用于根據(jù)患者特定的解剖圖像數(shù)據(jù)預(yù)測冠狀動脈斑塊易損性的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開用于使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)預(yù)測冠狀動脈斑塊易損性的系統(tǒng)和方法。一種方法包括：獲取患者的血管系統(tǒng)的至少一部分的解剖圖像數(shù)據(jù)；使用處理器對所述解剖圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行一個或多個圖像特性分析、幾何分析、計(jì)算流體動力學(xué)分析，和結(jié)構(gòu)力學(xué)分析；使用所述處理器預(yù)測所述患者的血管系統(tǒng)中存在的冠狀動脈斑塊易損性，其中預(yù)測所述冠狀動脈斑塊易損性包括基于對所述解剖圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行的圖像特性分析、幾何分析、計(jì)算流體動力學(xué)分析和結(jié)構(gòu)力學(xué)分析中的一個或多個的結(jié)果計(jì)算惡性斑塊特性；以及使用所述處理器報(bào)告所述所計(jì)算的惡性斑塊特性。
【專利說明】用于根據(jù)患者特定的解剖圖像數(shù)據(jù)預(yù)測冠狀動脈斑塊易損性 的系統(tǒng)和方法
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請要求2014年4月16日提交的美國專利申請No. 14/254,481的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，所 述美國專利申請要求2013年12月18日提交的美國臨時申請No. 61 /917，639的優(yōu)先權(quán)，所述 美國專利申請和美國臨時申請中的每一者的全文以引用的方式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本公開的各種實(shí)施方案一般來說涉及醫(yī)學(xué)成像和相關(guān)方法。更具體地說，本公開 的特定實(shí)施方案涉及用于根據(jù)患者特定的解剖圖像數(shù)據(jù)預(yù)測冠狀動脈斑塊易損性的系統(tǒng) 和方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 冠心病可以在向心臟提供血液的血管中產(chǎn)生冠狀動脈病變，諸如狹窄癥(血管異 常變窄）。因此，流向心臟的血流可能受限制?；加泄谛牟〉幕颊呖赡軙?jīng)歷胸痛，稱作在體 力活動期間發(fā)生的慢性穩(wěn)定型心絞痛或在患者休息時發(fā)生的不穩(wěn)定型心絞痛。疾病的更嚴(yán) 重表現(xiàn)可能會導(dǎo)致心肌梗塞或心臟病。
[0005] 患有胸痛和/或表現(xiàn)出冠心病癥狀的患者可以進(jìn)行一項(xiàng)或多項(xiàng)無創(chuàng)測試，無創(chuàng)測 試可以提供與冠狀動脈病變相關(guān)的一些間接證據(jù)。例如，無創(chuàng)測試可以包括心電圖、從血液 測試進(jìn)行的生物標(biāo)志物評估、平板運(yùn)動試驗(yàn)、超聲波心動描記術(shù)、單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層掃 描（SPECT)和正電子發(fā)射斷層掃描(PET)?？梢允褂霉跔顒用}計(jì)算機(jī)斷層掃描血管造影術(shù) (CCTA)以無創(chuàng)地獲得解剖數(shù)據(jù)。CCTA可以用于對胸痛患者成像，并且涉及在靜脈輸注造影 劑后，使用計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)技術(shù)以對心臟和冠狀動脈成像。
[0006] 同時，已使用有創(chuàng)和無創(chuàng)技術(shù)(諸如血管內(nèi)超聲（IVUS)、光學(xué)相干斷層掃描(0CT)， 和冠狀動脈計(jì)算機(jī)斷層掃描數(shù)據(jù)(CCTA))積極地研究易損斑塊特征，諸如惡性斑塊特性 (APC))以用于主要不良心臟事件(MACE)的預(yù)后。
[0007] 然而，需要用于根據(jù)患者特定的解剖圖像數(shù)據(jù)預(yù)測冠狀動脈斑塊易損性的系統(tǒng)和 方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 根據(jù)本公開的某些方面，公開用于根據(jù)患者特定的解剖圖像數(shù)據(jù)預(yù)測冠狀動脈斑 塊易損性的系統(tǒng)和方法。一種方法包括:獲取患者的血管系統(tǒng)的至少一部分的解剖圖像數(shù) 據(jù);使用處理器對所述解剖圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行一個或多個圖像特性分析、幾何分析、計(jì)算流體動 力學(xué)分析，和結(jié)構(gòu)力學(xué)分析;使用所述處理器預(yù)測所述患者的血管系統(tǒng)中存在的冠狀動脈 斑塊易損性，其中預(yù)測所述冠狀動脈斑塊易損性包括基于對所述解剖圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行的所述 一個或多個圖像特性分析、幾何分析、計(jì)算流體動力學(xué)分析和結(jié)構(gòu)力學(xué)分析的結(jié)果計(jì)算惡 性斑塊特性；以及使用所述處理器報(bào)告所述所計(jì)算的惡性斑塊特性。
[0009] 根據(jù)另一實(shí)施方案，一種用于根據(jù)患者特定的解剖圖像數(shù)據(jù)報(bào)告冠狀動脈斑塊易 損性的系統(tǒng)包括:數(shù)據(jù)存儲裝置，其存儲用于根據(jù)患者特定的解剖圖像數(shù)據(jù)預(yù)測冠狀動脈 斑塊易損性的指令；以及處理器，其被配置用于:獲取患者的血管系統(tǒng)的至少一部分的解剖 圖像數(shù)據(jù);使用處理器對所述解剖圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行一個或多個圖像特性分析、幾何分析、計(jì)算 流體動力學(xué)分析，和結(jié)構(gòu)力學(xué)分析;使用所述處理器預(yù)測所述患者的血管系統(tǒng)中存在的冠 狀動脈斑塊易損性，其中預(yù)測所述冠狀動脈斑塊易損性包括基于對所述解剖圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行 的所述一個或多個圖像特性分析、幾何分析、計(jì)算流體動力學(xué)分析和結(jié)構(gòu)力學(xué)分析的結(jié)果 計(jì)算惡性斑塊特性；以及使用所述處理器報(bào)告所述所計(jì)算的惡性斑塊特性。
[0010] 根據(jù)又一實(shí)施方案，提供一種用于在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上使用的非暫時性計(jì)算機(jī)可讀媒 體，所述計(jì)算機(jī)可讀媒體含有用于執(zhí)行根據(jù)患者特定的解剖圖像數(shù)據(jù)報(bào)告冠狀動脈斑塊易 損性的方法的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行編程指令。所述方法包括:獲取患者的血管系統(tǒng)的至少一部分 的解剖圖像數(shù)據(jù);使用處理器對所述解剖圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行一個或多個圖像特性分析、幾何分 析、計(jì)算流體動力學(xué)分析，和結(jié)構(gòu)力學(xué)分析;使用所述處理器預(yù)測所述患者的血管系統(tǒng)中存 在的冠狀動脈斑塊易損性，其中預(yù)測所述冠狀動脈斑塊易損性包括基于對所述解剖圖像數(shù) 據(jù)進(jìn)行的所述一個或多個圖像特性分析、幾何分析、計(jì)算流體動力學(xué)分析和結(jié)構(gòu)力學(xué)分析 的結(jié)果計(jì)算惡性斑塊特性；以及使用所述處理器報(bào)告所述所計(jì)算的惡性斑塊特性。
[0011] 另一種方法包括:獲取患者的血管系統(tǒng)的至少一部分的解剖圖像數(shù)據(jù);使用處理 器對所述解剖圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行一個或多個圖像特性分析、幾何分析、計(jì)算流體動力學(xué)分析，和 結(jié)構(gòu)力學(xué)分析；以及使用所述處理器基于對所述解剖圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行的所述一個或多個圖像 特性分析、幾何分析、計(jì)算流體動力學(xué)分析和結(jié)構(gòu)力學(xué)分析的結(jié)果根據(jù)所述患者的血管系 統(tǒng)中存在的冠狀動脈斑塊易損性預(yù)測不良心臟事件的概率。
[0012] 根據(jù)另一實(shí)施方案，一種用于根據(jù)患者特定的解剖圖像數(shù)據(jù)預(yù)測冠狀動脈斑塊易 損性的系統(tǒng)包括:數(shù)據(jù)存儲裝置，其存儲用于根據(jù)患者特定的解剖圖像數(shù)據(jù)預(yù)測冠狀動脈 斑塊易損性的指令；以及處理器，其被配置以：執(zhí)行所述指令以執(zhí)行一種方法，所述方法包 括:獲取患者的血管系統(tǒng)的至少一部分的解剖圖像數(shù)據(jù);使用處理器對所述解剖圖像數(shù)據(jù) 執(zhí)行一個或多個圖像特性分析、幾何分析、計(jì)算流體動力學(xué)分析，和結(jié)構(gòu)力學(xué)分析；以及使 用所述處理器基于對所述解剖圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行的所述一個或多個圖像特性分析、幾何分析、 計(jì)算流體動力學(xué)分析和結(jié)構(gòu)力學(xué)分析的結(jié)果預(yù)測所述患者的血管系統(tǒng)中存在的不良心臟 事件冠狀動脈斑塊易損性的概率。
