基于机器学习的对比剂管理制造技术

一种方法，包括：将针对患者的至少一个器官的对比增强数据、患者的至少一个患者属性以及测试推注数据或推注跟踪数据输入到回归器；基于对比增强数据、至少一个患者属性和测试推注或推注跟踪数据来从回归器接收对比剂管理方案；并且根据接收的对比剂管理方案将对比剂注射到患者中。

【技术实现步骤摘要】
基于机器学习的对比剂管理
本公开总体上涉及医学成像，并且更具体地涉及对比增强成像。
技术介绍
动态对比增强（DCE）成像提供关于注射的对比剂通过血管到不同组织的流动的动态信息。具有显著不同血流速率的组织出现在具有对比色调的DCE图像中。例如，DCE实现由脑肿瘤生成的血管的分析。当对比剂从血管传递到组织的细胞外空间时以及当其返回到血管时测量对比剂的浓度，并根据浓度数据来重建磁共振（MR）或计算机断层扫描（CT）图像。可以针对患者安全而减少注射到患者中的对比剂的量。可以在注射到患者中的对比剂的量的减少和对比增强之间进行权衡。
技术实现思路
在一些实施例中，一种方法，包括：将针对患者的至少一个器官的对比增强数据、患者的至少一个患者属性以及测试推注（bolus）数据或推注跟踪数据输入到回归器（regressor）；基于对比增强数据、至少一个患者属性和测试推注或推注跟踪数据来从回归器接收对比剂管理方案；并且根据接收的对比剂管理方案将对比剂注射到患者中。在一些实施例中，一种系统，包括：模拟器，用于对对比剂通过身体的流动进行建模并生成对比增强数据。非暂时性机器可读储存介质存储对比增强数据、患者的至少一个患者属性以及患者的测试推注或推注跟踪数据。至少一个处理器包括回归器，该回归器被配置成基于对比增强数据和至少一个患者属性来生成对比剂管理方案。在一些实施例中，非暂时性机器可读储存介质以用于控制处理器的指令来编码，使得当处理器执行指令时，处理器执行包括以下各项的方法：模拟对比剂通过身体的流动并从模拟中生成对比增强数据；将患者的至少一个患者属性输入到使用对比增强数据训练的回归器；并且使用回归器来生成在对比剂的注射和扫描之间的扫描延迟，使得在注射和扫描延迟之后扫描的执行捕获在器官中具有峰值对比剂浓度的器官的图像。附图说明图1是根据示例性实施例的包括基于机器学习的对比剂管理的系统的示意图。图2是图1中示出的系统的框图。图3是图2的多隔室模型的示意图。图4示出了由图3的多隔室模型提供的对比增强数据。图5示出了输入到图2的多隔室模型的对比剂管理方案。图6是用于图1的系统的信息流程图。具体实施方式旨在结合附图来阅读示例性实施例的描述，所述附图被认为是整个书面描述的一部分。本公开可以为器官特定成像应用提供最佳对比剂注射方案的快速的患者特定估计。对于给定量的对比剂（CA），该系统和方法可以提供最大的图像对比度。替代地，对于给定的目标对比度，该系统和方法可以最小化注射到患者中的对比剂的量。该系统可以确定并实施与患者心输出量相对应的最佳患者特定对比剂管理方案和扫描延迟（即对比剂注射和扫描之间的延迟）。该系统和方法可以在显著更低剂量的对比剂下导致更好的图像质量。扫描时间也可以显著减少，而同时保持高图像质量。图1示出了扫描仪系统100，包括用于控制扫描仪105的控制设备110。扫描仪105可以是诸如“MAGNETOMVIDA”TM扫描仪之类的磁共振（MR）扫描仪、诸如“SOMATOMCONFIDENCERTPro”TMCT扫描仪之类的计算机断层扫描（CT）扫描仪、诸如“BIOGRAPHHORIZON”TMPET/CT扫描仪之类的PET扫描仪或诸如“ACUSONSC2000PRIME”TM心血管超声系统之类的超声扫描仪，全部由宾夕法尼亚州莫尔文的美国西门子医疗解决公司销售。扫描仪可以包括注射简档（profile）的自动对比剂注射系统120自动控制，如由宾夕法尼亚州莫尔文的美国西门子医疗解决公司的“SOMATOM”TM扫描仪中的“CARECONTRAST”TM所提供的，其中对比剂注射器可以连接到CT扫描仪，实现同步注射和扫描。控制设备110具有处理器111，其使用机器学习来预测扫描方案以用于基于预测来对对象（subject）的内部器官（未示出）进行对比增强成像。处理器111被配置（例如，通过软件）用于基于预测的对比剂量、注射简档和注射对比剂与执行扫描之间的延迟来控制扫描仪105。处理器111可以向自动对比剂注射系统120发出命令，以根据预测的注射方案来注射选定剂量的CA。这些仅是示例，并且可以使用其他扫描仪品牌和型号。处理器111可以具有诸如显示器122之类的用户输入/输出设备，其可以是能够接收用户输入并显示输出的触摸屏。可以包括其他输入设备（例如，键盘或定点设备，未示出）。处理器111可以包括嵌入式处理器、计算机、微控制器、专用集成电路（ASIC）、可编程门阵列等。控制设备110包括主存储器112，所述主存储器112可以包括非暂时性机器可读储存介质，诸如动态随机存取存储器（DRAM）。辅助存储器包括非暂时性机器可读储存介质114，诸如固态驱动器、硬盘驱动器（HDD）和/或可移动储存驱动器，其可以包括固态存储器、光盘驱动器、闪存驱动器、磁带驱动器等。非暂时性机器可读储存介质114可以包括在其中有形地存储计算机软件指令116，以用于引起扫描仪105执行（本文描述的）各种操作和数据118。注射系统120可以从碘、氟脱氧葡萄糖（FDG）或其他放射性药物的多剂量溶液开始来对患者执行校准的注射。在一些实施例中，扫描仪100未被装备自动注射系统120，在该情况下，可以使用单独的注射系统（未示出）。例如，一些系统可以包括外部注射系统（未示出），诸如意大利CastelBolognese的ComecerS.p.A.所销售的“IRISTM”放射性药物多剂量注射器。在一些实施例中，注射系统120具有与处理器111的有线或无线通信链路，以用于将剂量、对比剂应用方案和扫描延迟自动传输到注射系统120。在一些实施例中，处理器111接收来自回归器（例如，神经网络）220的扫描延迟的值，以在对比剂的注射和来自神经网络的扫描之间被使用。处理器根据在注射之后的扫描延迟来等待大约一段时间，并在等待之后开始执行计算机断层扫描或磁共振扫描（使用扫描仪）。在一些实施例中，注射在扫描延迟期满时开始。在其他实施例中，对注射进行计时，使得注射跨越所关注器官中的峰值对比剂浓度的时间，并且注射的中点与峰值对比剂浓度的时间一致。系统100可以包括二维（2D）或三维（3D）相机101。在一些实施例中，2D或3D相机101在扫描之前捕获患者的图像。该图像可以被用来估计由控制设备110使用的一个或多个患者属性，例如患者高度或体重。用于模型加速的架构图2是用于基于测试推注数据或推注跟踪数据来实时确定对比剂应用方案和扫描延迟的系统的框图，以用于在患者仍然在扫描仪床上时立即使用在对比增强扫描中。可以使用实施多隔室模型212的模拟器对人体中的对比剂摄取进行建模，以用于对对比剂通过身体的流动进行建模并生成对比增强数据。通过模型212中的每个隔室的对比度传播可以通过一组耦合的微分方程来表示，其可以被求解以获得作为时间的函数的在任何给定位置处的对比剂浓度。模型212的结果取决于患者内部参数，其可以针对患者的属性214（年龄、体重、高度、病理状况、心输出量等）进行个性化。一旦将模型212适当地参数化，则模型212然后可以在计算上“反转”。在一些实施例中，这包括计算被用来获得在给定位置处的所需对比度密度曲线的初始对比剂注射方案。例如，为了扫描肝脏，可以输入在肝脏处的所需对比剂密度曲线，并且然后可以基于对比增强数据和患本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：将针对患者的至少一个器官的对比增强数据、所述患者的至少一个患者属性、以及测试推注数据或推注跟踪数据输入到回归器；基于所述对比增强数据、所述至少一个患者属性和所述测试推注或推注跟踪数据来从所述回归器接收对比剂管理方案；和根据接收的对比剂管理方案将对比剂注射到所述患者中。

