[發明專利]一種基于機器學習的門脈高壓無創評估方法及系統

有效

• 申請號: 202110938393.0
• 申請日: 2021-08-16
• 公開（公告）號: CN113658700B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發明（設計）人: 黃曉銓;陳世耀
• 申請（專利權）人: 復旦大學附屬中山醫院
• 主分類號: G16H50/30
• 分類號: G16H50/30;G16H30/20;G06T7/11;G06V10/40;G06V10/80;G06V10/774;G06N3/0464;G06N20/20
• 代理公司: 上海容慧專利代理事務所(普通合伙) 31287
• 代理人: 于曉菁

本發明涉及一種基于機器學習的門脈高壓無創評估方法及系統,屬于醫學圖像處理技術領域。方法包括：S1：獲取門脈高壓癥的圖像數據并對所述圖像數據進行預處理；S2：對預處理后的圖像數據運用卷積神經網絡進行病灶區域分割，得到門脈高壓病灶區域；S3：對所述門脈高壓病灶區域進行影像組學特征提取和特征矩陣構建，采用集成學習訓練多個基礎分類器，得到門脈高壓無創評估模型；S4：調用所述門脈高壓無創評估模型，對待評估的圖像數據進行評估，輸出門脈高壓無創評估結果。本發明具有較高的靈敏度和準確性，可以幫助指導PH患者的快速診斷，進而縮短PH患者的治療時間，具有較好的臨床實用性。

技術領域

本發明屬于醫學圖像處理技術領域，尤其涉及一種基于機器學習的門脈高壓無創評估方法及系統。

背景技術

門脈高壓癥(portalhypertension,PH)是肝硬化的主要并發癥之一，是由門靜脈系統壓力升高引起的一系列臨床表現，如食管胃靜脈曲張、腹水等。臨床醫學上評估門脈高壓的金標準為肝靜脈壓力梯度(Hepatic Venous Pressure Gradient，HVPG)，但因其創傷性，費用高，難以重復等缺點。因此尋找一種有效準確的無創評估方法對門脈高壓癥的臨床診斷和治療具有重要意義。

近幾年，現代醫學成像技術不斷發展，其產生的高分辨率圖像可以為醫生提供多方位視圖和更多的圖像細節，大大有助于臨床的診斷治療。CT血管造影(CT angiography,CTA)是一種利用計算機三維重建方法合成的非創傷性血管造影術。它利用螺旋CT的快速掃描，在短時間內完成一定范圍內的橫斷面掃描。將采集的圖像資料送入工作站進行圖像重建。通過圖像顯示閾值的調整即可得到顯示血管和組織結構的三維圖像，并可利用計算機軟件對其進行任意角度的觀察和任意方向的切割。CTA技術可以將CT增強技術與快速掃描技術相結合，通過后處理清晰顯示腹部血管細節，具有無創和操作簡便的特點。

當前對于門脈高壓的無創評估研究主要集中在血清學指標，影像學指標以及利用電子病歷建立元模型等。血清學指標主要包括炎性介質、血管活性物質和細胞外基質(extracellular matrix，ECM)組分及其循環降解產物等，這些指標都可以間接評估門脈高壓的嚴重程度，但血清學指標在反映肝硬化進展以及與門脈壓力的作用還需要進一步研究，因此，無法完全代替有創評估。其次，影像學指標包括CT，MRI，這些檢查方法可以很好的發現門脈高壓的并發癥如腹水，靜脈曲張。近年來有研究顯示運用瞬時彈性成像測定肝臟硬度值，發現其與HVPG有一定的相關性，可以在一定程度上反映門靜脈壓力。元模型的建立依靠患者的各種臨床信息，這些信息收集復雜且與門脈高壓癥的相關性并不明確，因此也無法取代HVPG評估。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種基于機器學習的門脈高壓無創評估方法及系統，通過對門脈高壓癥的圖像數據進行預處理、病灶區域分割、分類器訓練集成，得到門脈高壓無創評估模型，然后通過調用門脈高壓無創評估模型對待評估的圖像數據進行評估，得到門脈高壓無創評估結果，該方法具有較高的靈敏度和準確性，可以幫助指導PH患者的快速診斷，進而縮短PH患者的治療時間，具有較好的臨床實用性。

根據本發明的一個方面，本發明提供了一種基于機器學習的門脈高壓無創評估方法，所述方法包括以下步驟：

S1：獲取門脈高壓癥的圖像數據并對所述圖像數據進行預處理；

S2：對預處理后的圖像數據運用卷積神經網絡進行病灶區域分割，得到門脈高壓病灶區域；

S3：對所述門脈高壓病灶區域進行影像組學特征提取和特征矩陣構建，采用集成學習訓練多個基礎分類器，得到門脈高壓無創評估模型；

S4：調用所述門脈高壓無創評估模型，對待評估的圖像數據進行評估，輸出門脈高壓無創評估結果。

優選地，所述獲取門脈高壓癥的圖像數據并對所述圖像數據進行預處理，包括：