[發明專利]腦腫瘤多靶點輔助診斷與前瞻性治療演化可視化方法及系統

在審

• 申請號: 202011279154.0
• 申請日: 2020-11-16
• 公開（公告）號: CN112365980A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 于澤寬;耿道穎;劉曉;曹鑫;李郁欣;劉軍;張軍;尹波;劉杰;吳昊;耿巖;胡斌;張海燕;杜鵬;陸逸平
• 申請（專利權）人: 復旦大學附屬華山醫院
• 主分類號: G16H50/30
• 分類號: G16H50/30;G06T7/00;G06T7/11;G06T7/45;G06T7/62;G06K9/32;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發明提供了一種腦腫瘤多靶點輔助診斷與前瞻性治療演化可視化方法及系統，包括：獲取治療前、后配對的腦腫瘤多靶點多模態MRI數據并進行預處理；對預處理后治療前、后配對的腦腫瘤多靶點多模態MRI數據通過3DU?net卷積神經網絡進行腫瘤區域分割得到和將和通過影像組學方法獲得生長特征標簽L＝{l₁,l₂,l₃,...,l_n}；將和通過多通道卷積神經網絡進行特征提取再進行SE融合操作，得到深度學習特征和將輸入預測模型，得到腦腫瘤多靶點生長預測標簽將和輸入訓練后的前瞻性治療可視化模型，得到最終的腦腫瘤感興趣區域生長演化圖像，將腦腫瘤感興趣區域生長演化圖像插入非腦腫瘤區域I_background中，完成腦腫瘤前瞻性治療可視化任務；本發明具有更好的臨床實用性。

技術領域

本發明涉及醫學圖像處理技術領域，具體地，涉及一種腦腫瘤多靶點輔助診斷與前瞻性治療演化可視化方法及系統。

背景技術

腦腫瘤是人體常見的腫瘤，中樞神經科醫生通過患者的腦部多模態磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)等信息，來診斷病人的患病情況。目前精準診斷腦腫瘤的金標準仍舊是組織病理學檢查和基因檢測，但腫瘤穿刺活檢為有創性操作，手術風險較大，并且無法準確地反映腫瘤組織內部不均質性；在醫療數字化時代，計算機輔助診斷(Computer Assisted Diagnosis,CAD)技術能夠結合腦部多模態MRI影像(包括：T1加權成像(T1)、T1加權增強成像(T1C)、T2加權成像(T2)、抑水成像(Flair)、磁共振灌注成像(perfusion weighted imaging， PWI)和表觀擴散系數(Apparent DiffusionCoefficient，ADC)、病理和分子基因等交叉融合的有效信息，構建腦腫瘤的多靶點分子影像智能無創輔助診療系統，對腦腫瘤的臨床診斷和精準治療具有重要意義。

近幾年，醫療行業的數字信息化推動了CAD技術的快速發展，CAD技術能夠通過對醫學影像的分割、分類及預測定制個性化精準治療方案，來提高診療效率；由于卷積神經網絡(Convolutional Neural Network，CNN)能夠學習和捕獲不同層次的特征，通過尋找數據內部間的某種聯系，構建預測模型進而實現將輸入映射成輸出 (標簽或預測值)，而被廣泛地應用多種分類任務中，并取得了較好結果；隨著基因分子在腫瘤診斷中扮演著越來越重要的角色，研究人員通過CNN模型對單個基因型進行分類輔助診斷，并取得了令人滿意的成績。接著，一些研究學者針對腦腫瘤的異檸檬酸脫氫酶(isocitrate dehydrogenasemutant/wildtype status,IDH- mutant/wildtype)，1p/19q聯合缺失(1p/19q Co-Deletion)，表皮生長因子受體 (epidermal growth factor receptor，EGFR)，磷酸酶和張力蛋白同源物(phosphatase and tensin homolog，PTEN)，端粒酶逆轉錄酶(telomerasereverse transcriptase，TERT)，抑癌蛋白(tumor suppressor protein p53，p53TP53)，α地中海貧血/智力低下綜合征X連鎖(Alpha thalassemia/mental retardation syndromeX-linked，ATRX)和間變性淋巴瘤激酶(Anaplastic Lymphoma kinase， ALK)等基因進行分類預測研究，但其準確率僅在83％[1]。這些輔助診斷方法針對的基因類型比較固定，不能完全滿足臨床診療需求；由于腦腫瘤多模態MRI多任務數據的限制，目前基于腦腫瘤多模態MRI的多任務輔助診斷的研究尚不多見。一些簡單邏輯回歸、SVM和神經網絡頁被用于4～5類基因進行輔助診斷，最高準確率也有72％[2]。