基于医学图像评估血管网络的计算机实施的方法及其用图
【技术领域】
[0001] 本发明一般设及应用于生命科学的成像处理和信息提取领域，并且更具体地，设 及用于通过对由造影剂增强的医学图像的分析从医学图像评价血管网络的计算机实施的 方法
[0002] 本发明还设及使用运样的方法用于监测患者，例如肝硬化患者，或用于针对特定 医学状况监测治疗效果。
【背景技术】
[0003]-些疾病产生局部血管系统或身体部位的灌注的变化，能够测量运样的变化的技 术是集中的研究领域，因为他们具有变成用于许多临床应用的有用工具的潜力。已经使用 了不同的成像技术（包括对比增强的计算化的断层摄影（CECT)、对比增强的磁共振成像 (CE-MRI)和对比增强的超声（CEUS))来评估处于健康状态和患病状态（局部缺血性中风； 屯、肌梗塞）中的不同器官中区域灌注，W提供有用的临床事件的替代。尽管技术进步已经 允许通过运些成像方法来研究大脑灌注和屯、脏灌注，在评估其他器官和组织中特别是肝肿 瘤和固体肿瘤中的局部血管形成中的特性和变化方面，由于他们的特殊的灌注特征导致仍 然存在一些未满足的需要。
[0004] 在W上提及的成像技术中，对比增强的超声由于其低成本和容易评估而取得了越 来越多的共识。例如，2004年出版了针对用于患者管理的肝应用的一套对比增强的超声 (CEU巧使用指南。后来，在2008年，该指南的第二版体现了在可用的造影剂方面的变化， 并且更新了用于肝的指南，W及实施一些非肝应用，例如肾、尿道、腹、前列腺、膜、脑、屯、脏 等[Claudon, 2008]。后来除了非肝应用[Piscaglia, 2011]外还出版了更进一步的指南，该 指南改善了之前的指南，并且包括W前的指南中未曾报道的应用，例如儿科、胃肠道、脾、阴 囊、肺、血管、关节炎疾病、肿瘤响应治疗、乳腺、肾上腺、妇科、会阴、膀脫、移植的肾、前列腺 癌、主动脉-腔静脉擾、自由组织移植物、肝外胆管系统、患有肾衰竭的患者等。最近，出版 了另一版更新，报道更详细的肝适应症[Claudon，2013]。因此，在首先针对肝的应用出现 后，已经在许多应用中利用CEUS评估局部血管系统或灌注的一些性质。因此，本文内的主 要描述和范围将设及肝病，但是该方法可容易地转移至所提及的指南报道的其他病理条件 或临床需要，或者设及评估血管系统，或组织、器官或身体部位的灌注。此外，当前对CEUS 信息的利用是受限的，因为其需要对具有降低的客观标准的数据进行手动、密集型和主观 的理解。因此，更定量的手段将提高CEUS在临床实践中的可行性。
[0005] 慢性肝病（CLD)是当前患者管理复杂性的一个例子，其因包含需要较少创伤性临 床测试的患者特异性风险因子而受到优待。在慢性肝病中，对肝的慢性损伤（病毒、醇、自 体免疫等）发展下去是炎性纤维化（与骨胶原沉积有关的癒痕形成），后者逐渐改变正常肝 的解剖学结构，并最终损害肝功能。术语"硬变"是指慢性肝病的最终阶段，并且其特征是广 泛的纤维化间隔、再生性的结节形成和血管素乱。硬变的出现是CLD自然发展的特点，因为 其标志着原发性肝癌（肝细胞癌）风险的大幅提高，并且指示患者具有发展出口静脉高血 压（跨肝的压力梯度升高）的风险，n静脉高血压是肝相关并发症的主要病理生理学因子， 并且经常导致住院、死亡或肝移植。因此，一旦检测出硬变，将个体患者的具有口静脉高血 压、发展并发症和死亡的风险进行分级是至关重要的，因为运使得能够将治疗相关的风险、 益处和成本有效性纳入考虑，从而选择有效的治疗。
[0006] 当前的用于肝评价的技术要么是高度创伤性并且不能日常进行的，要么缺乏用于 管理运些患者的充分的灵敏度。
