利用延迟增强磁共振成像和人工智能识别无活性心肌组织的系统和方法技术方案

一种用于对患者心脏无活性心肌组织进行成像和识别的方法，所述方法包括以下步骤：　　　　获得所述心肌的一部分的图像；　　　　将所述心肌部分的心内膜边缘和心外膜边缘分段；　　　　将所述心肌部分的所述分段分成扇面；　　　　测量所述心肌的所述扇面的一个或多个选定特征；　　　　将测得的一个或多个特征应用于决策面；　　　　确定每个扇面是含有活性心肌组织还是含有无活性心肌组织；以及　　　　显示能示出所述心肌的每个扇面以及其活性的标记的图像。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术针对利用医学图像(例如延迟增强磁共振、电影磁共振)将心肌组织分段的系统和方法，更详细地说，针对使用支持向量机通过利用所述组织类型特有的一个或多个特征来智能地识别无活性心肌组织的系统和方法。
技术介绍
在心脏病发作之后，需要对无活性(坏死)组织进行识别和鉴定，以便有效地研发某些类型的心脏疾病的介入策略和治疗方案。健康的或能够通过冠状动脉旁路，置入支架等恢复的组织应与无活性或不可逆损坏的组织区别开来。这样，就可以预测哪些患者可以从血管再造中受益，从而提高他们的心脏功能和存活率。内科医生依靠数种非侵入性指示剂(indicator)来确定心肌组织的活性。心肌的形态，具体地说，心肌变薄，是坏死组织的证据。此外，异常运动，例如一个区域的被动运动，或在极端情况下根本不运动也表示心肌损坏。但是，虽然形态和功能的改变能够表明组织的异常，但它们对于区分异常和无活性(坏死)组织还不够敏感。也可以利用对比度增强的成像技术来帮助识别无活性区域。正电子发射层析X射线摄影法(PET)和单光子发射层析X射线摄影法(SPECT)能够通过不同的信号强度指示活性信息。但这些物理治疗设备的用途有限，因为它们的分辨率相当低，且在PET情况下通常不可用。最近一种新型的对比度增强的成像技术，延迟增强磁共振(DEMR)，已表明能够直接显形无活性心肌。DEMR成像是无活性心肌组织以增加的信号强度出现的一种技术。DEMR通常是在服用顺磁造影剂(例如Gd-DTPA)20-30分钟后利用标准转化恢复MRI捕获序列来进行的。而且，DEMR具有足够的空间分辨率，可精确地将左室壁中有活性(正常或局部缺血)的心肌和无活性的心肌区别开来。放射学家们通常结合其它功能性物理治疗设备(例如MR电影)来获取这些图像，并利用磁畴知识和经验来查出无活性组织。即使利用上述信息，要确定组织的活性仍具有挑战性。首先，DEMR易出现假阴性。即，无活性区域可能不具有增强的信号强度。第二，基于形态学和鉴别形态学来确定活性状态(变厚或室壁运动)要求一定程度的经验和直觉。而且，指示室壁异常运动的指示剂可能会被合并。换句话说，心脏的特定区域是在自主运动还是被邻近区域拉动？简言之，这会使专家将一个区域标注为无活性。尽管识别上有困难，但人们仍极度关注定位和量化无活性组织的问题，因为已经表明梗塞的程度与冠状动脉血管再造后心脏功能的长期改善密切相关。但DEMR是尚未经FDA批准的最新技术，对DEMR不熟悉的临床医生不会像亲手测试和开发DEMR的专家们那样有经验。理想的是，临床医生，不论是否新手，都应获得专家的反馈意见。已经对DEMR作了大量的工作，但很少有方案说明其自动分段问题。在一种已知技术中，由人工查出DEMR图像中活性心肌的区域，求出其平均亮度，将亮度大于两个标准离差的像素标为无活性。以前的MRI技术或者单独利用心脏形态和功能来确定组织的活性，或者检查无活性组织的数量和结果心脏功能之间的关系。如上所述，DEMR易出现假阴性。而且，传统的分段技术例如区域生长或DEMR的阈值分界法(thresholding)会产生机能不全的结果。专利技术概述本专利技术针对采用机器学习技术，例如支持向量机(SVM)，通过合并多个指标达到一种分段策略，以便识别无活性心肌组织。本专利技术利用DEMR，形态学和鉴别形态学信息自动将无活性心肌区域分段。使用人工智能技术来”学习”专家如何进行分段。这样，所述领域的临床医生就可获得以下形式的第二意见即，”我们的专家有百分之如此如此的信心将以下区域列为无活性”。最后将组织分类为活性或无活性是临床医生的责任。但是，这类反馈是很有价值的输入并可协助临床医生作出适当的医学诊断。在最差的情况下，通过对解决方案提供良好的可编辑(editable)猜测来加快临床通过速度。附图简要说明以下将参阅附图对本专利技术的优选实施例作更详细的说明，附图中同样的标号表示同样的元件附图说明图1是按照本专利技术的示范磁共振成像(MRI)系统的系统体系结构的方框图；图2是利用DEMR产生的患者心脏左心室的图像；图3是图解说明利用支持向量机将心肌组织分段并确定哪个组织是无活性的(如果有的话)的方法流程图；图4是图解说明基于三种心肌特性的测量结果的决策面的标定的曲线图；以及图5是示范的用户界面的图解说明，所述用户界面示出DEMR筛选的数据。