【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及医学图像中组织环境的表征，例如乳腺的定量图像。
技术介绍
1、人体乳房由不同类型的组织构成：脂肪组织；纤维(或支持性和结缔)组织；腺体组织或上皮组织(包括乳腺内的功能性小叶和导管结构)。纤维组织和腺体组织统称为“纤维腺体”组织(或“致密组织”)，它们的比例称为“乳腺密度”。
2、可以根据医学图像中脂肪组织和纤维腺体组织的不同特性对其进行分割和量化。例如，脂肪组织和纤维腺体组织之间的x射线衰减差异与全视野数字化乳腺x线摄影或数字化乳腺断层融合x线成像的像素强度直接相关：脂肪组织的衰减较低，能让更多的x射线信号到达探测器；纤维腺体组织的衰减较高，能让较少x射线信号到达探测器。这样就可以在像素级别对乳腺组织成分进行量化，进而得出组织成分的整体乳腺、空间、纹理和局部的特征。另一个实例是根据游离水分子或脂肪-水分解产生的信号，在磁共振成像(mri)上对脂肪和纤维腺体组织进行体素级别分段。
3、人们认识到，乳腺癌主要发生在腺体组织和某些乳腺象限内，例如外上象限的乳腺癌报告率较高。乳腺中纤维腺体组织的数量和比例是乳腺癌发展的强大而独立的风险因素：荟萃分析(meta analysis)显示，与乳腺密度最低的女性(bi-rads“a”类)相比，乳腺密度极高的女性(乳腺成像报告和数据系统(bi-)“a-d”乳腺成分类别中的“d”类)患乳腺癌的几率增加了4-6倍。
4、此外，由于纤维腺体组织和病变在乳腺x光照片上都是白色不透明的，纤维腺体组织作为一种放射学特征，会因组织叠加而隐藏或“掩盖”癌症。这增加
5、在筛查时，病变在纤维腺体组织内发展的倾向一直是在诊断程序(如活组织检查)中确定特定区域的因素，也是导致乳腺密度增加的女性召回率和活检率较高的因素。曾经做过活检和/或诊断出某些良性病变的女性发展为乳腺癌的风险也会增加。例如，非典型小叶增生和导管增生被认为是高危病变、前驱病变或恶性前病变，这些病变本身可发展为恶性肿瘤，或者是同侧或对侧乳腺同时或将来有风险被诊断为乳腺癌的标志。在患有良性乳腺疾病(尤其是“非”增生性疾病)的女性中，纤维腺体组织的上皮和基质成分与乳腺密度的组织病理学定量已被证明与随后的浸润性癌症的风险有独立和共同的关联。
6、此外，组织表征还可提供特定于不同乳腺癌或良性病变亚型的预测信息。例如，研究表明致密组织和非致密组织与乳腺癌亚型有不同的关联。例如，与患有管腔a型乳腺癌的女性相比，较高的纤维腺体组织体积与人类表皮生长因子受体-2(her2)阳性、管腔b/her2阴性和管腔b/her2阳性亚型呈正相关。相反，“三阴性”乳腺癌与较小的乳腺体积和明显较低的非致密体积相关联。三阴性乳腺癌占乳腺癌的10％-20％(三阴性乳腺癌的雌激素受体、孕激素受体和her2检测结果均为阴性)，对靶向疗法没有响应，需要以化疗作为主要治疗手段。
7、组织环境表征可为预防和辅助治疗提供额外的预测或预后信息。越来越多的证据表明，乳腺密度的增加与局部复发和局部区域复发有关。乳腺密度变化也有望成为预测某些内分泌疗法(如选择性雌激素受体调节剂)降低风险效果的生物标志物。此外，乳腺密度可能有助于预测乳腺癌的生存率，有证据显示，与较低的乳腺密度相比，乳腺密度增加与接受和不接受放射疗法的女性生存率的提高或降低分别相关。
8、因此，乳腺的激素环境、组织环境和局部乳腺周围微环境等方面的差异在乳腺癌的异质性、发展和恶化中起着重要作用。本文所用的术语“环境”是指影响生物体或组织的化学、物理和生物因素的综合体。本文所用的术语“微环境”是指良性或恶性病变的细胞以及与这些细胞相互作用或受其影响的局部组织，包括周围的基质细胞、细胞外基质和信号因子。