[0007] 肝静脉压梯度（HVPG)是估计口静脉高血压的参考方法；其通过肝静脉导管插入 来得到，并且被视为肝脏病学中临床事件的最佳替代标志物。该技术非常具有可重复性，并 且对口静脉高血压的严重程度提供了特有的客观性的、数学性的信息，并且已经将其与肝 纤维症的组织学严重程度相关联。此外，HVPG是允许对口静脉高血压的医学治疗响应的测 试的唯一技术。肝静脉导管插入是中度创伤性的，带有轻度的不适，并且持续20分钟至120 分钟；少有并发症（<1 %例）。然而，其成本高，需要特殊的设备和高度专业化的人员，并且 不是在所有医院中都可进行；运阻碍了其用于监测和风险分级的日常临床用途。因此，十分 需要能够提供类似的预后信息的无创方法，并且已经对此方法进行了积极的研究。
[000引基于儿童硬化（化ild-化曲）和MELD评分中的白蛋白、胆红素、INR或他们的组合 的实验室化验和血小板计数与HVPG相关。运些相关性的强度是仅中度的，并且不能精确估 计HVPG;此外，用于临床诊断重度口静脉高血压的实验室化验的准确性远不理想，并且不 超过 60% -70%。
[0009] 弹性成像，更具体地，瞬时弹性成像灯巧，是充分验证的用于无创评估肝纤维症的 技术。用建造于振子轴上的超声换能器进行测量；传递小振幅和低频率的振动，引起通过肝 组织的传播的波，并进行脉冲回波获取W测量该波的传播速度，该传播速度与组织劲度直 接相关。因为纤维化是组织劲度的主要决定因素，并且是对口静脉血流的肝阻力的主要决 定因素（在早期口静脉高血压中的口静脉血压的主要决定因素），所W近年来已经测试了 TE作为得到数字性的、客观的并且操作独立的HVPG的无创性替代数据的新方法。然而，TE 仅区分不需要监测的具有低风险的慢性患者和在临床管理肝硬化患者中具有中度影响的 风险（当HVPG〉12mmHg时）的患者。在HVPG值〉12mmHg的患者中，TE与HVPG的相关性是 不令人满意的。因此，TE不能对患有口静脉高血压的患者的风险进行进一步分级。此外， TE的主要技术限制包括，缺乏对感兴趣区域中的实质进行显示，W及在3%至16%的案例 中因肥胖症或腹积液而未能得到任何测量值或可靠结果。因此，当前需要与超过12mmHg的 HVPG高度相关的技术。
[0010] 超声扣巧是安全、便宜并且可重复的成像技术，其允许对腹部器官和大血管进行 实时检查；其被广泛用于患有硬变的患者中，W筛查肝细胞癌和口静脉高血压的特征。运些 手段具有一些限制，并且不够精确[参考文献]。例如，该技术的限制依赖于其缺乏对实质 性的微血管的显示，所述微血管是支持肝细胞的有效灌注从而维持组织完整性和正常功能 的血管。
[0011] 对比增强的超声（CKJ巧是超声成像中的主要改进，通过引入可注射示踪剂形式 的对比介质而得，可检测所述可注射示踪剂在血液中的路径。已经证实，在微泡浓度与超声 信号强度之间存在线性关系，因此，时间-强度曲线反映了体内微泡的动力学。记录图像， 并用特定的软件对微泡的时间-强度曲线进行定量分析。该软件使用原始的超声数据来 计算与感兴趣区域（ROI)中的血流速度和血量相关的指数。可使用示踪软件来校正呼吸 运动。在单次静脉注射（i.v.)大丸剂后确定的主要的功能指标是：平均通过时间、血量指 标（峰强度、曲线下的面积AUC、洗进下的面积和洗出下的面积）W及血流指标（时间-峰 强度；洗进和时间-峰强度的斜率）。欧洲肿瘤内科学会巧uropeanMedical化cology Society)已经批准用CEUS来评估胃肠基质肿瘤对生物学治疗的响应。
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