详细说明本专利技术针对使用支持向量机通过利用一个或多个无活性组织所特有的心肌特性来智能地识别无活性心肌组织的系统和方法。图1是按照本专利技术的示范磁共振成像(MRI)系统的方框图。MRI系统的一个实例是西门子公司(Siemens AG)制造的MAGNETROM类MRI系统。图1图解说明位于扫描室100中的MRI系统的各部件的示意图。磁体108产生用于成像过程的第一磁场。梯度线圈110位于磁体108中，用于在X，Y，Z方向上产生磁场梯度。射频(RF)线圈112位于梯度线圈110中。线圈112产生使自旋旋转90°或180°所需的第二磁场。线圈112还检测来自体内自旋的信号。通过计算机控制的患者台106把患者102置于磁体108内。患者台106具有1mm的定位精度。扫描室100被RF屏蔽罩104包围。屏蔽罩104防止高功率RF脉冲辐射到医院外部。它还防止电视或电台的各种RF信号被MRI系统所检测。有些扫描室还被磁屏蔽罩包围，磁屏蔽罩遏制磁场使其不致扩散过远而进入医院内。在一些新型的磁体中，所述磁屏蔽罩是磁体的整体部分。MRI系统的中心部件是计算机126。计算机126控制着MRI系统上的所有部件。计算机126控制下的RF部件是射频源138和脉冲编程器134。射频源138产生所需频率的正弦波。脉冲编程器134将RF脉冲成形为变迹正弦脉冲。RF放大器136将脉冲功率从毫瓦提高到千瓦。计算机126还控制梯度脉冲编程器122，编程器122设定三个梯度磁场中每个磁场的形状和幅度。梯度放大器120将梯度脉冲的功率提高到足以驱动梯度线圈110的电平。一些MRI系统中包括的阵列处理器(未示出)是能够在不到一秒的时间内进行二维傅里叶变换的装置。计算机126将傅里叶变换卸载到这个更快的装置上。MRI系统的操作员通过控制台128向计算机126提供输入信号。在控制台128对成像序列进行选择和按规格改制。操作员可以在位于控制台128的视频显示器上看见图像，或者在胶片打印机上制作图像的硬复制件。已经表明延迟增强磁共振成像(DEMR)能够直接显形无活性心肌。DEMR成像是无活性心肌组织以增加的信号强度出现的一种技术。通常在服用顺磁造影剂(Gd-DTPA)20-30分钟之后利用标准转化恢复MRI捕获序列来进行DEMR。而且，DEMR具有足够的空间分辨率，可以精确地将左室壁中有活性(正常或局部缺血)的心肌和无活性的心肌区别开来。放射学家们通常结合其它功能性物理治疗设备(例如MR电影)来获取这些图像，并利用磁畴知识和经验来查出无活性组织。本专业的技术人员明白，在DEMR过程中可以使用其它造影剂。例如锰或铁造影剂也可以使用。对于各种造影剂的研究在以下文章中作了说明”Tissue-specific MR Contrast Agents”，作者为WeinmannHJ.，Ebert W.，Misselwitz B.和Schmitt-Wi本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于对患者心脏无活性心肌组织进行成像和识别的方法，所述方法包括以下步骤获得所述心肌的一部分的图像；将所述心肌部分的心内膜边缘和心外膜边缘分段；将所述心肌部分的所述分段分成扇面；测量所述心肌的所述扇面的一个或多个选定特征；将测得的一个或多个特征应用于决策面；确定每个扇面是含有活性心肌组织还是含有无活性心肌组织；以及显示能示出所述心肌的每个扇面以及其活性的标记的图像。2.如权利要求1所述的方法，其中所述获得的图像是利用延迟增强磁共振(DEMR)成像的。3.如权利要求1所述的方法，其中所述心肌部分是左心室。4.如权利要求1所述的方法，其中选定特征是图像亮度。5.如权利要求1所述的方法，其中选定特征是所述心肌的厚度。6.如权利要求1所述的方法，其中选定特征是所述心肌的鉴别厚度。7.如权利要求1所述的方法，其中选定特征是所述心肌的DEMR图像中的均匀度。8.如权利要求1所述的方法，其中选定特征是疤痕(无活性)组织的透壁度。9.如权利要求1所述的方法，其中选定特征是所述组织扇面的位置。10.如权利要求1所述的方法，其中选定特征是造影剂的摄入速率。11.如权利要求1所述的方法，其中选定特征是标记为MR的材料应变信息形式。12.如权利要求1所述的方法，其中所述决策面是利用人工智能技术建立的。13.如权利要求12所述的方法，其中所述人工智能技术是支持向量机。14.如权利要求1所述的方法，其中以第一种颜色显示活性组织扇面，而以第二种颜色显示无活性心肌组织扇面...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·奥东内尔，N·徐，R·M·塞特塞尔，R·D·怀特，
申请(专利权)人：美国西门子医疗解决公司，
类型：发明
国别省市：