JP2020511262A - 機械学習に基づいて血管閉塞を評価する方法およびシステム - Google Patents
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Abstract
Description
CCTAの少なくとも1つの目的は、撮像中に心臓および/または冠動脈の解剖学的構造を増強するために、通常、前肘静脈への静脈内注射により外因性造影剤を注入することにより、心臓および冠動脈の解剖学的構造を識別することである。非特許文献10によると、造影剤注入のタイミングは、冠動脈システムが、冠動脈内腔と周囲の軟部組織を明確に区別するのに十分な造影剤を含むように、調整される。これにより、医師が、最適な画質と精度で、冠動脈狭窄と内腔狭窄を評価することが可能になる。前述のガイドラインは、適切な冠動脈の不透明化を確保するために、CCTA画像の取得は、通常、事前定義の解剖学的構造(ほとんどの場合、これは下行大動脈である)内で事前定義のしきい値減衰値に達すると、または増強後の特定の遅延時間が、上行大動脈内で最初に見えるまでを待って、開始される、と記載している。本発明者等は、さらに、上記の方法により、CCTAの取得が、心室心筋内のコントラストを増強させることを認識した。何故ならば、注入された造影剤は、一旦冠動脈に存在すると、より小さな世代の冠動脈にも配送され、それはそこから冠動脈の微小血管系を通過し、これにより、心筋の(微妙な)増強がもたらされるであろうからである。
・侵襲的FFR>0.9、「機能的に有意な狭窄は存在しない」
・侵襲的FFR0.7〜0.8、軽度の機能的に有意な狭窄が存在する」
・侵襲性FFR<0.7、「重度の機能的に有意な狭窄が存在する」
本出願は、米国仮出願の優先権を主張する。 2017年3月24日に出願された米国特許出願第62/476,382号(代理人整理番号PIE-018PROV)の優先権を主張する。
Claims (15)
- 血管閉塞の重症度を評価する方法であって、
a)標的臓器のコントラスト増強ボリューム画像データセットを取得するステップ、
b)前記ボリューム画像データセットの少なくとも一部を、前記標的臓器の壁領域に対応するデータセグメントにセグメント化するステップ、
c)前記標的臓器の壁領域による灌流経験の量を示す特徴を抽出するために、前記データセグメントを分析するステップ、
d)灌流臓器のトレーニングセットから導出された機能−灌流分類(FPC)モデルを取得するステップ、
e)前記抽出された特徴および前記FPCモデルに基づいて前記データセグメントを分類するステップ、および
f)前記特徴の分類に基づいて、血管閉塞の重症度を示す予測を出力として提供するステップ
を備える方法。 - 前記FPCモデルが、トレーニング特徴と、灌流臓器の前記トレーニングセットの対応する壁領域の血管灌流のベースライン量を示す参照流体力学パラメータとの関係を含み、そして
前記参照流体力学パラメータが、好ましくは、侵襲的冠血流予備量比測定値を含む、
請求項1に記載の方法。 - 前記特徴が、テクスチャおよび/または形態上の特徴であり、および/または
前記特徴が、畳み込みオートエンコーダ、ガウスフィルタ、経壁灌流比、ハラリック特徴、心筋の厚さ、または前記標的臓器の形状を使用して、決定されていて、および/または
前記臓器が前記心筋であり、かつ前記血管が前記冠状動脈であり、および/または
前記心筋が、教師なしの方法でいくつかのエンコードに圧縮され、前記エンコードが、ステップe)の分類のためにステップc)の特徴を抽出するデータセグメントとして分析され、および/または
出力される前記表示が、トレーニング血管閉塞に対する前記血管閉塞の重症度を示す、
請求項1または2に記載の方法。 - ステップe)の前記分類が、以下のパラメータ:冠動脈ツリーの解剖学、患者の人口統計情報、冠動脈石灰化、冠動脈プラーク、スペクトラル多重エネルギまたは光子計数、ECGパラメータ、心臓バイオマーカ、心臓の周囲または心臓内の脂肪組織、心筋の形状、等の1つ以上から選択される二次情報を利用する、
請求項1−3の何れか1項に記載の方法。 - ステップc)の分析が、各データセグメントについて、対応するデータセグメントから測定または抽出された複数の因子を備える特徴ベクトルを抽出することを含み、前記複数の因子が、前記対応する壁領域の性質を記述または特徴付ける、
請求項1−4の何れか1項に記載の方法。 - 前記FPCモデルが、コントラスト増強ボリューム画像データセットのデータベースと、前記コントラスト増強ボリューム画像データセットから抽出された関連するトレーニング特徴ベクトルとから取得され、前記トレーニング特徴ベクトルが既知のラベルを含み、そして
ステップe)の分類が、前記既知のラベルに基づいてトレーニングされた機械学習アルゴリズムを利用し、前記機械学習アルゴリズムが、前記特徴に基づいて前記データセグメントを分類する、
請求項1−5の何れか1項に記載の方法。 - 前記トレーニングセットの前記臓器の前記コントラスト増強ボリューム画像データセットと前記臓器に灌流する血管に関連する参照流体力学パラメータとから、灌流臓器の前記トレーニングセットのトレーニング特徴を分類する前記FPCモデルを形成するトレーニングフェーズを実装するステップを、さらに、備え、
前記トレーニングフェーズが、
i)前記トレーニングセット内に各前記臓器のコントラスト増強ボリューム画像データセットを提供するステップ、
ii)前記トレーニングセットの前記臓器をセグメント化するステップ、
iii)前記トレーニングセットの前記臓器の壁領域による灌流経験の量を示すトレーニング特徴を抽出するために、前記データセグメントを分析するステップ、および
