[发明专利]用于血管斑块分析的装置、系统及介质

说明书

本公开涉及一种用于血管斑块分析的装置、系统及介质。装置包括：获取单元，配置为获取血管的中心线点的序列及各个中心线点处的图像块的序列；斑块检测单元，配置为：基于图像块的序列，利用第一学习网络来检测斑块以及确定斑块的开始和结束位置，第一学习网络包括基于图像块的序列提取特征映射的编码器和基于特征映射生成各个斑块的开始和结束位置的斑块范围生成器；以及斑块类型分类和狭窄度量化单元，配置为：对于各个检出的斑块，利用第二学习网络复用第一学习网络的参数和所提取的特征映射的至少部分，确定该斑块的类型和狭窄度。从而，自动准确且迅速地检出并定位斑块并确定其类型和狭窄度，降低运算复杂度，改进操作便利性和用户友好度。

相关申请的交叉引用

本申请基于并要求于2020年5月26日提交且申请号为63/030,248的美国临时申请的优先权，其通过引用整体上并入本文。

技术领域

本公开涉及用于医学图像分析的装置、系统和介质，并且更具体地，涉及用于血管图像分析的装置、系统和介质。

背景技术

血管类疾病已经成为人类健康的重要问题。相当比例的血管类疾病由血管壁上的斑块积聚引起，但这些斑块的检测、分析和诊断存在问题，下面以冠脉为例进行说明。

冠状动脉疾病(CAD)通常表示冠状动脉发生了狭窄或阻塞。它是最常见的心脏病，通常是由冠状动脉壁上的动脉粥样硬化斑块积聚引起的。冠状动脉被斑块狭窄或阻塞(即狭窄)的患者，其心肌的血液供应有限，可能患有心肌缺血。此外，如果斑块破裂，则患者可能患上急性冠状动脉综合症，甚或更严重的心脏病发作(心肌梗塞)。根据动脉粥样硬化斑块的组成，可将其进一步分为钙化斑块、非钙化斑块和混合斑块(即具有钙化和非钙化成分两者)。斑块的稳定性根据其组成而变化。钙化斑块相对稳定，而非钙化斑块或混合斑块则不稳定且更容易破裂。

然而，风险更高的非钙化斑块或混合斑块利用现有的医学成像手段反而更难以检测或者检测更加复杂。冠状动脉CT血管造影(CCTA)是用于分析CAD和冠状动脉斑块的常用非侵入性方法。以CCTA为例，非钙化斑块和混合斑块与周围组织的照射对比度比较低，导致检测更加复杂，甚至漏检或与周围组织混淆。

动脉粥样硬化斑块散布于结构复杂的冠脉各支(例如左冠状动脉的前降支、右冠状动脉主干、左冠状动脉主干和左旋支)的血管壁上，呈现出多发性的特点，对斑块的分析和诊断是一项艰巨而耗时的工作。即使对于有经验的放射科医师和心血管专家而言，也是如此。例如，对于冠脉的全面人工扫描也造成了大工作负荷和工作强度，放射科医师和心血管专家即便全面扫描冠脉也可能遗漏局部的斑块，尤其容易遗漏与周围组织CT密度接近但风险性高的非钙化斑块和混合斑块。进一步说来，即便检出了斑块，对于斑块类型的分类误差也会严重影响放射科医师和心血管专家的诊断结果，从而导致后续过度治疗或治疗不足；对于斑块类型的分类准确度严重依赖于放射科医师和心血管专家的经验，且个体差异较大。

虽然近日也提出了一些血管斑块分析算法试图帮助放射线医师进行日常诊断程序并减少他们的工作量，但这些算法中存在如下缺点：需要大量人工交互(例如体素级别的标注)；或者需要预先进行繁杂且耗时的血管腔分割、血管的健康直径估计和血管壁形态分析等辅助分析；或者只能对血管的局部进行分析，在自动化水平、运算(涉及检测阶段和训练阶段)复杂度、操作便利性和用户友好度等方面均无法满足临床需求，依然存在改进空间。

发明内容

提供了本公开以解决现有技术中存在的上述问题。需要一种用于血管斑块分析的装置、系统和介质，其能够以端到端的方式，自动且灵活地为血管的任何分支、路径、分段或者整个血管树准确且迅速地检出并定位斑块并确定各个检出斑块的类型和狭窄度，有效降低了运算复杂度(涉及检测阶段和训练阶段)，且显著改进了操作便利性和用户友好度。