[0013] 根據(jù)又一實(shí)施方案，提供一種用于在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上使用的非暫時性計(jì)算機(jī)可讀媒 體，所述計(jì)算機(jī)可讀媒體含有用于根據(jù)患者特定的解剖圖像數(shù)據(jù)預(yù)測冠狀動脈斑塊易損性 的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行編程指令。方法包括:獲取患者的血管系統(tǒng)的至少一部分的解剖圖像數(shù)據(jù)； 使用處理器對所述解剖圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行一個或多個圖像特性分析、幾何分析、計(jì)算流體動力 學(xué)分析，和結(jié)構(gòu)力學(xué)分析；以及使用所述處理器基于對所述解剖圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行的所述一個 或多個圖像特性分析、幾何分析、計(jì)算流體動力學(xué)分析和結(jié)構(gòu)力學(xué)分析的結(jié)果預(yù)測所述患 者的血管系統(tǒng)中存在的不良心臟事件冠狀動脈斑塊易損性的概率。
[0014] 又一種方法包括:獲取患者的血管系統(tǒng)的至少一部分的解剖圖像數(shù)據(jù);使用處理 器對所述解剖圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像特性分析、幾何分析、計(jì)算流體動力學(xué)分析，和結(jié)構(gòu)力學(xué)分 析中的一者或多者;使用所述處理器基于對所述解剖圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行的所述圖像特性分析、 幾何分析、計(jì)算流體動力學(xué)分析和結(jié)構(gòu)力學(xué)分析中的一者或多者的結(jié)果預(yù)測所述患者的血 管系統(tǒng)中存在的冠狀動脈斑塊易損性;基于所提議的治療修改對所述解剖圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行的 所述圖像特性分析、幾何分析、計(jì)算流體動力學(xué)分析和結(jié)構(gòu)力學(xué)分析中的一者或多者；以及 基于對解剖圖像進(jìn)行的所述圖像特性分析、幾何分析、計(jì)算流體動力學(xué)分析和結(jié)構(gòu)力學(xué)分 析中的所述所修改的一者或多者確定所述治療對所述冠狀動脈斑塊易損性的所述預(yù)測的 影響。
[0015] 根據(jù)另一實(shí)施方案，一種確定治療對冠狀動脈斑塊易損性的影響的系統(tǒng)包括:數(shù) 據(jù)存儲裝置，其存儲用于根據(jù)患者特定的解剖圖像數(shù)據(jù)預(yù)測冠狀動脈斑塊易損性的指令； 以及處理器，其被配置用于執(zhí)行所述指令以執(zhí)行一種方法，所述方法包括:獲取患者的血管 系統(tǒng)的至少一部分的解剖圖像數(shù)據(jù);使用處理器對所述解剖圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像特性分析、 幾何分析、計(jì)算流體動力學(xué)分析，和結(jié)構(gòu)力學(xué)分析中的一者或多者;使用所述處理器基于對 所述解剖圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行的所述圖像特性分析、幾何分析、計(jì)算流體動力學(xué)分析和結(jié)構(gòu)力學(xué) 分析中的一者或多者的結(jié)果預(yù)測所述患者的血管系統(tǒng)中存在的冠狀動脈斑塊易損性;基于 所提議的治療修改對所述解剖圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行的所述圖像特性分析、幾何分析、計(jì)算流體動 力學(xué)分析和結(jié)構(gòu)力學(xué)分析中的一者或多者；以及基于對解剖圖像進(jìn)行的所述圖像特性分 析、幾何分析、計(jì)算流體動力學(xué)分析和結(jié)構(gòu)力學(xué)分析中的所述所修改的一者或多者確定所 述治療對所述冠狀動脈斑塊易損性的所述預(yù)測的影響。
[0016] 根據(jù)又一實(shí)施方案，提供一種用于在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上使用的非暫時性計(jì)算機(jī)可讀媒 體，所述計(jì)算機(jī)可讀媒體含有用于執(zhí)行一種確定治療對冠狀動脈斑塊易損性的影響的方法 的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行編程指令。所述方法包括:獲取患者的血管系統(tǒng)的至少一部分的解剖圖像 數(shù)據(jù);使用處理器對所述解剖圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像特性分析、幾何分析、計(jì)算流體動力學(xué)分 析，和結(jié)構(gòu)力學(xué)分析中的一者或多者;使用所述處理器基于對所述解剖圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行的所 述圖像特性分析、幾何分析、計(jì)算流體動力學(xué)分析和結(jié)構(gòu)力學(xué)分析中的一者或多者的結(jié)果 預(yù)測所述患者的血管系統(tǒng)中存在的冠狀動脈斑塊易損性;基于所提議的治療修改對所述解 剖圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行的所述圖像特性分析、幾何分析、計(jì)算流體動力學(xué)分析和結(jié)構(gòu)力學(xué)分析中 的一者或多者；以及基于對解剖圖像進(jìn)行的所述圖像特性分析、幾何分析、計(jì)算流體動力學(xué) 分析和結(jié)構(gòu)力學(xué)分析中的所述所修改的一者或多者確定所述治療對所述冠狀動脈斑塊易 損性的所述預(yù)測的影響。
[0017] 所公開實(shí)施方案的額外的目的和優(yōu)點(diǎn)將部分地在下面的說明中闡明，且部分地將 根據(jù)該說明中顯而易見，或者可以通過實(shí)踐所公開實(shí)施方案來獲得。將通過在隨附權(quán)利要 求中特別指出的要素和組合實(shí)現(xiàn)和獲得公開的實(shí)施方案的目的和優(yōu)點(diǎn)。
[0018] 應(yīng)理解，以上一般描述和以下詳細(xì)描述僅僅是示例性和解釋性的，且并不限制所 要求保護(hù)的所公開實(shí)施方案。
【附圖說明】
[0019] 并入本說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分的附圖圖示了各種示例性實(shí)施方案，并 與描述一起用于解釋所公開實(shí)施方案的原理。
[0020] 圖1是根據(jù)本公開的示例性實(shí)施方案的用于根據(jù)患者特定的解剖圖像數(shù)據(jù)預(yù)測冠 狀動脈斑塊易損性的示例性系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的框圖。
[0021] 圖2是根據(jù)本公開的示例性實(shí)施方案的用于根據(jù)患者特定的解剖圖像數(shù)據(jù)預(yù)測冠 狀動脈斑塊易損性的示例性方法的框圖。
[0022] 圖3是根據(jù)本公開的示例性實(shí)施方案的用于根據(jù)患者特定的解剖圖像數(shù)據(jù)報(bào)告惡 性斑塊特性的示例性方法的框圖。
[0023] 圖4A是根據(jù)本公開的示例性實(shí)施方案的用于根據(jù)患者特定的解剖圖像數(shù)據(jù)預(yù)測 心臟風(fēng)險或風(fēng)險相關(guān)特征的示例性方法的框圖。
[0024]圖4B是根據(jù)本公開的示例性實(shí)施方案的用于創(chuàng)建預(yù)測系統(tǒng)并培訓(xùn)預(yù)測系統(tǒng)根據(jù) 患者特定的解剖圖像數(shù)據(jù)預(yù)測心臟風(fēng)險或風(fēng)險相關(guān)特征的示例性方法的框圖。
[0025] 圖5A是根據(jù)本公開的示例性實(shí)施方案的用于根據(jù)患者特定的解剖圖像數(shù)據(jù)預(yù)測 響應(yīng)于醫(yī)療協(xié)議的心臟風(fēng)險或風(fēng)險相關(guān)特征改變的示例性方法的框圖。
[0026] 圖5B是根據(jù)本公開的示例性實(shí)施方案的用于創(chuàng)建預(yù)測系統(tǒng)并培訓(xùn)預(yù)測系統(tǒng)使用 患者特定的解剖圖像數(shù)據(jù)預(yù)測響應(yīng)于醫(yī)療協(xié)議和/或生活方式改變的心臟風(fēng)險或風(fēng)險相關(guān) 特征改變的示例性方法的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 現(xiàn)在將詳細(xì)參考本發(fā)明的示例性實(shí)施方案，在附圖中圖示這些實(shí)施方案的實(shí)例。 只要可能，將在所有附圖中使用相同的參考數(shù)字指代相同或類似的部件。