9、脂肪组织和纤维腺体组织对预测潜在的疾病进展都很重要。例如，脂肪组织，尤其是绝经后女性的脂肪组织，是芳香化酶将雄激素转化产生雌激素的重要来源，而雌激素可推动肿瘤生长。乳腺密度的增加与排列整齐的导管周围胶原纤维的丰度呈正相关，这可能会触发机械传导途径，从而增加组织的硬度，促进侵袭，并进一步延长乳腺密度的增加。
10、有研究比较了局部乳腺密度与整体乳腺密度的相对重要性。本文所用的术语“整体乳腺密度”是指整个乳腺纤维腺体组织的百分比或绝对体积。本文所用的术语“局部”是指具有特定大小或形状的给定目标区域，可以包含或不包含空间信息。
11、在商业可获得的密度估计工具中，可根据像素强度阈值和/或空间和局部信息，进一步查询关于乳腺组织成分的定量像素级别信息。例如，尽管自动密度评估工具被常规用于评估整体乳腺密度，但基于精细像素强度阈值的乳腺成分定量分析显示，对乳腺癌风险的预测有所改进。此外，研究还发现，整体乳腺密度可能无法充分反映良性和恶性病变的风险，因为组织环境和病变微环境之间存在复杂的相互作用，导致局部发生变化。
12、机器学习方法已被用于识别可能是乳腺密度基础的组织学相关因素，以及区分高乳腺密度和低乳腺密度的女性的癌症。研究发现，非脂肪基质、脂肪组织数量和上皮区域组织可预测纤维腺体的体积。其他计算模型已被用于确定整体和局部乳腺密度，以用于术中估计癌症复发的风险。一些研究表明，除了致密组织百分比外，还可以通过乳腺致密组织的相对几何和统计特征以及基于滑动窗口扫描整个乳腺的标准化局部纹理特征直方图来改进风险预测。
13、需要采用改进的手段，从整体(即整个乳腺)和局部两个层面来表征乳腺组织环境，从而可以开发出基于图像的组织表征模型，以帮助预测：例如，乳腺内是否会出现良性或恶性病变(以及特定亚型)；良性或恶性病变(以及特定亚型)是否可能发生在乳腺内的某个或某些特定位置；可疑病变的活检结果，从而无需进一步的诊断检查(包括活检)即可监测低风险病变；哪些良性病变可能发展为恶性病变；哪些恶性病变可能恶化；和/或对治疗或降低风险药物的响应。
14、这些模型可以改进风险分层，并告知有关适当的筛选或管理方案的决策。
15、此外，提供以下手段也很有用：更好地预测乳腺癌亚型的更好手段；确定哪些良性病变更有可能发展为恶性病变的手段；表征乳腺组织环境，以改进风险预测的手段；确定预后预测因素的手段。
16、本专利技术提供了这样的手段。
技术实现思路
1、根据第一方面，提供了通过“盲法”关联，表征乳腺的定量医学图像中的组织环境以预测良性或恶性病变的风险的系统和方法，包括：
2、使用乳腺的至少一个整体密度指标来表征组织环境和组织环境中的多个目标区域；和
3、使用基于密度图的局部量化指标(metric)对目标区域进行排序；确定乳腺组织表征图，在该图上叠加排序范围内的目标区域；本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种通过“盲法”关联，表征乳腺的定量医学图像中的组织环境以预测良性或恶性病变的风险的方法；包括：
2.根据权利要求1所述的表征组织环境的方法，包括细化整体密度指标，所述整体密度指标是仅使用定量医学图像中乳腺体积密度百分比大于10％的像素的乳腺体积密度百分比或绝对致密体积。
3.根据权利要求1所述的表征组织环境的方法，包括细化整体密度指标，所述整体密度指标是仅使用定量医学图像中致密组织厚度大于10毫米的像素的乳腺体积密度百分比或绝对致密体积。
4.根据权利要求1所述的表征组织环境的方法，包括细化整体密度指标，所述整体密度指标是仅考虑乳腺体积密度百分比大于10％的像素的面积百分比或绝对面积。
5.根据权利要求1所述的表征组织环境的方法，包括细化整体密度指标，所述整体密度指标是仅考虑组织厚度大于10毫米的像素的面积百分比或绝对面积。
6.根据权利要求1所述的表征组织环境的方法，包括将目标区域设计成方形或圆形。
7.根据权利要求1所述的表征组织环境的方法，包括根据目标病变的大小，设计目标区域的最大宽度为2毫米至3
8.根据权利要求1所述的表征组织环境的方法，包括使用所有目标区域的一些密度最高的目标区域。
9.根据权利要求1所述的表征组织环境的方法，其中所述的聚类是具有特定大小、空间分布或密度的目标区域的组。
10.一种通过活检或病变的知情关联，表征乳腺的定量医学图像中的组织环境以预测良性或恶性病变风险、诊断活检结果或病变进展的风险的方法，包括：
11.根据权利要求10所述的表征组织环境的方法，其中第一局部定量指标是以活检或病变位置为中心的单一局部目标区域内的致密组织体积或面积的百分比或绝对致密组织体积或面积。
12.根据权利要求10所述的表征组织环境的方法，包括设计以活检或病变位置为中心的单个局部目标区域，基于知情的活检或病变或压缩的乳腺尺寸的限制，该目标区域的尺寸为2毫米至30毫米。
13.根据权利要求10所述的表征组织环境的方法，设计以活检或病变位置为中心的单个局部目标区，使其具有基于知情的活检或病变的大小和形状。
14.根据权利要求10所述的表征组织环境的方法，其中所述第二局部定量指标是病变周围环境中致密组织体积或面积的百分比或绝对致密组织体积或面积。
15.根据权利要求10所述的表征组织环境的方法，包括设计从知情的病变周边边缘到每个目标区域的外缘的距离为2毫米至30毫米。
16.根据权利要求10所述的表征组织环境的方法。
17.根据权利要求10所述的表征组织环境的方法，包括确定以活检或病变位置为中心的单个局部目标区域内的整体乳腺密度与局部致密组织百分比的比率。
18.根据权利要求10所述的表征组织环境的方法，包括确定以活检或病变位置为中心的单个局部目标区域内的整体乳腺密度与局部密度的比率。
19.根据权利要求10所述的表征组织环境的方法，包括确定以活检或病变位置为中心的单个局部目标区内的病变周围密度与局部密度的比率。
20.根据权利要求10所述的表征组织环境的方法，包括确定整体乳腺密度与病变周围密度的比率。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种通过“盲法”关联，表征乳腺的定量医学图像中的组织环境以预测良性或恶性病变的风险的方法；包括：
2.根据权利要求1所述的表征组织环境的方法，包括细化整体密度指标，所述整体密度指标是仅使用定量医学图像中乳腺体积密度百分比大于10％的像素的乳腺体积密度百分比或绝对致密体积。
3.根据权利要求1所述的表征组织环境的方法，包括细化整体密度指标，所述整体密度指标是仅使用定量医学图像中致密组织厚度大于10毫米的像素的乳腺体积密度百分比或绝对致密体积。
4.根据权利要求1所述的表征组织环境的方法，包括细化整体密度指标，所述整体密度指标是仅考虑乳腺体积密度百分比大于10％的像素的面积百分比或绝对面积。
5.根据权利要求1所述的表征组织环境的方法，包括细化整体密度指标，所述整体密度指标是仅考虑组织厚度大于10毫米的像素的面积百分比或绝对面积。
6.根据权利要求1所述的表征组织环境的方法，包括将目标区域设计成方形或圆形。
7.根据权利要求1所述的表征组织环境的方法，包括根据目标病变的大小，设计目标区域的最大宽度为2毫米至30毫米。
8.根据权利要求1所述的表征组织环境的方法，包括使用所有目标区域的一些密度最高的目标区域。
9.根据权利要求1所述的表征组织环境的方法，其中所述的聚类是具有特定大小、空间分布或密度的目标区域的组。
10.一种通过活检或病变的知情关联，表征乳腺的定量医学图像中的组织环境以预测良性或恶性病变风险、诊断活检结果或病变进展的风险的方法，包括：
11....
【专利技术属性】
技术研发人员：R·海纳姆，A·尚，
申请(专利权)人：唯盼健康科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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