)，例如 作為醫(yī)生裝置或服務(wù)器102、第三方裝置或服務(wù)器104、以及服務(wù)器系統(tǒng)106的任何一個。例 如，服務(wù)器600的平臺可包括用于分組數(shù)據(jù)通信660的數(shù)據(jù)通信接口。所述平臺還可包括以 一個或多個處理器形式用于執(zhí)行程序指令的中央處理單元(CPU)620。所述平臺通常包括內(nèi) 部通信總線610、用于各種數(shù)據(jù)文件的程序存儲和數(shù)據(jù)存儲以由平臺諸如ROM 630和RAM 640處理和/或傳達，盡管服務(wù)器600經(jīng)常通過通信網(wǎng)絡(luò)(未示出）接收編程和數(shù)據(jù)。所述設(shè)備 的硬件元件、操作系統(tǒng)以及編程語言在實質(zhì)上為常規(guī)的，并且假設(shè)本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員 對其足夠熟悉。服務(wù)器600還可包括輸入和輸出端口 650以連接輸入和輸出裝置諸如鍵盤、 鼠標、觸摸屏、監(jiān)視器、顯示器等。當然，各種服務(wù)器功能可以分布式方式在大量類似平臺上 實現(xiàn)以分布處理負荷?？商娲?，服務(wù)器可通過計算機硬件平臺的適當編程來實現(xiàn)。
[0084] 如上所述，計算機系統(tǒng)600可包括任何類型或組合的計算系統(tǒng)，諸如手持設(shè)備、個 人電腦、服務(wù)器、集群計算機器、和/或云計算系統(tǒng)。在一個實施方案中，計算機系統(tǒng)600可以 為硬件的組合，包括存儲器、中央處理單元（"CPU"）、和/或任選地用戶界面。所述存儲器可 包括任何類型體現(xiàn)在物理存儲介質(zhì)中的RAM或ROM，諸如磁存儲器，其包括軟盤、硬盤、或磁 帶；半導(dǎo)體存儲器諸如固態(tài)盤(SSD)或閃存;光盤存儲器;或磁光盤存儲器。所述CPU可包括 一個或多個用于根據(jù)存儲在存儲器中的指令處理數(shù)據(jù)的處理器。所述處理器的功能可由單 一專用處理器或由多個處理器提供。而且，所述處理器可包括但不限于數(shù)字信號處理器 (DSP)硬件或任何其他能夠執(zhí)行軟件的硬件。所述用戶界面可包括任何類型或組合的輸入/ 輸出裝置，諸如顯示監(jiān)視器、觸摸板、觸摸屏、麥克風、攝像機、鍵盤、和/或鼠標。
[0085] 所述技術(shù)的程序方面可以被認為是通常呈可執(zhí)行代碼和/或在一種類型機器可讀 介質(zhì)上攜帶或體現(xiàn)的相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)的形式的"產(chǎn)品"或者"制品"。"存儲"類型介質(zhì)包括計算 機、處理器等的任何或所有存儲器，或其相關(guān)聯(lián)的模塊，諸如各種半導(dǎo)體存儲器、磁盤驅(qū)動 器、盤驅(qū)動器等，它們可以在任何時間提供用于軟件編程的非暫時性存儲。所有或部分硬件 有時可通過互聯(lián)網(wǎng)或各種其他