[0028] 如上文所描述，已開發(fā)新一代無創(chuàng)測試以評定血流特性。這些無創(chuàng)測試使用患者 成像(諸如CT)以確定血管的患者特定幾何模型，所述模型可以用以使用計(jì)算流體動力學(xué) (CFD)連同合適的生理邊界條件和參數(shù)以用計(jì)算方式模擬血流。這些患者特定的邊界條件 的輸入的實(shí)例包括患者的血壓、血液粘度以及受供應(yīng)組織對血液的預(yù)期需求(從比例定律 和根據(jù)患者成像對受供應(yīng)組織的質(zhì)量估計(jì)得出）。
[0029] 本公開涉及一種用于基于患者特定的幾何結(jié)構(gòu)和血流特性而提供對不良心臟事 件的預(yù)后以及指導(dǎo)醫(yī)學(xué)療法的新方法。盡管關(guān)于冠心病描述了本公開，但同一系統(tǒng)適用于 產(chǎn)生對除了冠狀動脈之外的其它血管系統(tǒng)(諸如頸動脈)中的破裂風(fēng)險的患者特定預(yù)測。
[0030] 更具體地說，本公開涉及使用患者的心臟成像來得到冠狀動脈血管的患者特定幾 何模型。接著可以關(guān)于患者生理信息和所估計(jì)邊界條件對模型執(zhí)行冠狀動脈血流模擬以提 取血流動力學(xué)特性。血流動力學(xué)特性可以用以預(yù)測心臟事件，包括斑塊破裂和/或心肌梗 塞。本公開可以使用對血流的基于物理的模擬來預(yù)測這些心臟事件。另外，本公開包括使用 機(jī)械學(xué)習(xí)或基于規(guī)則的方法來實(shí)現(xiàn)預(yù)測。此外，機(jī)器學(xué)習(xí)和基于規(guī)則的方法可以并入有各 種風(fēng)險因子，包括患者人口統(tǒng)計(jì)、生物標(biāo)志物和/或冠狀動脈幾何結(jié)構(gòu)，以及患者特定的生 物物理模擬(例如，血流動力學(xué)特性)的結(jié)果。如果可獲得額外診斷測試結(jié)果，那么那些結(jié)果 可以用以培訓(xùn)機(jī)器學(xué)習(xí)算法(例如）進(jìn)行預(yù)測?？梢曰谒枋龅奶幚磉M(jìn)行若干預(yù)測。具體 地說，本公開提供用于預(yù)測和/或報(bào)告以下各項(xiàng)的系統(tǒng)和方法：（i)惡性斑塊特性；（ii)心臟 風(fēng)險(或與心臟風(fēng)險相關(guān)的特征）；以及（iii)響應(yīng)于指導(dǎo)醫(yī)學(xué)療法方案的各種醫(yī)療協(xié)議的 風(fēng)險因子改變。
[0031] 現(xiàn)在參看附圖，圖1示出用于根據(jù)患者特定的解剖圖像數(shù)據(jù)預(yù)測冠狀動脈斑塊易 損性的示例性系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的框圖。具體地說，圖1示出多個醫(yī)師102和第三方提供者104,他 們中的任一者均可通過一個或多個計(jì)算機(jī)、服務(wù)器和/或手持式移動裝置連接至電子網(wǎng)絡(luò) 100,諸如因特網(wǎng)。醫(yī)師102和/或第三方提供者104可以創(chuàng)建或以其它方式獲得一個或多個 患者的心臟和/或血管系統(tǒng)的圖像。醫(yī)師102和/或第三方提供者104還可以獲得患者特定信 息，諸如年齡、病史、血壓、血液粘度等的任意組合。醫(yī)師102和/或第三方提供者104可以經(jīng) 由電子網(wǎng)絡(luò)100將心臟/血管圖像和/或患者特定信息傳輸至服務(wù)器系統(tǒng)106。服務(wù)器系統(tǒng) 106可以包括用于存儲從醫(yī)師102和/或第三方提供者104接收到的圖像和數(shù)據(jù)的存儲裝置。 服務(wù)器系統(tǒng)106還可以包括用于處理存儲在存儲裝置中的圖像和數(shù)據(jù)的處理裝置。
[0032]圖2是根據(jù)本公開的示例性實(shí)施方案的用于根據(jù)患者特定的解剖圖像數(shù)據(jù)預(yù)測冠 狀動脈斑塊易損性的示例性方法200的框圖。方法200可以由服務(wù)器系統(tǒng)106基于經(jīng)由電子 網(wǎng)絡(luò)100從醫(yī)師102和/或第三方提供者104接收到的信息、圖像和數(shù)據(jù)來執(zhí)行。圖2的方法可 以包括獲取冠狀動脈幾何結(jié)構(gòu)的模型，以及使用所述模型執(zhí)行分析以便預(yù)測斑塊易損性并 基于那些預(yù)測得出結(jié)論。如圖2所示，方法200-般可以包括:獲得患者特定信息(例如，CT掃 描圖像、表型信息等）（步驟202);建構(gòu)患者特定幾何模型（步驟204);對模型的幾何特征和 圖像特征執(zhí)行流動動力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)模擬，并提取血流動力學(xué)和力學(xué)特性(步驟206)?；?所提取的特性和特征，服務(wù)器系統(tǒng)106接著可以執(zhí)行步驟208以預(yù)測和/或報(bào)告惡性斑塊特 性(APC)(步驟210)。圖3中提供步驟210的一個實(shí)施方案的進(jìn)一步細(xì)節(jié)，其中確定用于計(jì)算 APC的度量，以及找出特定患者的度量值，以便確定與患者相關(guān)聯(lián)的APC。
[0033] 在另一實(shí)施方案中，執(zhí)行步驟208可以使服務(wù)器系統(tǒng)106進(jìn)一步預(yù)測和/或報(bào)告心 臟風(fēng)險或心臟風(fēng)險相關(guān)的特征(例如，預(yù)測斑塊破裂或心肌梗塞的發(fā)生）（步驟212)。舉例來 說，圖4A和圖4B更詳細(xì)地描述步驟212的一個實(shí)施方案，其中為患者特定幾何模型中的點(diǎn)創(chuàng) 建特征向量，并通過分析特征權(quán)重來估計(jì)斑塊破裂或MI事件的概率。在又一實(shí)施方案中，月艮 務(wù)器系統(tǒng)106可以響應(yīng)于風(fēng)險而預(yù)測和/或報(bào)告最佳治療協(xié)議(步驟214)。舉例來說，圖5A和 圖5B通過描述如何找出各種醫(yī)療協(xié)議和/或生活方式改變對風(fēng)險因子預(yù)測的影響來提供關(guān) 于步驟214的一個實(shí)施方案的更多細(xì)節(jié)。
[0034]因此，在一個實(shí)施方案中，方法200可以采用冠狀動脈幾何結(jié)構(gòu)的患者特定模型來 預(yù)測和報(bào)告APC、心臟風(fēng)險和/或治療中的一者或多者。方法200可以包括獲得包括數(shù)字表示 (例如，諸如計(jì)算機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)、DSP、服務(wù)器等計(jì)算裝置的存儲器或數(shù)字存儲裝置(包括 硬盤驅(qū)動器和/或網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動器））的患者特定幾何模型（步驟202)。可以將冠狀動脈幾何結(jié)構(gòu) 表示為空間中的點(diǎn)的列表，其可能具有每一點(diǎn)的相鄰點(diǎn)的列表，其中可以將空間映射至點(diǎn) 之間的空間單元(例如，毫米）。
[0035]在一個實(shí)施方案中，步驟202可以包括諸如通過建構(gòu)冠狀動脈幾何結(jié)構(gòu)的患者特 定模型，例如，通過對患者的冠狀動脈血管(包括一個或多個管腔、斑塊和/或管腔壁)建模 (步驟204)來獲得模型。在給定冠狀動脈血管的3-D圖像的情況下，存在許多用于提取與特 定患者有關(guān)的心血管幾何結(jié)構(gòu)的模型的方法?？梢曰趫D像(諸如與患者相關(guān)聯(lián)的CT掃描） 來建構(gòu)或呈現(xiàn)患者特定模型。在一個實(shí)施方案中，可以通過在心動周期的舒張期結(jié)束時例 如使用黑血磁共振成像執(zhí)行心臟CT而得到所述模型?？梢允謩拥鼗蜃詣拥胤指顖D像以識別 屬于所關(guān)注區(qū)域的體素。可以自動提取幾何結(jié)構(gòu)中的不準(zhǔn)確并任選地通過人類觀察員校正 所述不準(zhǔn)確。舉例來說，人類觀察員可以將所提取的幾何結(jié)構(gòu)與CT圖像進(jìn)行比較并在需要 時進(jìn)行校正。一旦識別了體素，就可以得到(例如，使用移動立方體法)幾何模型。步驟204可 以包括建構(gòu)患者特定模型必要的所有組件。
[0036] 一旦模型可用，步驟206就可以包括對模型執(zhí)行各種基于物理的模擬以得到與冠 狀動脈斑塊易損性相關(guān)的結(jié)論。此類結(jié)論可以包括例如對心臟風(fēng)險的預(yù)測和報(bào)告以及提議 的治療。在一個實(shí)施方案中，方法200可以采用機(jī)器學(xué)習(xí)或基于規(guī)則的方法，機(jī)器學(xué)習(xí)或基 于規(guī)則的方法并入有各種風(fēng)險因子，包括患者人口統(tǒng)計(jì)、生物標(biāo)志物、冠狀動脈幾何結(jié)構(gòu)， 以及患者特定的生物物理模擬(例如，血流動力學(xué)特性）的結(jié)果。額外的診斷測試結(jié)果也可 以用以培訓(xùn)機(jī)器學(xué)習(xí)算法以更好地進(jìn)行預(yù)測。步驟208接著可以使用來自步驟206的結(jié)果以 預(yù)測和/或報(bào)告以下各項(xiàng)：（1)惡性斑塊特性(APC)(步驟210)，（2)心臟風(fēng)險或心臟風(fēng)險相關(guān) 的特征(例如，預(yù)測斑塊破裂或心肌梗塞的發(fā)生）（步驟212)，和/或(3)響應(yīng)于風(fēng)險的最佳治 療協(xié)議(步驟214)。