【技术特征摘要】
2018.04.11 US 15/9504301.一种方法，包括：将针对患者的至少一个器官的对比增强数据、所述患者的至少一个患者属性、以及测试推注数据或推注跟踪数据输入到回归器；基于所述对比增强数据、所述至少一个患者属性和所述测试推注或推注跟踪数据来从所述回归器接收对比剂管理方案；和根据接收的对比剂管理方案将对比剂注射到所述患者中。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述对比剂管理方案包括由对比剂量和对比剂注射功能组成的组中的至少一个。3.根据权利要求2所述的方法，还包括：接收所述对比剂的注射和扫描之间的扫描延迟值，根据在注射之后的扫描延迟等待至少一段时间，和在等待之后执行计算机断层扫描或磁共振扫描。4.根据权利要求3所述的方法，还包括输入基于计算机断层扫描或磁共振扫描的质量度量，和使用机器学习来基于所述质量度量减少后续计算机断层扫描或磁共振扫描的对比剂量或者增加后续计算机断层扫描或磁共振扫描的图像对比度。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述对比剂注射功能包括针对多个器官中的每一个的相应的对比剂注射功能。6.根据权利要求1所述的方法，其中，通过以下各项来训练所述回归器：将多个患者参数和多个注射方案输入到模拟器；使用所述模拟器模拟对比剂通过多个患者身体的流动；和基于所述模拟来提供多个对比增强数据。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述回归器执行支持向量回归。8.根据权利要求6所述的方法，还包括基于测量的患者数据或体模数据来提供附加的对比增强数据。9.根据权利要求6所述的方法，其中，所述模拟器具有多隔室模型，所述多隔室模型将所述对比剂量和所述对比剂在所述患者身体内的多个不同位置处的分布相关联，作为时间的函数。10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述多隔室模型具有用于所述患者的至少一个器官和至少一个血管的相应隔室。11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述多隔室模型还包括对应于损伤的隔室。12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述对比剂注射功能是从针对多个器官中的每一个的多个先前存储的对比度分布中选择的。13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述患者属性包括由患者体重、患者表面积、患者年龄、患者高度或标记组成的组中的至少一个。14.根据权利要求1所述的方法，还包括：捕获所述患者的深度图像；和基于所述深度图像并基于包含先前收集的患者数据的数据库或计算体模来估计所述患者属性。15...

【专利技术属性】
技术研发人员：P萨赫贝巴赫扎德，S拉帕卡，
申请(专利权)人：西门子医疗有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE