用于利用本地和远程分析学进行的临床决策支持的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及用于利用本地和远程分析学进行的临床决策支持的方法和系统。公开了一种用于使用现场和场外处理、针对临床决策支持对冠状动脉疾病（CAD）的非侵入式的基于医学图像的评估的方法和系统。接收患者的医学图像数据。基于针对当前临床场景的临床要求来自动选择用于使用现场处理、场外处理或联合现场和场外处理之一评估患者的CAD的处理策略。根据所选处理策略、使用现场处理、场外处理或联合现场和场外处理之一、基于患者的医学图像数据来执行患者的CAD的非侵入式评估。基于CAD的非侵入式评估来输出患者的CAD的最终评估。

Methods and systems for clinical decision support using local and remote analytics

The present invention relates to a method and system for clinical decision support using local and remote analysis. A non-invasive medical image-based assessment method and system for coronary artery disease (CAD) using on-site and off-site processing and for clinical decision support is disclosed. Receive medical image data of the patient. Based on the clinical requirements of current clinical scenarios, the processing strategies for evaluating patients'CAD using one of the on-site, off-site or combined on-site and off-site processes are automatically selected. Non-invasive assessment of patient's CAD is performed according to the selected processing strategy, using on-site processing, off-site processing or combining on-site and off-site processing, and based on patient's medical image data. Non-invasive assessment based on CAD outputs the final assessment of patient's CAD.

【技术实现步骤摘要】
用于利用本地和远程分析学进行的临床决策支持的方法和系统
本专利技术涉及冠状动脉疾病的非侵入式的基于医学图像的评估，并且更具体地，涉及用于冠状动脉疾病的非侵入式的基于本地和远程计算机的评估的临床决策支持。
技术介绍
心血管疾病（CVD）是全世界范围内死亡的主因。在各种CVD当中，冠状动脉疾病（CAD）占那些死亡的几乎百分之五十。血管的局部窄化或狭窄（stenosis）表示心血管疾病的重要原因。这种狭窄典型地随时间逐步发展，且可能在动脉循环的不同部分（诸如冠状动脉、肾动脉、外周动脉、颈动脉、大脑动脉等）中发展。这种局部窄化还可能是先天缺陷的结果。一种广泛地用于治疗动脉狭窄的疗法是支架术（stenting），即，将金属或聚合物支架放置在动脉中以打开腔，且因而促进血液的流动。当应对冠状动脉狭窄时，支架术疗法被称作经皮冠脉介入术（PCI）。用于诊断和管理冠脉狭窄的当前临床实践涉及可视地或通过定量冠脉血管造影术（QCA）评估患病的血管。这种评估给临床医生提供了狭窄段和患者血管的解剖概览，其包括面积减小、损伤长度和最小腔直径，但这种评估未提供损伤对经过血管的血流量的影响的功能性评估。通过将压力导线插入到狭窄血管中来测量血流储备分数（FFR）已经被示作用于引导血管再通决策的更好选项，这是由于与侵入式血管造影术相比，FFR在识别导致局部缺血的损伤时更有效。然而，这种侵入式的基于压力导线的FFR测量涉及与将压力导线插入到血管中所必需的介入相关联的风险，并且对于非常窄的狭窄，压力导线可能引发附加的压降。在近几年中，已经开发了用于人类生理学和病理学的非侵入式的基于医学图像的评估的各种技术。例如，各种技术利用用于冠状动脉疾病的非侵入式评估的个性化生理建模。然而，这种技术在若干个方面中不同，该若干个方面包括所执行的分析的类型和质量以及执行该分析所需的处理时间。
技术实现思路
本专利技术提供了一种执行冠状动脉疾病（CAD）的非侵入式评估且支持与如何在各种临床场景中非侵入式地评估CAD有关的临床决策的方法和系统。本专利技术实施例通过自动选择针对患者的CAD评估策略来生成优化的混合工作流程，该优化的混合工作流程将用于CAD的非侵入式评估的现场和场外处理进行组合，该CAD评估策略最佳地适合于眼前的临床问题，且然后使用优化的工作流程来执行针对患者的CAD的非侵入式评估。在本专利技术的一个实施例中，接收患者的医学图像数据。基于针对当前临床场景的临床要求来自动选择用于使用现场处理、场外处理或者联合现场和场外处理之一评估患者的CAD的处理策略。根据所选处理策略、使用现场处理、场外处理或者联合现场和场外处理之一、基于患者的医学图像数据来执行患者的CAD的非侵入式评估。基于CAD的非侵入式评估来输出患者的CAD的最终评估。通过参考以下详细描述和附图，本专利技术的这些和其他优势对本领域技术人员来说将是显而易见的。附图说明图1图示了根据本专利技术实施例的用于患者的冠状动脉疾病（CAD）的非侵入式评估的方法；图2图示了根据本专利技术实施例的用于使用联合现场和场外处理对CAD的非侵入式评估的方法；图3图示了根据本专利技术实施例的用于使用现场和场外处理对患者的CAD的非侵入式评估的系统；图4图示了其中执行场外高保真处理的示例性处理策略；图5图示了其中使用场外处理和现场处理执行预处理步骤的示例性联合现场和场外处理策略；以及图6是能够实现本专利技术的计算机的高级框图。具体实施方式本专利技术涉及一种执行冠状动脉疾病（CAD）的非侵入式评估且支持与如何在各种临床场景中非侵入式地评估CAD有关的临床决策的方法和系统。本文描述本专利技术实施例，以给出用于CAD的基于医学图像的非侵入式评估的方法的视觉理解。数字图像常常由一个或多个对象（或形状）的数字表示组成。本文常常就识别和操控对象而言描述对象的数字表示。这种操控是在计算机系统的存储器或其他电路/硬件中完成的虚拟操控。相应地，应当理解，可以使用存储在计算机系统内的数据来在计算机系统内执行本专利技术实施例。已经开发了用于人类生理学和病理学的非侵入式的基于图像的评估的一系列技术。它们在若干个方面中不同，该若干个方面包括所执行的分析的类型和质量以及所需的处理时间。例如，已经开发了利用用于评估CAD的个性化生理建模的各种技术。用于个性化的基于图像的生理建模的总体工作流程典型地包括分析医学图像、从医学图像中提取几何特征、以及使用这些特征以确定感兴趣的量（例如，FFR）。一些方案利用患者的血流量的计算建模以执行CAD的非侵入式评估。典型地，在这种计算方案中，在图像分段之后基于医学图像来重构动脉树的解剖模型，对计算流体动力学模型进行个性化以描述患者专用血流动力学，并且基于使用个性化计算流体动力学模型而计算的所仿真的血流量和血压值来计算感兴趣的量（例如，FFR）。可替换方案利用机器学习技术以执行CAD的非侵入式评估。在这种基于机器学习的方案中，直接从图像中提取几何特征，并且给出该几何特征作为对经训练的预测器（例如，机器学习算法）的输入，以计算感兴趣的量。例如，可以使用机器学习算法，以根据从患者的医学图像数据中提取的患者专用冠脉树的几何特征预测FFR。可以在对患者专用医学图像进行获取或可视化的相同系统上交互式地执行用于CAD的非侵入式评估的感兴趣的量的计算（本地或现场处理）；或者可以在不同的系统上以及在不同的时间处执行该计算（远程或场外处理）。与在特定医学设施处对于本地或现场处理而言可用的那些技术相比，用于CAD的非侵入式评估的不同技术可以使用远程或场外处理而可用。