[0037]圖3是用于根據(jù)患者特定模型報(bào)告惡性斑塊特性(APC)的示例性方法300的框圖。 圖3的方法可以由服務(wù)器系統(tǒng)106基于經(jīng)由電子網(wǎng)絡(luò)100從醫(yī)師102和/或第三方提供者104 接收到的信息、圖像和/或數(shù)據(jù)來執(zhí)行。在一個實(shí)施方案中，可以使用患者的冠狀動脈血管 的患者特定模型來執(zhí)行方法300。舉例來說，患者特定模型可以包括至少患者的冠狀動脈 樹，包括管腔、斑塊和/或管腔壁（即，冠狀動脈的外彈性膜(EEM))的幾何結(jié)構(gòu)。可以手動地 或自動地分割模型以識別屬于管腔和管腔壁的體素。壁分割可以包括鈣化斑塊和非鈣化斑 塊。在分析模型以報(bào)告惡性斑塊特性時，方法300可以包括確定或定義用于計(jì)算APC的度量 (步驟302)。示例性度量包括:正性重構(gòu)、低衰減斑塊、點(diǎn)狀斑塊內(nèi)鈣化等的存在。步驟302可 以進(jìn)一步包括確定用于計(jì)算APC的額外度量或?qū)τ糜谟?jì)算APC的度量按優(yōu)先順序排列。可以 例如在計(jì)算能力受限制的情況下或在時間約束可能不允許計(jì)算所有度量的情況下使用步 驟302中的將度量按優(yōu)先順序排列。步驟302可以任選地涉及計(jì)算其它風(fēng)險因子。
[0038] 基于步驟302中所確定的度量，方法300接下來可以包括計(jì)算度量的值(步驟304)。 舉例來說，步驟304可以包括執(zhí)行計(jì)算以找出度量的控制值或閾值，以及患者特定值。對于 所建構(gòu)的患者的管腔和壁幾何結(jié)構(gòu)，方法300接著可以包括自動計(jì)算用于計(jì)算針對患者的 所建構(gòu)管腔和壁幾何結(jié)構(gòu)的APC的每一度量的值。
[0039] 對于示例性度量，即正性重構(gòu)的存在、低衰減斑塊的存在和/或點(diǎn)狀鈣化的存在， 步驟304可以根據(jù)以下描述進(jìn)行。舉例來說，對于正性重構(gòu)度量的存在，步驟304可以包括首 先檢測壁分割中的狹窄或斑塊的存在?？梢曰讵M窄程度或斑塊數(shù)量將段識別為患病的。 接下來，步驟304可以包括例如通過評估病變處的EEM的橫截面積(CSA)和參考CSA基于以下 方程式來計(jì)算正性重構(gòu)指數(shù)：
[0040]
[00411在一個實(shí)施方案中，用以指示正性重構(gòu)的存在的正性重構(gòu)指數(shù)的閾值是1.05。換 句話說，如果所計(jì)算的患者正性重構(gòu)指數(shù)>1.05,那么步驟304可以包括報(bào)告存在正性重構(gòu)。 步驟304接著可以包括報(bào)告實(shí)際上存在所檢測的正性重構(gòu)和/或正性重構(gòu)指數(shù)。在計(jì)算APC 時可以將正性重構(gòu)指數(shù)這個度量考慮在內(nèi)。APC的計(jì)算還可包括例如通過檢測患病段處的 壁分割中的非鈣化斑塊來確定低衰減斑塊的存在。舉例來說，如果存在強(qiáng)度是30亨氏單位 (HU)的非鈣化斑塊的區(qū)域，那么步驟304可以包括報(bào)告低衰減斑塊的存在是真的和/或強(qiáng)度 是30HU的非鈣化斑塊的體積。
[0042] APC的計(jì)算可以進(jìn)一步包括諸如通過檢測患病段處的壁分割中的鈣化斑塊來確定 點(diǎn)狀斑塊內(nèi)鈣化的存在(例如，使用圖像特性分析以找出點(diǎn)狀鈣化）。基于Hessian的特征值 分析可以用以檢測斑點(diǎn)狀鈣化斑塊。如果病變內(nèi)結(jié)節(jié)狀鈣化斑塊的直徑是3mm，那么方法 300可以包括報(bào)告點(diǎn)狀鈣化的存在是真的和/或報(bào)告直徑。
[0043]基于所計(jì)算的度量，步驟306可以計(jì)算APC。每一度量可以單獨(dú)構(gòu)成APC，或者度量 可以按指示集體APC的形式組合。步驟306可以任選地涉及計(jì)算其它風(fēng)險因子。
[0044]最后，方法300可以包括步驟308,即將關(guān)于圖像的所計(jì)算的APC分?jǐn)?shù)和/或其它風(fēng) 險因子的結(jié)果保存為數(shù)字表示(例如，諸如計(jì)算機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)、DSP、服務(wù)器等計(jì)算裝置 的存儲器或數(shù)字存儲裝置(例如，硬盤驅(qū)動器、網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動器））并且使其對例如醫(yī)師可用。在 一個實(shí)施方案中，步驟308可以包括主動向醫(yī)師報(bào)告APC和/或其它風(fēng)險因子。在另一實(shí)施方 案中，步驟308可以僅僅提示或用信號通知用戶所計(jì)算的APC分?jǐn)?shù)和風(fēng)險因子可用于查看 和/或驗(yàn)證。
[0045]圖4A是用于基于患者特定模型預(yù)測心臟風(fēng)險或風(fēng)險相關(guān)特征的示例性方法400的 框圖。圖4A的方法可以由服務(wù)器系統(tǒng)106基于經(jīng)由電子網(wǎng)絡(luò)100從醫(yī)師102和/或第三方提供 者104接收到的信息、圖像和數(shù)據(jù)來執(zhí)行?？梢詫Πㄒ粋€或多個建模的管腔、斑塊、管腔 壁、左心肌和右心肌等的患者特定模型執(zhí)行方法400。舉例來說，模型可以描述患者的升主 動脈、冠狀動脈樹、心肌、瓣膜和腔室。接著，分割可以有助于識別屬于冠狀動脈的主動脈和 管腔的體素。
[0046]在一個實(shí)施方案中，方法400可以包括根據(jù)患者圖像建構(gòu)模型，之后評定模型以獲 得心臟風(fēng)險。此外，方法400可以包括收集信息，所述信息包括患者人口統(tǒng)計(jì)(例如，年齡、性 另IJ、體重、血壓等)和/或生物標(biāo)志物(例如，血標(biāo)志物、DNA測序等）。這個患者信息可以進(jìn)一 步通知患者特定模型的建構(gòu)。
[0047] 一旦獲得合適的患者特定模型，方法400就可以包括從模型提取各種特征（步驟 402)。如圖4A所示，步驟402可以包括提取幾何特征、圖像特征、血流動力學(xué)特征，和/或(血 管壁和斑塊的）生物力學(xué)特征?？梢酝ㄟ^計(jì)算冠狀動脈和斑塊特性以及通過計(jì)算解剖特性 來提取圖像特征。所計(jì)算的冠狀動脈和斑塊特性可以包括:APC、斑塊負(fù)荷(厚度、面積、體積 等）、SYNTAX積分、餐巾環(huán)、壞死核心、管腔變窄、最小管腔直徑(MLD)、最小管腔面積(MLA)、 直徑狹窄百分比，和/或面積狹窄百分比。所計(jì)算的解剖特性可以包括:心外膜脂肪體積和/ 或心肌形狀。
[0048] 可以例如通過對各種生理狀況(例如，休息、運(yùn)動、充血等)執(zhí)行計(jì)算流動動力學(xué)分 析和/或計(jì)算與病變相關(guān)聯(lián)的血流動力學(xué)特性(例如，最大/平均/周期壁剪應(yīng)力、牽引力、湍 動能等)來提取血流動力學(xué)特征。提取血管壁和斑塊的生物力學(xué)特征可以包括基于幾何和 圖像特征定義血管壁和斑塊的生物力學(xué)性質(zhì)（例如，使用線性或非線性彈性模型的血管壁 密度和彈性性質(zhì)；使用線性或非線性彈性模型的斑塊密度和彈性性質(zhì)；和/或最終斑塊強(qiáng) 度）。使用所提取的特征，方法400可以包括在穩(wěn)定流和/或脈動流下對各種生理狀況(例如， 對休息、運(yùn)動、充血等)執(zhí)行計(jì)算固體動力學(xué)分析。方法400還可以包括計(jì)算病變處的組織應(yīng) 力和應(yīng)變特性(例如，最大/平均/周期應(yīng)力、最終應(yīng)力、湍動能等)和/或基于平均和交變應(yīng) 力產(chǎn)生古德曼圖以識別斑塊破裂風(fēng)險。在進(jìn)行這個操作時，步驟404可以包括為患者特定幾 何模型中的每個點(diǎn)創(chuàng)建特征向量，所述特征向量包括該點(diǎn)處的幾何結(jié)構(gòu)、生物物理血流動 力學(xué)，和壁和斑塊生物力學(xué)特性的數(shù)值描述，以及對患者的生理或表型參數(shù)的估計(jì)。替代地 或另外，步驟404可以包括確定患者特定幾何模型中的可以識別斑塊易損性的每個位置，其 中僅為此類位置創(chuàng)建特征向量。
[0049] 接著，步驟406可以包括產(chǎn)生對心臟風(fēng)險的估計(jì)，包括對患者特定幾何模型中的病 變處的斑塊破裂的概率和心肌梗塞事件的概率的估計(jì)。在一個實(shí)施方案中，使用圖4B中進(jìn) 一步詳細(xì)描述的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)產(chǎn)生估計(jì)。舉例來說，預(yù)測系統(tǒng)可以采用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)以有 助于產(chǎn)生一個或多個冠狀動脈病變位置的易損性分?jǐn)?shù)。所計(jì)算的易損性分?jǐn)?shù)可以是機(jī)器學(xué) 習(xí)技術(shù)在獨(dú)立于培訓(xùn)模式的產(chǎn)生模式中的應(yīng)用，在培訓(xùn)模式中機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)處理眾多患者 特定模型以形成對目標(biāo)患者進(jìn)行預(yù)測的能力。
[0050] 最后，方法400可以包括步驟408,在步驟408處例如以心臟風(fēng)險的形式向醫(yī)師報(bào)告 估計(jì)。所論述的包括斑塊破裂風(fēng)險、MI事件的可能性等的心臟風(fēng)險僅僅是心臟風(fēng)險的示例 性實(shí)例。方法400可以應(yīng)用于預(yù)測和報(bào)告心臟風(fēng)險的任何測量結(jié)果。
[0051] 圖4B是用于創(chuàng)建預(yù)測系統(tǒng)并培訓(xùn)預(yù)測系統(tǒng)預(yù)測心臟風(fēng)險的示例性方法420的框 圖。在一個實(shí)施方案中，經(jīng)由方法420培訓(xùn)的預(yù)測系統(tǒng)可以允許在方法400中估計(jì)心臟風(fēng)險。 圖4B的方法可以由服務(wù)器系統(tǒng)106基于經(jīng)由電子網(wǎng)絡(luò)100從醫(yī)師102和/或第三方提供者104 接收到的信息、圖像和數(shù)據(jù)來執(zhí)行。
[0052] 如圖4B所示，方法420可以包括基于患者的圖像(例如，CTA)獲得冠狀動脈幾何結(jié) 構(gòu)的患者特定模型。但更具體地說，方法420可以涉及收集一個或多個模型以便創(chuàng)建或確定 模型以用于與進(jìn)行分析的患者特定模型進(jìn)行比較。在一個實(shí)施方案中，可以從與個體(即除 與進(jìn)行分析的患者特定模型相關(guān)聯(lián)的患者之外的患者)相關(guān)聯(lián)的模型得到所述模型。從一 系列個體聚集模型可以提供與MI發(fā)生和/或斑塊易損性相關(guān)聯(lián)的指示符或圖案。方法420可 以描繪持續(xù)地更新并修改其對斑塊易損性的指示的理解的機(jī)器學(xué)習(xí)算法的過程。換句話 說，方法420可以是培訓(xùn)預(yù)測系統(tǒng)進(jìn)行以下操作的過程:使用所收集的特征以便隨時間過去 識別急性心肌梗塞(MI)可能性的指示（如果足夠大的MI患者數(shù)據(jù)用于培訓(xùn)的話)和/或從 0CT、IVUS和近紅外光譜測量的斑塊易損性或易損性特征(如果將代理斑塊易損性模型用于 培訓(xùn)的話）。所培訓(xùn)的預(yù)測系統(tǒng)（例如，機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)）接著可以用以通過采用方法400(例 如，通過獲得患者的圖像(例如，CTA)，提取圖像/血流動力學(xué)/生物力學(xué)特征和計(jì)算風(fēng)險因 子，以及向用戶（例如，醫(yī)師)發(fā)送所預(yù)測的風(fēng)險因子)來對患者進(jìn)行測試以預(yù)測斑塊破裂或 心肌梗塞的風(fēng)險。舉例來說，如果預(yù)測系統(tǒng)被培訓(xùn)以預(yù)測一個或多個冠狀動脈病變位置中 的一個或多個位置的易損性，那么預(yù)測系統(tǒng)可以將預(yù)測系統(tǒng)內(nèi)的模型與和目標(biāo)患者相關(guān)聯(lián) 的患者特定模型進(jìn)行比較。所述比較可以允許預(yù)測系統(tǒng)估計(jì)特定目標(biāo)患者的易損性概率。 [0053]在培訓(xùn)預(yù)測系統(tǒng)評定心臟風(fēng)險的階段中，如果存在足夠大量的MI事件患者，那么 培訓(xùn)可以從與病變相關(guān)聯(lián)的MI事件的存在得到。如果MI事件的數(shù)目是有限的，那么可以使 用代理斑塊易損性模型來代替實(shí)際的MI事件?？梢詮挠蔁o創(chuàng)成像(諸如光學(xué)相干斷層掃描 (0CT)、近紅外光譜(NIRS)和虛擬組織學(xué)血管內(nèi)超聲(VH-IVUS))表征的易損特征來利用代 理斑塊易損性模型?，F(xiàn)在將參考預(yù)測系統(tǒng)的示例性培訓(xùn)模型(諸如方法420)來詳細(xì)地描述 方法400的實(shí)施方案。在一個實(shí)施方案中，方法420可以從確定各種患者特定幾何模型中的 存在關(guān)于斑塊易損性的信息的每個位置(步驟422)開始。
[0054] 示例性培訓(xùn)模式
[0055]對于一個或多個個體，獲取以下項(xiàng)目在每個時間點(diǎn)的數(shù)字表示（例如，諸如計(jì)算 機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)、DSP、服務(wù)器等計(jì)算裝置的存儲器或數(shù)字存儲裝置[例如，硬盤驅(qū)動器、網(wǎng) 絡(luò)驅(qū)動器]):
[0056] ^ :患者的升主動脈、冠狀動脈樹、心肌、瓣膜和腔室的幾何結(jié)構(gòu)的患者特定模 型。
[0057] 獲取:至少包括對患者的生理或表型參數(shù)的估計(jì)的患者信息，包括:血壓、血細(xì)胞 比容水平、患者年齡、患者性別、心肌質(zhì)量、冠心病的一般風(fēng)險因子，和/或一個或多個生物 標(biāo)志物?？梢酝ㄟ^分割圖像中的心肌，計(jì)算圖像中的體積，并使用所估計(jì)的密度1.05g/mL估 計(jì)心肌質(zhì)量而得到心肌質(zhì)量。
[0058]冠心病的一般風(fēng)險因子可以包括:吸煙、糖尿病、高血壓、血脂水平（例如，低密度 脂蛋白（LDL)膽固醇(LDL-C)水平）、飲食習(xí)慣、家族史、體力活動、性生活、體重(腹部肥胖）、 膽固醇，和/或壓力狀態(tài)(例如，抑郁、焦慮或悲痛）。
[0059]生物標(biāo)志物可以包括:補(bǔ)體反應(yīng)蛋白（CRP)、纖維蛋白原、WBC(白血球)計(jì)數(shù)、基質(zhì) 金屬蛋白酶（例如，MMP-9、MMP-3多態(tài)性）、IL-6、IL-18和TCT-:...(細(xì)胞因子）、循環(huán)可溶性 CD40配體(SCD40L)，和/或血管鈣化標(biāo)志物(例如，骨質(zhì)疏松癥）。
[0060] :來自CT的圖像特征，包括:斑塊負(fù)荷（厚度、面積、體積）、SYNTAX積分、餐巾 環(huán)，和/或壞死核心
[0061 ]獲取:根據(jù)計(jì)算流體動力學(xué)分析得到的對生物物理血流動力學(xué)特性的一個或多個 估計(jì)。已充分研究用以模擬血流的計(jì)算流體動力學(xué)。這個實(shí)施方案中的估計(jì)包括：
[0062]模擬條件(例如，休息、運(yùn)動(通過改變心輸出量程度實(shí)現(xiàn)的低級/中級/高級）、充 血等）。
[0063] 血流動力學(xué)量：
[0064] -最大循環(huán)壁剪應(yīng)力和平均壁剪應(yīng)力，定義為胃其中I是壁剪應(yīng)力向 量，其被定義為表面牽引力的平面內(nèi)分量。
[0065] 湍動能(TKE)。這個量是對與湍流中的漩渦相關(guān)聯(lián)的湍流強(qiáng)度的測量，且通過所測 量的均方根速度波動表征。TKE可以由動能標(biāo)準(zhǔn)化。
[0066]獲取:根據(jù)計(jì)算固體動力學(xué)分析得到的對血管壁和斑塊生物力學(xué)特性的一個或多 個估計(jì)。這個實(shí)施方案中的估計(jì)可以包括:模擬條件(脈動流或穩(wěn)定流）（休息、運(yùn)動(通過改 變心輸出量程度實(shí)現(xiàn)的低級/中級/高級）、和/或充血;從文獻(xiàn)數(shù)據(jù)和/或圖像特性得到的血 管壁和斑塊的生物力學(xué)材料性質(zhì)（例如，線性彈性、非線性彈性、粘彈性本構(gòu)模型，密度，可 壓縮或不可壓縮的材料行為，和/或最終材料強(qiáng)度；以及生物力學(xué)應(yīng)力和應(yīng)變(例如，最大或 平均周期壁和斑塊應(yīng)力、最大或平均循環(huán)壁和斑塊應(yīng)變，和/或交變應(yīng)力和應(yīng)變）。
[0067] 獲?。褐荚陬A(yù)測易損性的罪犯病變處的斑塊位置?？梢酝ㄟ^使用CT和其它成像模 態(tài)(包括血管內(nèi)超聲或光學(xué)相干斷層掃描)來確定斑塊位置。
[0068] 步驟422因此可以包括確定各種患者特定幾何模型中的存在關(guān)于斑塊易損性的信 息的每個位置。因此，步驟424可以包括為含有患者的生理或表型參數(shù)的數(shù)值描述以及局部 幾何結(jié)構(gòu)和生物物理血流動力學(xué)特性的描述的每個位置創(chuàng)建特征向量。具體地說，特征向 量可以含有：
[0069] 收縮壓和舒張壓
[0070] 心率
[0071 ] 血液性質(zhì)，包括：血漿、紅血球（紅細(xì)胞）、血細(xì)胞比容、白血球（白細(xì)胞）和血小板 (凝血細(xì)胞）、粘度、屈服應(yīng)力
[0072]患者年齡、性別、身高、體重
[0073] 生活方式特性:當(dāng)前藥物/藥品存在或不存在
[0074] CAD的一般風(fēng)險因子，諸如：吸煙狀態(tài)、糖尿病、高血壓、血脂水平(例如，低密度脂 蛋白（LDL)膽固醇(LDL-C)水平）、飲食習(xí)慣、家族史、體力活動、性生活、體重(腹部肥胖）、膽 固醇，和/或壓力狀態(tài)(例如，抑郁、焦慮或悲痛）
[0075]生物標(biāo)志物，諸如:補(bǔ)體反應(yīng)蛋白（CRP)、纖維蛋白原、WBC(白血球）、基質(zhì)金屬蛋白 酶（例如，MMP-9、MMP-3多態(tài)性）、IL-6、IL-18和TCT-(細(xì)胞因子）、循環(huán)可溶性CD40配體 (SCD40L)、血管鈣化標(biāo)志物(例如，骨質(zhì)疏松癥）。
[0076]主動脈和瓣膜中的鈣量 [0077]主動脈瘤的存在 [0078]瓣膜性心臟病的存在
[0079] 外周性疾病的存在
[0080] 心外膜脂肪體積 [0081 ]心臟功能(射血分?jǐn)?shù)）
[0082] 主動脈幾何結(jié)構(gòu)的特性，例如沿著升主動脈和降主動脈的橫截面積曲線，和/或主 動脈的表面積和體積
[0083] SYNTAX 積分
[0084] 冠狀動脈病變特性，例如最小管腔面積、最小管腔直徑、病變處的狹窄程度(直徑/ 面積狹窄百分比），例如通過使用傅里葉平滑和核回歸確定虛擬參考區(qū)域輪廓，和/或使用 沿著血管中心線的虛擬參考區(qū)域輪廓計(jì)算病變狹窄百分比；狹窄病變位置，諸如通過計(jì)算 從主小孔至病變開始處或中心的距離（中心線的參數(shù)弧長）；狹窄病變的長度，諸如通過計(jì) 算距離橫截面積已恢復(fù)的狹窄病變的近端和遠(yuǎn)端位置;和/或橫截面管腔邊界的不規(guī)則性 (或圓度）。
[0085] 病變處的冠狀動脈管腔強(qiáng)度特性，例如基于沿著中心線的強(qiáng)度改變(線性擬合的 強(qiáng)度變化的斜率）
[0086] 病變處的冠狀動脈幾何結(jié)構(gòu)的表面特性，例如基于幾何結(jié)構(gòu)的3-D表面曲率(高斯 值、最大值、最小值、平均值），例如基于病變處的冠狀動脈中心線(拓?fù)洌┑奶匦裕?br>[0087]-冠狀動脈中心線的曲率(彎曲度）
[0088] 計(jì)算弗雷內(nèi)曲率
[0089]
:其中P是通過至開始點(diǎn)的累積弧長參數(shù)化的中心線坐標(biāo)
[0090] 計(jì)算沿著中心線點(diǎn)的外接圓的半徑的倒數(shù)
[0091] -冠狀動脈中心線的彎曲度(非平面性）
[0092] 計(jì)算弟雷內(nèi)扭矩
[0093]
其中P是中心線的坐標(biāo)
[0094] 冠狀動脈變形的特性(可能涉及多相CCTA(例如，收縮和舒張））：冠狀動脈在心動 周期內(nèi)的擴(kuò)張性;心動周期內(nèi)的分叉角改變;和/或心動周期內(nèi)的曲率改變
[0095] 現(xiàn)有斑塊的特性:斑塊沿著中心線的位置(與最近的上游分叉點(diǎn)的距離，和/或斑 塊位于分叉處的情況下冠狀動脈分支的分叉角），惡性斑塊特性(正性重構(gòu)的存在、低衰減 斑塊的存在，和/或點(diǎn)狀鈣化的存在）、斑塊負(fù)荷(厚度、面積和/或體積）、餐巾環(huán)的存在、斑 塊強(qiáng)度、斑塊類型（鈣化的、非鈣化的）、從斑塊位置到小孔的距離(LM或RCA)，和/或從斑塊 位置到最近的下游/上游分叉的距離。
[0096]從計(jì)算流動動力學(xué)或無創(chuàng)測量得到的冠狀動脈血流動力學(xué)的特性:為了獲得血液 的瞬態(tài)特性，通過使用下游血管的集總參數(shù)冠狀動脈血管模型、耦合了集總參數(shù)心臟模型 和閉環(huán)模型的流入邊界條件來執(zhí)行脈動流模擬，以描述由在心動周期期間心臟與動脈系統(tǒng) 之間的交互產(chǎn)生的心肌內(nèi)壓變化。
[0097] 所測量的FFR [0098]壓力梯度
[0099] FFRct
[0100] 最大、周期和平均壁剪應(yīng)力
[0101] 湍動能
[0102] 局部流速
[0103] 從計(jì)算固體動力學(xué)得到的壁和斑塊生物力學(xué)的特性:斑塊的平均、最大和交變應(yīng) 力和應(yīng)變，和/或最終應(yīng)力和強(qiáng)度
[01 04] -旦在步驟424中完成了特征向量創(chuàng)建，步驟426就可以包括使特征向量與同一位 置的斑塊易損性的可用模型相關(guān)聯(lián)。此類模型可以包括代理易損特征模型?？梢栽谕ㄟ^無 創(chuàng)成像(諸如〇CT、NIRS或VH-IVUS)獲取心臟圖像之時獲得以下代理易損特征：
[0105] 薄帽纖維粥樣斑塊(TCFA)〈65微米 [0106] 大的壞死核心
[0107] a.斑塊面積的25 %
[0108] b.圓周>120度
[0109] c.長2-22mm
[0110] 斑點(diǎn)型鈣化
[0111] 巨噬細(xì)胞
[0112] 作為步驟426的一部分，在特征向量與模型之間建立的關(guān)聯(lián)可以允許辨識各種因 子的趨勢、相似性和/或分組，它們可以指示特定點(diǎn)的斑塊易損性或MI事件的可能性或存 在。在一個實(shí)施方案中，步驟426可以包括將關(guān)聯(lián)量化為特征權(quán)重，使得可以將在心臟風(fēng)險 中起作用的各種因子之間的關(guān)系作為預(yù)測傳回。換句話說，預(yù)測系統(tǒng)可以指派或組合特征 向量與權(quán)重。預(yù)測系統(tǒng)的培訓(xùn)方面的一部分可以包括持續(xù)地調(diào)整特征權(quán)重以實(shí)現(xiàn)較高的預(yù) 測準(zhǔn)確度。因此，步驟426可以包括培訓(xùn)機(jī)器學(xué)習(xí)算法(例如，線性SVM)學(xué)習(xí)關(guān)聯(lián)和/或特征 權(quán)重，以便預(yù)測模型上的各點(diǎn)處的斑塊易損性或MI事件的存在。
[0113] 接著，對于步驟428,可以持續(xù)地將基于機(jī)器學(xué)習(xí)算法的預(yù)測系統(tǒng)的結(jié)果(例如，特 征權(quán)重)保存為數(shù)字表示(例如，諸如計(jì)算機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)、DSP、服務(wù)器等計(jì)算裝置的存儲 器或數(shù)字存儲裝置(例如，硬盤驅(qū)動器、網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動器））。步驟428可以包括在收集更多患者特 定模型和建構(gòu)更多特征向量時持續(xù)地更新特征權(quán)重。因此，步驟428允許預(yù)測系統(tǒng)持續(xù)地從 所獲取的患者特定模型并入特征輸入。
[0114] 預(yù)測系統(tǒng)的示例性應(yīng)用
[0115] 對于目標(biāo)患者，示例性方法可以包括獲取患者的升主動脈、冠狀動脈樹、心肌、瓣 膜和腔室的幾何結(jié)構(gòu)的患者特定模型的數(shù)字表示(例如，存儲器或數(shù)字存儲裝置(例如，硬 盤驅(qū)動器、網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動器））。可以將這個幾何結(jié)構(gòu)表示為空間中的點(diǎn)的列表(可能具有每一點(diǎn) 的相鄰點(diǎn)的列表），其中可以將空間映射至點(diǎn)之間的空間單元(例如，毫米）?？梢酝ㄟ^在心 動周期的舒張期結(jié)束時對患者執(zhí)行心臟CT成像來得到這個模型。接著，可以手動地或自動 地分割這個圖像以識別屬于冠狀動脈的主動脈和管腔的體素。一旦識別了體素，就可以得 到(例如，使用移動立方體法)幾何模型。產(chǎn)生幾何結(jié)構(gòu)的患者特定模型的過程可以與培訓(xùn) 模式中的相同?？梢栽谂嘤?xùn)模式期間獲得患者的生理和表型參數(shù)的列表。
[0116] 對于患者特定幾何模型中的每個點(diǎn)，示例性方法可以包括為該點(diǎn)創(chuàng)建特征向量， 所述特征向量包括該點(diǎn)處的幾何結(jié)構(gòu)和生物物理血流動力學(xué)和壁和斑塊生物力學(xué)特性的 數(shù)值描述，以及對患者的生理或表型參數(shù)的估計(jì)。這些特征可以與培訓(xùn)模式中使用的量相 同。
[0117] 示例性方法可以包括使用在培訓(xùn)模式中產(chǎn)生的機(jī)器學(xué)習(xí)算法的所保存結(jié)果（例 如，特征權(quán)重)來產(chǎn)生對患者特定幾何模型中的病變處的斑塊破裂或MI事件的概率的估計(jì)。 可以使用與培訓(xùn)模式中所使用的相同的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)來產(chǎn)生這些估計(jì)。示例性方法可以包 括將病變的斑塊易損性(破裂)或MI事件的所預(yù)測的概率保存為數(shù)字表示(例如，諸如計(jì)算 機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)、DSP、服務(wù)器等計(jì)算裝置的存儲器或數(shù)字存儲裝置(例如，硬盤驅(qū)動器、網(wǎng) 絡(luò)驅(qū)動器）），以及將患者特定風(fēng)險因子傳達(dá)給健康護(hù)理提供者。
[0118] 圖5A是用于醫(yī)療方案和生活方式管理的示例性方法500的框圖。圖5A的方法可以 由服務(wù)器系統(tǒng)106基于經(jīng)由電子網(wǎng)絡(luò)100從醫(yī)師102和/或第三方提供者104接收到的信息、 圖像和數(shù)據(jù)來執(zhí)行。在一個實(shí)施方案中，圖5A可以是從方法400和420形成的心臟風(fēng)險的理 解的延伸。舉例來說，方法500可以確定各種醫(yī)學(xué)療法或治療和/或生活方式改變對降低心 臟風(fēng)險的影響。更具體地說，方法500可以涉及確定醫(yī)學(xué)療法或生活方式改變對心臟風(fēng)險預(yù) 測中所使用的特征的影響。如圖5A所示，方法500可以首先包括檢索方法400中用以預(yù)測心 臟風(fēng)險預(yù)測的特征(步驟502)。在步驟504中，可以確定各種醫(yī)學(xué)療法、協(xié)議和/或生活方式 改變。舉例來說，醫(yī)學(xué)療法可以包括用于局部缺血管理的抗局部缺血藥品、抗血小板劑，和/ 或用于事件預(yù)防的降脂劑等?？咕植咳毖幤房梢园ㄏ跛猁}、受體阻滯劑(例如，美托 洛爾、畢索洛爾、阿替洛爾等）、伊伐布雷定等。示例性抗血小板劑可以包括低劑量的阿司匹 林，而降脂劑可以包括他汀類藥物治療。生活方式改變可以包括:停止吸煙、飲食控制、體力 活動和/或性生活、體重管理、動脈高血壓管理，和壓力管理。
[0119] 步驟506可以包括確定給定醫(yī)學(xué)療法、協(xié)議或生活方式改變對所計(jì)算的斑塊易損 性預(yù)測中所使用的特征的影響。舉例來說，改變生活方式和控制風(fēng)險因子的影響可以如下： [0 120] 停止吸煙：可以使收縮壓下降3.5+/-1. ImmHg且使舒張壓下降1.9+/-〇.7mmHg，并 使心率減少7.3+/-1.0次/分[18]。
[0121]飲食控制:N-3多不飽和脂肪酸(PUFA)消耗(例如，來自富含脂肪的魚)可以減少甘 油三酸脂;且下降的甘油三酸脂水平可以使血液粘度降低2%。
[0122] 體力活動：定期體力活動可以使血壓下降3mmHg;定期體力活動可以引起斑塊消 退。
[0123] 性生活：性生活與收縮BP中的運(yùn)動負(fù)荷的75%相關(guān)聯(lián)；定期的性生活可以使血壓 下降2mmHg〇
[0124] 體重管理:肥胖者體重減小可以使BP下降10%且使血液粘度降低2%。
[0125] 動脈高血壓管理:收縮壓下降10_12mmHg且舒張壓下降5_6mmHg可以使冠心病減少 16%〇
[0126] 壓力管理:減輕抑郁、焦慮和悲痛可以使癥狀減輕，從而導(dǎo)致HR和血壓下降10%。
[0127] 用于局部缺血管理的抗局部缺血藥品的影響可以包括：
[0128] 硝酸鹽:舌下含服硝酸甘油(GTN)膠囊使心外膜冠狀動脈直徑增大5%，且硝酸異 山梨酯（ISDN)使心外膜冠狀動脈直徑增大13%。
[0129] β-受體阻滯劑(例如，美托洛爾、畢索洛爾、阿替洛爾）：使心率下降10%;使血壓下 降 10%〇
[0130] 伊伐布雷定:使心率減少8.1+/-11.6次/分
[0131] 與用于事件預(yù)防的抗血小板劑相關(guān)聯(lián)的影響可以是：低劑量阿司匹林;使血壓下 降20mmHg
[0132] 用于事件預(yù)防的降脂劑的影響可以包括:他汀類藥物治療使低密度脂蛋白（LDL) 膽固醇(LDL-C)水平下降且因此使血液粘度降低2%。
[0133] 步驟506可以包括確定對目標(biāo)患者(基于相應(yīng)患者特定模型）的特征(例如，來自特 征向量或與特征向量相關(guān))的影響。方法500因此可以確定給定醫(yī)療協(xié)議或生活方式改變對 所計(jì)算的斑塊易損性預(yù)測中所使用的特征的影響（步驟506)。方法500可以進(jìn)一步包括基于 一個或多個治療協(xié)議對風(fēng)險因子預(yù)測的影響而向醫(yī)師提供最佳治療協(xié)議(步驟508)。在一 個實(shí)施方案中，步驟508可以任選地包括產(chǎn)生各種治療協(xié)議的影響的呈現(xiàn)，使得醫(yī)師可以將 協(xié)議和基于協(xié)議的對特征的影響的預(yù)估進(jìn)行比較。步驟508的進(jìn)一步實(shí)施方案可以包括分 析多個治療協(xié)議和/或生活方式改變的組合影響，使得醫(yī)師可以提供可以包括一種以上療 法形式的治療方案。
[0134] 圖5B是示例性方法520的框圖，機(jī)器學(xué)習(xí)算法可以借助方法520確定各種醫(yī)學(xué)治療 和/或生活方式改變對特征的影響。圖5B的方法可以由服務(wù)器系統(tǒng)106基于經(jīng)由電子網(wǎng)絡(luò) 100從醫(yī)師102和/或第三方提供者104接收到的信息、圖像和數(shù)據(jù)來執(zhí)行?；旧?，方法520 更詳細(xì)地描述方法500的步驟506的一個實(shí)施方案。在一個實(shí)施方案中，用于指導(dǎo)醫(yī)學(xué)療法 的方法500可以使用在圖4B的方法中創(chuàng)建的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的心臟風(fēng)險預(yù)測器，并通過經(jīng)由 醫(yī)學(xué)療法和生活方式改變評估患者特定的心臟成像模型而添加額外的一層基于機(jī)器的學(xué) 習(xí)。因此，方法520可以有助于(例如)使用更新的特征和培訓(xùn)的機(jī)器學(xué)習(xí)算法來預(yù)測斑塊破 裂風(fēng)險的概率。
[0135] 舉例來說，方法520可以包括采用反映培訓(xùn)心臟風(fēng)險預(yù)測系統(tǒng)的方法420中所使用 的患者特定模型的幾何結(jié)構(gòu)的患者特定模型，包括患者的生理和表型參數(shù)的列表(例如，在 心臟事件預(yù)測器的培訓(xùn)模式期間獲得）。換句話說，方法520中所使用的患者特定模型可以 包括每個患者相應(yīng)的升主動脈、冠狀動脈樹、心肌、瓣膜和腔室的幾何結(jié)構(gòu)。
[0136] 對于每個患者特定幾何模型中的每個點(diǎn)，方法520可以包括每一點(diǎn)的特征向量，所 述特征向量包括該點(diǎn)處的幾何結(jié)構(gòu)和生物物理血流動力學(xué)和生物力學(xué)特性的數(shù)值描述，以 及對患者的生理或表型參數(shù)的估計(jì)。這些特征可以與心臟風(fēng)險預(yù)測系統(tǒng)的培訓(xùn)模式中所使 用的量相同。
[0137] 步驟522可以包括虛擬地調(diào)整特征集合以模擬醫(yī)學(xué)療法或生活方式改變對患者特 定模型的應(yīng)用。接著在步驟524中，方法520可以根據(jù)調(diào)整估計(jì)心臟風(fēng)險的概率。在一個實(shí)施 方案中，步驟524可以依賴于培訓(xùn)模式中所產(chǎn)生的機(jī)器學(xué)習(xí)算法的所保存結(jié)果(例如，特征 權(quán)重)來產(chǎn)生概率的估計(jì)?？梢允褂门c心臟事件預(yù)測器的培訓(xùn)模式中所使用的相同的機(jī)器 學(xué)習(xí)算法來產(chǎn)生這些估計(jì)。舉例來說，如果選擇β-受體阻滯劑(例如，美托洛爾、畢索洛爾、 阿替洛爾）以進(jìn)行醫(yī)學(xué)療法，那么算法可以更新以下特征：將血壓降低10%且將心率降低 10%和/或更新冠狀動脈血流模擬的邊界條件并提取新的血流動力學(xué)以及壁和斑塊生物力 學(xué)特征。
[0138] 基于所述估計(jì)，步驟526可以包括將對各種所應(yīng)用的協(xié)議和改變的估計(jì)進(jìn)行比較。 在一個實(shí)施方案中，步驟526可以包括在給定特征和/或特征向量的各種組合的情況下特定 地將第二機(jī)器學(xué)習(xí)算法應(yīng)用于治療的影響。舉例來說，這個第二機(jī)器學(xué)習(xí)算法可以是用于 心臟風(fēng)險的第一機(jī)器學(xué)習(xí)算法的擴(kuò)展。在另一實(shí)例中，第二機(jī)器學(xué)習(xí)算法可以是單獨(dú)的獨(dú) 立實(shí)體。在這種情況下，上面建構(gòu)了機(jī)器學(xué)習(xí)算法的模型可以是獨(dú)立的和/或重疊的。
[0139] 步驟528可以包括基于步驟526中的比較確定最佳治療和/或生活方式改變。最佳 治療可以僅僅基于最佳治療和/或生活方式改變對特征的影響。在進(jìn)一步實(shí)施方案中，最佳 治療可以將患者特定因子考慮在內(nèi)。舉例來說，步驟528可以包括確定患者的地理位置以及 根據(jù)位置確定最佳治療。舉例來說，生活在海灘附近的患者的最佳生活方式改變可以涉及 游泳，但這個建議對于內(nèi)陸患者可能并非最佳的。最佳治療可以進(jìn)一步考慮其它患者治療。 舉例來說，基于改變對患者因子的影響，跑步或步行可以是最適合于患者的生活方式改變。 然而，對于最近膝蓋受傷的患者來說采用此改變可能并不實(shí)際。步驟528因此可以相對于患 者的特定狀況創(chuàng)建最佳治療。步驟528可以進(jìn)一步包括將病變的斑塊易損性(破裂）的所預(yù) 測的概率保存至給定醫(yī)學(xué)療法下的數(shù)字表示(例如，諸如計(jì)算機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)、DSP、服務(wù) 器等計(jì)算裝置的存儲器或數(shù)字存儲裝置(例如，硬盤驅(qū)動器、網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動器））。關(guān)于方法500的 步驟508,步驟508可以包括向醫(yī)生輸出一個或多個治療協(xié)議對風(fēng)險因子預(yù)測的影響以及基 于步驟528中確定的所預(yù)測的斑塊易損性提議最佳治療協(xié)議。
[0140] 通過考慮本文中公開的本發(fā)明的說明書和實(shí)踐，本發(fā)明的其它實(shí)施方案對于本領(lǐng) 域技術(shù)人員來說將為顯而易見的。旨在將說明書和實(shí)例僅看作示例性的，而本發(fā)明的真實(shí) 范圍和精神由隨附權(quán)利要求指定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于根據(jù)患者特定的解剖圖像數(shù)據(jù)報(bào)告冠狀動脈斑塊易損性的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的 方法，所述方法包括： 獲取患者的血管系統(tǒng)的至少一部分的解剖圖像數(shù)據(jù)； 使用處理器對所述解剖圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行一個或多個圖像特性分析、幾何分析、計(jì)算流體 動力學(xué)分析，和結(jié)構(gòu)力學(xué)分析； 使用所述處理器預(yù)測所述患者的血管系統(tǒng)中存在的冠狀動脈斑塊易損性，其中預(yù)測所 述冠狀動脈斑塊易損性包括基于對所述解剖圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行的所述一個或多個圖像特性分 析、幾何分析、計(jì)算流體動力學(xué)分析和結(jié)構(gòu)力學(xué)分析的結(jié)果計(jì)算惡性斑塊特性；以及 使用所述處理器報(bào)告所述所計(jì)算的惡性斑塊特性。2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中： 計(jì)算所述惡性斑塊特性包括確定與所述惡性斑塊特性相關(guān)聯(lián)的一個或多個度量；以及 使用處理器執(zhí)行與所述惡性斑塊特性相關(guān)聯(lián)的所述一個或多個度量的計(jì)算。