[发明专利]基于医学图像评估血管网络的计算机实施的方法及其用途

说明书

技术领域

本发明一般涉及应用于生命科学的成像处理和信息提取领域，并且更具体地，涉及用于通过对由造影剂增强的医学图像的分析从医学图像评价血管网络的计算机实施的方法

本发明还涉及使用这样的方法用于监测患者，例如肝硬化患者，或用于针对特定医学状况监测治疗效果。

背景技术

一些疾病产生局部血管系统或身体部位的灌注的变化，能够测量这样的变化的技术是集中的研究领域，因为他们具有变成用于许多临床应用的有用工具的潜力。已经使用了不同的成像技术(包括对比增强的计算化的断层摄影(CECT)、对比增强的磁共振成像(CE-MRI)和对比增强的超声(CEUS))来评估处于健康状态和患病状态(局部缺血性中风；心肌梗塞)中的不同器官中区域灌注，以提供有用的临床事件的替代。尽管技术进步已经允许通过这些成像方法来研究大脑灌注和心脏灌注，在评估其他器官和组织中特别是肝肿瘤和固体肿瘤中的局部血管形成中的特性和变化方面，由于他们的特殊的灌注特征导致仍然存在一些未满足的需要。

在以上提及的成像技术中，对比增强的超声由于其低成本和容易评估而取得了越来越多的共识。例如，2004年出版了针对用于患者管理的肝应用的一套对比增强的超声(CEUS)使用指南。后来，在2008年，该指南的第二版体现了在可用的造影剂方面的变化，并且更新了用于肝的指南，以及实施一些非肝应用，例如肾、尿道、腹、前列腺、胰、脑、心脏等[Claudon,2008]。后来除了非肝应用[Piscaglia,2011]外还出版了更进一步的指南，该指南改善了之前的指南，并且包括以前的指南中未曾报道的应用，例如儿科、胃肠道、脾、阴囊、肺、血管、关节炎疾病、肿瘤响应治疗、乳腺、肾上腺、妇科、会阴、膀胱、移植的肾、前列腺癌、主动脉-腔静脉瘘、自由组织移植物、肝外胆管系统、患有肾衰竭的患者等。最近，出版了另一版更新，报道更详细的肝适应症[Claudon,2013]。因此，在首先针对肝的应用出现后，已经在许多应用中利用CEUS评估局部血管系统或灌注的一些性质。因此，本文内的主要描述和范围将涉及肝病，但是该方法可容易地转移至所提及的指南报道的其他病理条件或临床需要，或者涉及评估血管系统，或组织、器官或身体部位的灌注。此外，当前对CEUS信息的利用是受限的，因为其需要对具有降低的客观标准的数据进行手动、密集型和主观的理解。因此，更定量的手段将提高CEUS在临床实践中的可行性。

慢性肝病(CLD)是当前患者管理复杂性的一个例子，其因包含需要较少创伤性临床测试的患者特异性风险因子而受到优待。在慢性肝病中，对肝的慢性损伤(病毒、醇、自体免疫等)发展下去是炎性纤维化(与骨胶原沉积有关的瘢痕形成)，后者逐渐改变正常肝的解剖学结构，并最终损害肝功能。术语“硬变”是指慢性肝病的最终阶段，并且其特征是广泛的纤维化间隔、再生性的结节形成和血管紊乱。硬变的出现是CLD自然发展的特点，因为其标志着原发性肝癌(肝细胞癌)风险的大幅提高，并且指示患者具有发展出门静脉高血压(跨肝的压力梯度升高)的风险，门静脉高血压是肝相关并发症的主要病理生理学因子，并且经常导致住院、死亡或肝移植。因此，一旦检测出硬变，将个体患者的具有门静脉高血压、发展并发症和死亡的风险进行分级是至关重要的，因为这使得能够将治疗相关的风险、益处和成本有效性纳入考虑，从而选择有效的治疗。

当前的用于肝评价的技术要么是高度创伤性并且不能日常进行的，要么缺乏用于管理这些患者的充分的灵敏度。

肝静脉压梯度(HVPG)是估计门静脉高血压的参考方法；其通过肝静脉导管插入来得到，并且被视为肝脏病学中临床事件的最佳替代标志物。该技术非常具有可重复性，并且对门静脉高血压的严重程度提供了特有的客观性的、数学性的信息，并且已经将其与肝纤维症的组织学严重程度相关联。此外，HVPG是允许对门静脉高血压的医学治疗响应的测试的唯一技术。肝静脉导管插入是中度创伤性的，带有轻度的不适，并且持续20分钟至120分钟；少有并发症(<1％例)。然而，其成本高，需要特殊的设备和高度专业化的人员，并且不是在所有医院中都可进行；这阻碍了其用于监测和风险分级的日常临床用途。因此，十分需要能够提供类似的预后信息的无创方法，并且已经对此方法进行了积极的研究。

基于儿童硬化(Child-Pugh)和MELD评分中的白蛋白、胆红素、INR或他们的组合的实验室化验和血小板计数与HVPG相关。这些相关性的强度是仅中度的，并且不能精确估计HVPG；此外，用于临床诊断重度门静脉高血压的实验室化验的准确性远不理想，并且不超过60％-70％。