例如，在可能的实施例中，现场处理可以使用基于机器学习的方案来计算感兴趣的量，并且场外处理可以使用计算方案来计算感兴趣的量。典型地，与场外处理相比，现场处理将更快地产生结果，但是，场外处理可以提供更详细或准确的结果。根据本专利技术实施例，涉及CAD的现场或场外评估或者两者的组合的不同方案可以是在不同临床场景中支持决策制定过程所期望的。本专利技术实施例在生成最优CAD评估策略时利用临床工作流程的约束。例如，本专利技术实施例可以在确定是利用CAD的现场非侵入式评估还是场外非侵入式评估时，考虑当前临床场景是紧急情形还是非紧急情形。在紧急情形中，诸如当针对急诊室（ER）中的患者执行CT扫描时，必须在有限的时间中制定急性疗法决策，CAD的现场非侵入式评估（仅基于CT图像）可以由于更短的处理时间而是有价值的解决方案；并且场外处理可能由于时间约束而不是有效选项。在非紧急情形中，CAD的场外评估可以提供可能使用现场处理不可用的更详细信息或附加信息。可以通过利用对处理时间的较不严格的要求来在该情形中选择包括这种场外处理的策略。这种场景的示例包括：访问场外而不是现场可用的不同的计算模型；提供与现场处理相比不同的分析或选项（例如，蚀斑（plaque）分析可以仅是场外可用的）；场外运行多个计算模型并以组合的方式报告它们的结果；或者访问仅场外可用的训练数据库或计算模型的更新版本。在另一示例场景中，现场评估可能在当医学图像被获取时的时间处不可用。这可能例如由于成像工作站的限制（不兼容的硬件或软件配置）或者提供现场处理功能的工作站的不可用性。在该情况下，作为可替换方案，可以供应场外处理，以产生与现场对等物相同的结果或者在有选择不同分析或选项的可能性的情况下产本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于患者的冠状动脉疾病（CAD）的非侵入式评估的方法，包括：接收患者的医学图像数据；基于针对当前临床场景的临床要求来自动选择用于使用现场处理、场外处理或联合现场和场外处理之一评估所述患者的CAD的处理策略；根据所选处理策略、使用现场处理、场外处理或联合现场和场外处理之一、基于所述患者的所述医学图像数据来执行所述患者的CAD的非侵入式评估；以及基于CAD的非侵入式评估来输出所述患者的CAD的最终评估。

【技术特征摘要】
2017.07.12 EP 17464008.6;2017.07.12 US 15/6473021.一种用于患者的冠状动脉疾病（CAD）的非侵入式评估的方法，包括：接收患者的医学图像数据；基于针对当前临床场景的临床要求来自动选择用于使用现场处理、场外处理或联合现场和场外处理之一评估所述患者的CAD的处理策略；根据所选处理策略、使用现场处理、场外处理或联合现场和场外处理之一、基于所述患者的所述医学图像数据来执行所述患者的CAD的非侵入式评估；以及基于CAD的非侵入式评估来输出所述患者的CAD的最终评估。2.如权利要求1所述的方法，其中基于针对当前临床场景的临床要求来自动选择用于使用现场处理、场外处理或联合现场和场外处理之一评估所述患者的CAD的处理策略包括：基于包括时间要求、保真度要求、现场当前可用的计算资源、所述医学图像数据的类型、或者针对所述当前临床场景的CAD评估的目的中的一个或多个的临床要求，来自动选择用于使用现场处理、场外处理或联合现场和场外处理之一评估所述患者的CAD的处理策略。3.如权利要求1所述的方法，其中基于针对当前临床场景的临床要求来自动选择用于使用现场处理、场外处理或联合现场和场外处理之一评估所述患者的CAD的处理策略包括：使用经训练的基于机器学习的分类器来执行所述患者的所述医学图像数据中的钙评分；以及基于所述患者的所述医学图像数据中的所述钙评分，来自动选择用于使用现场处理、场外处理或联合现场和场外处理之一评估所述患者的CAD的处理策略。4.如权利要求1所述的方法，其中基于针对当前临床场景的临床要求来自动选择用于使用现场处理、场外处理或联合现场和场外处理之一评估所述患者的CAD的处理策略包括：响应于所述当前临床场景是紧急情形的指示，自动选择用于使用现场处理评估所述患者的CAD的处理策略。5.如权利要求1所述的方法，其中基于针对当前临床场景的临床要求来自动选择用于使用现场处理、场外处理或联合现场和场外处理之一评估所述患者的CAD的处理策略包括：使用经训练的基于机器学习的智能人工代理、基于针对所述当前临床场景的所述临床要求来自动选择用于使用现场处理、场外处理或联合现场和场外处理之一评估所述患者的CAD的处理策略。