3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其進(jìn)一步包括： 確定與所述一個或多個度量相關(guān)聯(lián)的一個或多個閾值，其中所述所計(jì)算的惡性斑塊特 性的所述報(bào)告是基于與所述一個或多個度量相關(guān)聯(lián)的關(guān)于所述計(jì)算的所述一個或多個閾 值。4. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述一個或多個度量包括以下各項(xiàng)中的一個或多個： 正性重構(gòu)的存在、低衰減斑塊的存在，和點(diǎn)狀斑塊內(nèi)鈣化的存在。5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其進(jìn)一步包括： 基于所述解剖圖像數(shù)據(jù)識別患病段，其中所述患病段至少與狹窄程度、斑塊的存在或 其組合相關(guān)聯(lián)； 確定與所述患病段相關(guān)聯(lián)的橫截面積；以及 使用處理器基于所述橫截面積執(zhí)行計(jì)算以確定正性重構(gòu)指數(shù)。6. 如權(quán)利要求4所述的方法，其進(jìn)一步包括： 基于所述解剖圖像數(shù)據(jù)識別患病段，其中所述患病段與非鈣化斑塊相關(guān)聯(lián)； 確定與所述非鈣化斑塊相關(guān)聯(lián)的強(qiáng)度；以及 使用處理器執(zhí)行計(jì)算以確定與所述非鈣化斑塊相關(guān)聯(lián)的體積。7. 如權(quán)利要求4所述的方法，其進(jìn)一步包括： 基于所述解剖圖像數(shù)據(jù)識別患病段，其中所述患病段與鈣化斑塊相關(guān)聯(lián)； 確定與所述鈣化斑塊相關(guān)聯(lián)的一個或多個直徑；以及 使用處理器執(zhí)行計(jì)算以確定與所述鈣化斑塊相關(guān)聯(lián)的一個或多個直徑。8. 如權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括： 確定一個或多個風(fēng)險因子；以及 存儲所述一個或多個風(fēng)險因子、所述所計(jì)算的惡性斑塊特性或其組合以及所述解剖圖 像數(shù)據(jù)，其中一個或多個風(fēng)險因子、所述所計(jì)算的惡性斑塊特性或組合是可檢索的。9. 一種用于根據(jù)患者特定的解剖圖像數(shù)據(jù)報(bào)告冠狀動脈斑塊易損性的系統(tǒng)，所述系統(tǒng) 包括： 數(shù)據(jù)存儲裝置，其存儲用于根據(jù)患者特定的解剖圖像數(shù)據(jù)預(yù)測冠狀動脈斑塊易損性的 指令；以及 處理器，其被配置用來執(zhí)行所述指令以執(zhí)行一種方法，所述方法包括： 獲取患者的血管系統(tǒng)的至少一部分的解剖圖像數(shù)據(jù)； 使用處理器對所述解剖圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行一個或多個圖像特性分析、幾何分析、計(jì)算流體 動力學(xué)分析，和結(jié)構(gòu)力學(xué)分析； 使用所述處理器預(yù)測所述患者的血管系統(tǒng)中存在的冠狀動脈斑塊易損性，其中預(yù)測所 述冠狀動脈斑塊易損性包括基于對所述解剖圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行的所述一個或多個圖像特性分 析、幾何分析、計(jì)算流體動力學(xué)分析和結(jié)構(gòu)力學(xué)分析的結(jié)果計(jì)算惡性斑塊特性；以及 使用所述處理器報(bào)告所述所計(jì)算的惡性斑塊特性。10. 如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中至少一個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)被進(jìn)一步配置以用于： 通過確定與所述惡性斑塊特性相關(guān)聯(lián)的一個或多個度量來計(jì)算所述惡性斑塊特性；以 及 使用處理器執(zhí)行與所述惡性斑塊特性相關(guān)聯(lián)的所述一個或多個度量的計(jì)算。11. 如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)被進(jìn)一步配置以用于： 確定與所述一個或多個度量相關(guān)聯(lián)的一個或多個閾值，其中所述所計(jì)算的惡性斑塊特 性的所述報(bào)告是基于與所述一個或多個度量相關(guān)聯(lián)的關(guān)于所述計(jì)算的所述一個或多個閾 值。12. 如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述一個或多個度量包括以下各項(xiàng)中的一個或多 個:正性重構(gòu)的存在、低衰減斑塊的存在，和點(diǎn)狀斑塊內(nèi)鈣化的存在。13. 如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)被進(jìn)一步配置以用于： 基于所述解剖圖像數(shù)據(jù)識別患病段，其中所述患病段至少與狹窄程度、斑塊的存在或 其組合相關(guān)聯(lián)； 確定與所述患病段相關(guān)聯(lián)的橫截面積；以及 使用處理器基于所述橫截面積執(zhí)行計(jì)算以確定正性重構(gòu)指數(shù)。14. 如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)被進(jìn)一步配置以用于： 基于所述解剖圖像數(shù)據(jù)識別患病段，其中所述患病段與非鈣化斑塊相關(guān)聯(lián)； 確定與所述非鈣化斑塊相關(guān)聯(lián)的強(qiáng)度；以及 使用處理器執(zhí)行計(jì)算以確定與所述非鈣化斑塊相關(guān)聯(lián)的體積。15. 如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)被進(jìn)一步配置以用于： 基于所述解剖圖像數(shù)據(jù)識別患病段，其中所述患病段與鈣化斑塊相關(guān)聯(lián)； 確定與所述鈣化斑塊相關(guān)聯(lián)的一個或多個直徑；以及 使用處理器執(zhí)行計(jì)算以確定與所述鈣化斑塊相關(guān)聯(lián)的一個或多個直徑。16. 如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)被進(jìn)一步配置以用于： 確定一個或多個風(fēng)險因子；以及 存儲所述一個或多個風(fēng)險因子、所述所計(jì)算的惡性斑塊特性或其組合以及所述解剖圖 像數(shù)據(jù)，其中一個或多個風(fēng)險因子、所述所計(jì)算的惡性斑塊特性或組合是可檢索的。17. -種用于在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上使用的非暫時性計(jì)算機(jī)可讀媒體，所述計(jì)算機(jī)可讀媒體 含有用于執(zhí)行根據(jù)患者特定的解剖圖像數(shù)據(jù)報(bào)告冠狀動脈斑塊易損性的方法的計(jì)算機(jī)可 執(zhí)行編程指令，所述方法包括： 獲取患者的血管系統(tǒng)的至少一部分的解剖圖像數(shù)據(jù)； 使用處理器對所述解剖圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行一個或多個圖像特性分析、幾何分析、計(jì)算流體 動力學(xué)分析，和結(jié)構(gòu)力學(xué)分析； 使用所述處理器預(yù)測所述患者的血管系統(tǒng)中存在的冠狀動脈斑塊易損性，其中預(yù)測所 述冠狀動脈斑塊易損性包括基于對所述解剖圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行的所述一個或多個圖像特性分 析、幾何分析、計(jì)算流體動力學(xué)分析和結(jié)構(gòu)力學(xué)分析的結(jié)果計(jì)算惡性斑塊特性；以及 使用所述處理器報(bào)告所述所計(jì)算的惡性斑塊特性。18. 如權(quán)利要求17所述的非暫時性計(jì)算機(jī)可讀媒體，所述方法進(jìn)一步包括： 通過確定與所述惡性斑塊特性相關(guān)聯(lián)的一個或多個度量來計(jì)算所述惡性斑塊特性；以 及 使用處理器執(zhí)行與所述惡性斑塊特性相關(guān)聯(lián)的所述一個或多個度量的計(jì)算。19. 如權(quán)利要求18所述的非暫時性計(jì)算機(jī)可讀媒體，其中所述一個或多個度量包括以 下各項(xiàng)中的一個或多個:正性重構(gòu)的存在、低衰減斑塊的存在，和點(diǎn)狀斑塊內(nèi)鈣化的存在。20. 如權(quán)利要求17所述的非暫時性計(jì)算機(jī)可讀媒體，所述方法進(jìn)一步包括： 確定一個或多個風(fēng)險因子；以及 存儲所述一個或多個風(fēng)險因子、所述所計(jì)算的惡性斑塊特性或其組合以及所述解剖圖 像數(shù)據(jù)，其中一個或多個風(fēng)險因子、所述所計(jì)算的惡性斑塊特性或組合是可檢索的。
【文檔編號】G06T7/00GK106061387SQ201480069668
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2014年12月17日
【發(fā)明人】崔吉浩, 萊昂·格雷迪, 米希爾·沙普, 查爾斯·A·泰勒
【申請人】哈特弗羅公司