[发明专利]用于基于机器学习来评估血管阻塞的方法和系统

说明书

提供了一种用于评估一个或多个冠状动脉中的功能上显著的狭窄的存在的方法和系统，所述显著的狭窄还被称为血管阻塞的严重性。方法和系统可以实现预测阶段，所述预测阶段包括：将对比增强体积图像数据集合中的至少一部分分割成对应于目标器官的壁区的数据段，以及分析所述数据段以提取指示依据目标器官的壁区的灌注经历的量的特征。系统和方法可以获得从所灌注器官的训练集合中导出的特征灌注分类（FPC）模型，基于提取的特征并基于FPC模型对数据段进行分类，以及基于特征的分类来提供指示血管阻塞的严重性的预测作为输出。

（一个或多个）相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年3月24日提交的美国临时申请No.62/476382（代理人案号No.PIE-018PROV）的优先权，所述申请通过引用以其整体并入本文中。

技术领域

本申请一般涉及评估血管阻塞的严重性的方法和系统，以及形成特征灌注分类（FPC）模型的方法和系统，其结合评估血管阻塞的严重性来对训练特征进行分类。

背景技术

冠状动脉疾病（CAD）是世界范围内死亡的主要原因之一。CAD一般指的是涉及狭小或堵塞的血管的情况，其可导致向到狭窄的远端节（section）的减少的或缺少的血液供应，从而导致对心肌的减少的氧气供应，从而导致例如局部缺血和胸痛（绞痛）。在CAD的预防和治疗中的非常重要的方面是这种狭小的或堵塞的血管的功能评估。

目前，X射线血管造影术是借助于微创手术（也称为经皮冠状动脉介入（PCI））在狭窄（狭小）冠状动脉的治疗期间使用的成像模态。在PCI期间，（介入性）心脏病专家在导管上将缩小的球囊或其它设备从腹股沟股动脉或桡动脉向上通过血管馈送直到它们到达动脉中的堵塞的部位。X射线成像被用于引导导管螺纹。PCI通常涉及使球囊膨胀以打开动脉，其中目的在于恢复无阻碍的血流。支架（stent）或台架可放置在堵塞的部位以保持动脉打开。

X射线血管造影术也是用于冠状动脉的解剖评估和冠状动脉疾病的诊断的标准成像技术。尽管借助于定量冠状动脉分析工具（QCA）已改进了病变严重性的评估中的客观性、再现性和准确性，但是作为在具有冠状动脉疾病的患者中最重要的预兆因子的动脉粥样硬化病变的生理重要性不能通过X射线血管造影术来领会。

对于中间冠状动脉病变（定义为30-70%的内腔（luminal）变窄），例如，如果狭窄是针对患者的风险并且如果期望采取行动的话，它并不始终明显。对狭窄的严重性的过高估计可能导致某一治疗，所述治疗在后知中认识到将并非是必要的，并且因此将患者暴露于不必要的风险。然而，过低估计狭窄的严重性可能会引起风险，因为患者被留在未治疗的状态，而狭窄实际上是严重的并且实质上阻碍了向心肌的流动。尤其对于这些情况，期望具有附加的功能评估以帮助做出良好的决策。

流量储备分数（FFR）在过去的10-15年内越来越多地被使用为标识和有效地对准最可能受益于经皮冠状动脉介入（PCI）的冠状动脉病变的方法。FFR是用于测量跨冠状动脉狭窄的压力差以确定狭窄阻碍氧输送到心脏肌肉的可能性的技术。该技术涉及在冠状动脉内部经皮插入压力传导线并测量在病变之后（到其远端）和在病变之前（邻近于其）的压力。这最好在充血状态下完成，因为在最大充血的情况下，流向心肌的血流与心肌灌注压力成比例。FFR因此提供了如在Pijls等人“Measurement of Fractional Flow Reserve toAccess the Functional Severity of Coronary-Artery Stenoses”N Engl J Med 1996，334：1703-1708中所描述的冠状动脉病变的功能严重性的定量评估。