6.如权利要求5所述的方法，其中使用经训练的基于机器学习的智能人工代理、基于针对所述当前临床场景的所述临床要求来自动选择用于使用现场处理、场外处理或联合现场和场外处理之一评估所述患者的CAD的处理策略包括：使用经训练的深度神经网络（DNN）、基于输入到经训练的DNN的临床指示符来自动选择所述处理策略，其中经训练的DNN是使用深度强化学习、基于针对各种患者的患者专用医学图像数据和所述各种患者的对应后果或临床历史的数据库来训练的。7.如权利要求5所述的方法，其中所述临床指示符是所述患者的所述医学图像数据的钙评分。8.如权利要求1所述的方法，其中基于针对当前临床场景的临床要求来自动选择用于使用现场处理、场外处理或联合现场和场外处理之一评估所述患者的CAD的处理策略包括：通过使用成本函数的多目标优化评价不同可能处理策略，基于针对所述当前临床场景的所述临床要求，来自动选择用于使用现场处理、场外处理或联合现场和场外处理之一评估所述患者的CAD的处理策略。9.如权利要求1所述的方法，其中所述现场处理利用基于机器学习的CAD评估算法，并且所述场外处理利用基于计算建模的CAD评估算法。10.如权利要求1所述的方法，其中所述现场处理利用第一计算CAD评估算法，并且所述场外处理利用第二计算CAD评估算法，相比于所述第一计算CAD评估算法，所述第二计算CAD评估算法具有冠状动脉血流量的更高保真度计算模型。11.如权利要求1所述的方法，其中基于针对当前临床场景的临床要求来自动选择用于使用现场处理、场外处理或联合现场和场外处理之一评估所述患者的CAD的处理策略包括自动选择用于使用联合现场和场外处理的CAD评估的处理策略，并且根据所选处理策略、使用现场处理、场外处理或联合现场和场外处理之一、基于所述患者的所述医学图像数据来执行所述患者的CAD的非侵入式评估包括：使用现场CAD评估算法、基于所述患者的所述医学图像数据来执行所述患者的CAD的第一非侵入式评估；以及使用场外CAD评估算法、基于所述患者的所述医学图像数据来执行所述患者的CAD的第二非侵入式评估。12.如权利要求11所述的方法，其中基于CAD的非侵入式评估来输出所述患者的CAD的最终评估包括：通过将使用所述现场CAD评估算法执行的CAD的第一非侵入式评估和使用所述场外CAD评估算法执行的CAD的第二非侵入式评估进行组合，来计算所述患者的CAD的最终评估。13.如权利要求1所述的方法，其中基于针对当前临床场景的临床要求来自动选择用于使用现场处理、场外处理或联合现场和场外处理之一评估所述患者的CAD的处理策略包括自动选择用于使用联合现场和场外处理的CAD评估的处理策略，并且根据所选处理策略、使用现场处理、场外处理或联合现场和场外处理之一、基于所述患者的所述医学图像数据来执行所述患者的CAD的非侵入式评估包括：执行使用现场处理的CAD评估算法的一个或多个操作以及使用场外处理的CAD评估算法的一个或多个操作；以及基于使用现场和场外处理的组合执行的CAD评估算法来生成所述患者的CAD的最终评估。14.如权利要求1所述的方法，进一步包括：自动确定是否附加处理对于评估所述患者的CAD而言是必要的；以及响应于确定附加处理对于评估所述患者的CAD而言是必要的，基于针对所述当前临床场景的所述临床要求和使用先前处理策略执行的CAD评估的结果，来自动选择用于使用现场处理、场外处理或联合现场和场外处理之一评估所述患者的CAD的经更新的处理策略。15.一种用于患者的冠状动脉疾病（CAD）的非侵入式评估的设备，包括：用于接收患者的医学图像数据的装置；用于基于针对当前临床场景的临床要求来自动选择用于使用现场处理、场外处理或联合现场和场外处理之一评估所述患者的CAD的处理策略的装置；用于根据所选处理策略、使用现场处理、场外处理或联合现场和场外处理之一、基于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：T帕塞里尼，LM伊图，D科马尼丘，P沙尔马，
申请(专利权)人：西门子保健有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE