[發明專利]圖像分析方法和系統

在審

• 申請號: 202010564495.6
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN112116552A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 彭宇
• 申請（專利權）人: 斯特拉克斯私人有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 北京戈程知識產權代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉;甄雁翔

本發明提供一種圖像分析方法和系統。所述方法包括：量化從受試者的醫學圖像分割和識別的一個或多個特征；從與所述受試者有關的非圖像數據中提取臨床相關特征；利用經過訓練的機器學習模型評估從醫學圖像中分割的量化特征和從非圖像數據中提取的特征；輸出一個或多個特征評估結果。

與相關申請的交叉引用

本申請基于2019年6月21日提交的第16/448,460號美國專利申請，并要求其優先權，該申請提交的內容通過引用全部并入本文。

技術領域

本發明涉及一種圖像分析方法和系統，特別地但并非僅限于醫學成像方面的應用，例如，診斷和監測(例如，肌肉骨骼)成像中的疾病或狀況。感興趣區域可以是這樣的醫學圖像中的2D區域或3D體積。可能的醫學成像應用包括：計算機斷層掃描(CT)、磁共振(MR)、超聲和病理掃描儀成像。

背景技術

與肌肉骨骼相關疾病的發生有關的發病率、死亡率和費用正在增加，部分原因是長壽增加了老年人口的比例。早期檢測肌肉骨骼疾病有助于減少疾病進展或減少負面后果(如骨折)的干預。

在肌肉骨骼成像領域，各種方法用于檢測肌肉骨骼疾病。例如，骨活檢用于檢測骨癌或其它骨疾病，并能準確測量組織的特征。然而，骨活檢是侵入性的，會引起疼痛和恐懼。

在其它方法中，肌肉骨骼疾病的評估是通過分析肌肉骨骼圖像來識別或量化異常，這些圖像通過各種成像模式收集，成像模式包括：雙能X線吸收測定法(Dual-energy X-ray Absorptiometry，DXA)、計算機斷層掃描(Computed Tomography，CT)、磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)和X線掃描儀。在肌肉骨骼疾病(如骨脆性、骨關節炎、類風濕性關節炎、骨軟化癥和骨畸形)的篩查和評估中，每種模式都有獨特的優勢。

例如，高分辨率外周骨定量計算機斷層掃描(High-Resolution peripheralQuantitative Computed Tomography，HRpQCT)是高分辨率、低輻射、非侵入性的；其用于評估骨質量的三個重要決定因素：微結構、礦化和生物力學特性。

有手動、半手動和自動技術用于評估肌肉骨骼疾病，涉及各種成像模式。例如，骨髓負荷(Bone Marrow Burden，BMB)分數是MRI評分方法，用于手動評估骨髓在戈謝病(Gaucher disease)中的參與程度。放射科醫生通過腰椎和股骨的MRI圖像，利用根據排列標準的信號強度和分布來測量BMB分數。例如，一個已知的分數范圍是腰椎0到8分，股骨0到8分，總分為0到16分。BMB總分越高表示骨髓受累越嚴重。

利用DXA圖像半手動測量骨密度。脊柱或髖部用DXA掃描。放射科醫生或醫生選擇感興趣區域(例如，脊柱掃描上的不同脊柱部分和髖部掃描上的股骨頸)。根據預先定義的密度校準公式確定選定區域的骨密度。將測量的密度值與具有峰值骨量的一群同性別年輕人的測量值進行比較，將其轉換為T分數。T分數≥-1被認為正常；T分數-2.5T-1被分類為骨量減少；T分數為≤-2.5被定義為骨質疏松。臨床醫生在評估骨折發展風險以及是否應推薦治療時，會考慮T分數。

然而，手動或半手動分析肌肉骨骼成像的主要關注包括勞動強度和再現性。由于測量及其評估的主觀性，無法保證準確度和再現性。

一種現有的用于評估肌肉骨骼圖像的自動方法在美國專利第9,064,320號中公開，其發明名稱為“Method and System for Image Analysis of Selected TissueStructures，用于所選組織結構的圖像分析方法及系統”。這種方法自動分析和評估肌肉骨骼圖像，如，腕部CT掃描。該方法可以用于自動從腕部CT掃描中提取橈骨，將橈骨分割成微觀結構(即：致密皮質、過渡區和骨小梁區)，并量化皮質孔隙度和骨小梁密度。