[發明專利]基于多模態影像組學的癲癇藥物治療結局預測方法和裝置

在審

• 申請號: 202210228783.3
• 申請日: 2022-03-10
• 公開（公告）號: CN114711717A
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 蔣典;王海峰;梁棟
• 申請（專利權）人: 中國科學院深圳先進技術研究院
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00;A61B5/055
• 代理公司: 深圳市銘粵知識產權代理有限公司 44304
• 代理人: 孫偉峰;黃進

本發明公開了一種癲癇藥物治療結局預測方法和裝置，包括：獲取TSC患者在進行抗癲癇藥物治療前的多種模態磁共振影像；把TSC患者按比例隨機分為訓練集和測試集；基于U?net++網絡對每一種模態磁共振影像進行區域分割，獲取感興趣區域；對每一個感興趣區域進行特征提取，獲取高維影像組學特征；對高維影像組學特征進行分析篩選得到目標影像組學特征；對訓練集中的目標影像組學特征運用機器學習算法訓練預測模型，構建獲得癲癇藥物治療結局預測模型并在驗證模型；利用構建獲得癲癇藥物治療結局預測模型對待治療患者的目標影像組學特征進行預測，獲得預測的癲癇藥物治療結局。本發明能夠快速、有效地預測癲癇患者的藥物治療結局，輔助醫生制定更好的治療方案。

技術領域

本發明涉及計算機輔助診斷技術領域，具體涉及一種基于多模態影像組學的癲癇藥物治療結局預測方法和裝置、終端設備。

背景技術

結節性硬化癥(TSC)是一種罕見的常染色體顯性遺傳病，由TSC1或TSC2mTOR通路基因功能喪失突變引起。TSC是一種影響腦、皮膚、心臟、肺、腎臟和癲癇的神經精神疾病。癲癇是TSC患者中最普遍和最具挑戰性的癥狀，影響了大約85％的患者，而且其中將近三分之二的患者在一歲左右會伴隨著癲癇首次發作。在TSC診斷后，患者盡早進行癲癇治療可以預防或控制癲癇發作，改善TSC患者的認知神經發育并提高患者的生活質量。

在所有TSC患者中，幾乎都可以在腦部影像上觀察到神經系統表現，而磁共振成像(MRI)具有豐富的軟組織對比度，是用于臨床診斷TSC的先進的成像工具。皮質結節和皮質下結節是主要的TSC相關的腦部病灶，在MRI的液體衰減反轉恢復(FLAIR)序列中和T2W序列中能夠清晰觀察到異常高或低信號。T1W能夠觀察患者的腦部結構和其他病變、T2W和FLAIR提供了較高的病變和大腦對比度，這三個序列通常包含在常規TSC診斷的MRI掃描方案中。在MRI上不僅可以清晰的觀察到腦部病灶，也能夠觀察患者的腦部結構，是目前臨床上認可的成像方法。

目前臨床上癲癇藥物治療結果診斷的主要途徑是：確診TSC后，對患者進行抗癲癇藥物(AEDs)治療，由醫生隨訪觀察患者是否一年之內仍有癲癇發作，來判斷藥物治療結局，如果一年之內仍有癲癇發作，則為藥物難治型患者，否則為藥物控制型患者。藥物難治型患者需要更換治療方法，比如手術。這種方式有以下幾個缺點：人力成本高，由于藥物治療的特殊性，所以需要經過專業訓練的醫師才能夠對患者進行藥物治療；時間成本高，藥物治療結局一般需要一年以上的治療，才能知道患者是否耐藥，然后再對耐藥患者更換治療方案，這對患者治療很不利，可能會耽誤患者的最佳治療時間。

因此，研究一種預測癲癇藥物治療結局的智能模型來區分藥物治療控制型癲癇和未控制型(藥物難治)的TSC癲癇患者，能夠輔助醫生對兩種類型的患者制定針對性的治療方案，降低患者的死亡率以及提高患者的生活質量，具有重要的意義。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種基于多模態影像組學的癲癇藥物治療結局預測方法和裝置，以解決如何對TSC癲癇患者的癲癇藥物治療結局進行預測的問題，能夠快速區分藥物治療控制型和未控制型(藥物難治)的TSC癲癇患者。

為了解決上述技術問題，本發明的一方面是提供一種基于多模態影像組學的癲癇藥物治療結局預測方法，其包括步驟：

獲取TSC患者在進行抗癲癇藥物治療前的多種模態磁共振影像，并對所述多種模態磁共振影像進行預處理；

把TSC患者按比例隨機分為訓練集和測試集，所述訓練集用于訓練預測模型，所述測試集用于驗證預測模型的性能；

基于U-net++網絡對預處理后的每一種模態磁共振影像進行區域分割，獲取每一種模態磁共振影像對應的感興趣區域；

對每一種模態磁共振影像的每一個感興趣區域進行特征提取，獲取每一個感興趣區域對應的高維影像組學特征；

對所述高維影像組學特征進行分析篩選，降維后得到目標影像組學特征；