一种急性放射性皮炎风险预测的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种急性放射性皮炎的预测方法及系统，该方法包括光学成像系统以及机器学习预测模型，其中光学系统基于空间频域成像（Spatial Frequency Domain Imaging，SFDI）技术实现放疗患者治疗区域的图像采集，动态监测患者在放疗疗程中皮肤的定量光学及生理指标，包括血红蛋白浓度、氧饱和度、黑色素浓度、约化散射系数等。预测模块综合考虑患者个体差异（临床特征）、放射治疗参数（剂量组学特征）、光学系统获得的皮肤光学及生理指标三个方面，运用机器学习算法构建预测模型，实现对急性放射性皮炎的准确预测，解决了目前临床上对于急性放射性皮炎的评估主要依赖于医生的经验判断，缺乏科学系统的预测方法和工具的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及医疗，特别是一种急性放射性皮炎风险预测的方法及系统。

技术介绍

1、放疗作为手术和化疗之外重要的肿瘤治疗手段，因其适应症广、疗效好以及综合成本低等优势，在肿瘤治疗中的地位逐年提升。大约70%的肿瘤患者在治疗过程中需要放疗，然而在发挥治疗作用的同时，放疗也会对正常组织造成损伤，其中皮肤损伤是放疗最常见的不良反应，发生率约为91.4%，其表现为不同程度的红斑、水肿、溃疡等，严重时甚至可能导致感染和坏死，影响患者的生活质量及治疗疗效，因损伤严重而被迫中断治疗的发生率约为58.1%，而放疗疗程每延长一天，局部控制率将下降1%-3%。因此，筛选急性放射性皮炎高风险患者，预警放射性损伤的发生，及时调整放疗方案或介入干预措施是规避或降低损伤风险的有效手段。

2、现有的放射性皮炎评估方法存在一些问题和限制。首先，目前国内外在临床上针对放疗引起的急性皮炎的评估依赖于临床医生的主观观察进行分级评分，分级结果很大程度上依赖医生的经验和洞察力，在临床分级中，难以区分轻微、中度、重度等多个皮肤反应之间的差异，因此无法实现定量的评估，同时也导致在多中心研究中本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种急性放射性皮炎风险预测的方法及系统，其特征在于：包括硬件模块和软件模块，所述硬件模块包括基于空间频域成像的光学图像采集装置，所述光学图像采集装置用于获取患者放疗治疗区域皮肤表面图像，所述软件模块包括图像解调模块、参数反演模块和风险预测模块，所述图像解调模块用于将获取的皮肤表面图像解调出受测皮肤在调制频率下的DC、AC调制传递函数（MTF），所述参数反演模块用于将DC、AC调制传递函数（MTF）反演计算出利用组织层状结构映射的光学成像模型转化得到的相应的生理参数，所述风险预测模块用于构建可解释的机器学习风险预测模型，并针对患者给出个性化的风险评分。

2.根据权利要求1所...

【技术特征摘要】

1.一种急性放射性皮炎风险预测的方法及系统，其特征在于：包括硬件模块和软件模块，所述硬件模块包括基于空间频域成像的光学图像采集装置，所述光学图像采集装置用于获取患者放疗治疗区域皮肤表面图像，所述软件模块包括图像解调模块、参数反演模块和风险预测模块，所述图像解调模块用于将获取的皮肤表面图像解调出受测皮肤在调制频率下的dc、ac调制传递函数（mtf），所述参数反演模块用于将dc、ac调制传递函数（mtf）反演计算出利用组织层状结构映射的光学成像模型转化得到的相应的生理参数，所述风险预测模块用于构建可解释的机器学习风险预测模型，并针对患者给出个性化的风险评分。

2.根据权利要求1所述的一种急性放射性皮炎风险预测的方法及系统，其特征在于：所述风险预测模块包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种急性放射性皮炎风险预测的方法及系统，其特征在于：所述步骤一中的患者临床特征包括年龄、性别、高血压、糖尿病、吸烟史、饮酒史、体重指数（bmi）、化疗、免疫治疗，所述皮肤光学和生理参数包括总血红蛋白浓度、氧饱和度、黑色素浓度、氧饱和度、约化散射系数、散射能力、表皮粗糙程度以及表皮厚度，通过在患者皮肤外表面下方5mm位置使用放射治疗计划系统并将获得的皮肤表面剂量转换为dvh参数最终获得受试皮肤的剂量参数，所述剂量参数包括受试皮肤区域最大剂量、最小剂量、平均剂量、中位数剂量以及皮肤v10、v20、v30、v40、v50、v60，所述数据预处理中的缺失值使用特征中位数进行替换并进行所有连续变量的标准化，对类别变量进行编码，将最终获得的数据按8：2的比例分为训练集和测试集并使用borderline smote 对训练数据进行平衡。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种急性放射性皮炎风险预测的方法及系统，其特征在于：所述光学图像采集装置包括成像光源、投影设备和探测器，所述投影设备采用数字微镜（1...

【专利技术属性】
技术研发人员：金献测，郭明柔，徐敏，
申请(专利权)人：温州医科大学附属第一医院，
类型：发明
国别省市：