iv)前記FPCモデルを形成するために、灌流臓器の前記トレーニングセットの対応する領域の血管灌流のベースライン量を示す参照流体力学パラメータに対するトレーニングセットの臓器のトレーニング特徴を分類するステップ
を備える、
請求項1−6の何れか1項に記載の方法。 - ステップc)の前記分析が、ステップe)の前記分類を実行する前に、抽出された特徴をクラスタ化する、および/または
ステップiii)の前記分析が、ステップiv)の前記分類を実行する前に、抽出されたトレーニング特徴をクラスタ化する、
請求項1または7に記載の方法。 - ステップc)の前記分析が、因子のシリーズを備える特徴ベクトルを抽出し、各前記因子が、複数のクラスタにわたる対象の特性の変動量を表す値を有し、および/または
ステップc)の前記分析が、因子のシリーズを含む特徴ベクトルを抽出し、各前記因子が、前記左心室心筋の複数のセグメントにわたる関心のある特性の強度を表し、および/または
ステップc)の前記分析が、因子のシリーズを備える特徴ベクトルを抽出し、前記因子の前記シリーズのサブセットが、セグメント内の強度を表し、そして前記因子の前記シリーズの別のサブセットが、心筋量、最小心筋厚、および/または最大心筋厚を表す、
請求項1−8の何れか1項に記載の方法。 - 血管閉塞の重症度の評価に関連してトレーニング特徴を分類する機能−灌流分類(FPC)モデルを形成する方法であって、
a)トレーニング用の灌流臓器のコントラスト増強ボリューム画像データセットを取得するステップ、
b)前記ボリューム画像データセットの少なくとも一部を、前記トレーニング用の灌流臓器の壁領域に対応するデータセグメントにセグメント化するステップ、
c)前記トレーニング用の灌流臓器の壁領域による灌流経験量を示すトレーニング特徴を抽出するために、前記データセグメントを分析するステップ、
d)前記FPCモデルを形成するために、前記トレーニング用の灌流臓器の対応する領域に対する血管灌流のベースライン量を示す参照流体力学パラメータに関連して、トレーニング灌流臓器のトレーニング特徴を分類するステップ、
を備える方法。 - ステップc)の前記分析が、ステップd)の前記分類を実行する前に、トレーニング特徴を抽出する、
請求項10に記載の方法。 - 血管閉塞の重症度を評価するためのシステムであって、
標的臓器のコントラスト増強ボリューム画像データセットを格納するように構成されているメモリと、
前記メモリに格納されているプログラム命令を実行するときに、
a)前記ボリューム画像データセットの少なくとも一部を、前記標的臓器の壁領域に対応するデータセグメントにセグメント化し、
b)前記データセグメントを分析して、前記標的臓器の壁領域による灌流経験の量を示す特徴を抽出し、
c)灌流臓器のトレーニングセットから導出された特徴−灌流分類(FPC)モデルを取得し、
d)前記抽出された特徴および前記FPCモデルに基づいて、前記データセグメントを分類し、そして
e)前記特徴の前記分類に基づいて血管閉塞の重症度を示す予測を、出力として提供する、
ように構成されている1つ以上のプロセッサとを
備えるシステム。 - 前記FPCモデルが、トレーニング特徴と灌流臓器のぜトレーニングセットの対応する領域の血管灌流のベースライン量を示す参照流体力学パラメータとの関係を含み、そして
前記参照流体力学パラメータが、好ましくは、侵襲的冠血流予備量比測定値を備える、
請求項12に記載のシステム。 - 前記特徴が、畳み込みオートエンコーダ、ガウスフィルタ、経壁灌流比、ハラリック特徴、心筋の厚さまたは前記標的臓器の形状を使用して決定され、および/または
前記臓器が心筋であり、前記血管が冠状動脈であり、および/または
前記心筋が、教師なしの方法でいくつかのエンコードに圧縮され、前記エンコードが、ステップe)の前記分類のためにステップc)の特徴を抽出するデータセグメントとして分析され、および/または
前記1つ以上のプロセッサが、二次情報を利用してステップd)の分類を実行するように構成されていえ、前記二次情報が、以下のパラメータ:冠動脈ツリーの解剖学、前記患者の人口統計情報、冠動脈石灰化、冠動脈プラーク、スペクトラルマルチエネルギまたは光子計数、ECGパラメータ、心臓バイオマーカ、前記心臓の周囲または前記心臓内の脂肪組織、心筋の形状、等の内の1つ以上から選択される、
請求項12または13に記載のシステム。 - 前記1つまたは複数のプロセッサが、各前記データセグメントに対して、前記対応するデータセグメントから測定または抽出された複数の因子を備える特徴ベクトルを抽出することにより、ステップb)の前記分析を実行するように構成されていて、前記複数の因子が前記対応する地域の性質を記述または特徴付けていて、および/または
前記1つ以上のプロセッサが、因子のシリーズを備える特徴ベクトルを抽出することにより、ステップb)の前記分析を実行するように構成されていて、各前記因子が、複数のクラスタにわたり関心のある特性の変動量を表す値を有し、および/または
前記1つ以上のプロセッサが、因子のシリーズを備える特徴ベクトルを抽出することによりステップb)の前記分析を実行するように構成されていて、各前記因子が、前記左心室心筋の複数のセグメントにわたり関心のある特性の強度を表していて、および/または
前記1つまたは複数のプロセッサが、因子のシリーズを含む特徴ベクトルを抽出することにより、ステップb)の分析を実行するように構成されていて、因子のシリーズのサブセットが、セグメント内の強度を表し、そして前記因子の前記シリーズの別のサブセットが、心筋量、最小心筋厚および/または最大心筋厚さを示す、
請求項12−14の何れか1項に記載のシステム。
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