一種基于圖像信息的缺血性腦卒中治療監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及醫(yī)療器械研究領(lǐng)域的一種監(jiān)測裝置，尤其涉及一種基于圖像信息的缺 血性腦卒中治療監(jiān)測輔助系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在中國，腦卒中不僅發(fā)病率高，而且死亡率和致殘率都很高，其中又以缺血性腦卒 中最為常見(約占總數(shù)的60 %~80 % )，鑒于目前腦卒中治療的現(xiàn)狀，《中國急性缺血性腦卒 中診治指南2010》指出針對缺血性腦卒中的處理需要強(qiáng)調(diào)早期診斷、早期治療、早期康復(fù)和 早期預(yù)防再發(fā)，這一過程需要對缺血性腦卒中治療過程進(jìn)行監(jiān)測并對治療效果進(jìn)行評估。 單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層成像(SPECT)進(jìn)行腦血流灌注顯像，因其良好的靈敏度，對于進(jìn)行腦 卒中的診斷和治療監(jiān)測有著重要的臨床價(jià)值。近年來，越來越多的文獻(xiàn)報(bào)道了SPECT腦血流 灌注顯像在腦卒中治療監(jiān)測中的應(yīng)用，而通常采用的是目測法或手工勾畫感興趣區(qū)定量分 析的方法對腦血流灌注圖像進(jìn)行判讀，給出相應(yīng)的治療監(jiān)測的定性描述結(jié)果。由此可見，目 前的基于腦血流灌注顯像的腦卒中治療監(jiān)測方法還很粗糙，目測法無法定量地給出治療效 果的評估，而手工勾畫感興趣區(qū)的方法具有較強(qiáng)的主觀性，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且難以多次重復(fù)，可 獲取的定量參數(shù)有限，無法充分利用圖像信息。在腦卒中治療過程中，治療監(jiān)測是關(guān)乎生命 和生存質(zhì)量的問題，提高基于腦血流灌注顯像對缺血性腦卒中治療監(jiān)測的效用，在臨床應(yīng) 用上有著重大的意義。
[0003] 綜上所述，本申請發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本申請發(fā)明技術(shù)方案的過程中，將現(xiàn)有方案存在 的技術(shù)缺陷描述如下：
[0004] 現(xiàn)有基于隨訪信息的治療監(jiān)測方法存在所需時(shí)間長，信息收集不便，量表打分不 客觀等問題。而采用基于腦血流灌注顯像的缺血性腦卒中治療監(jiān)測方法，雖然一定程度上 提高了治療監(jiān)測的客觀性，但仍然存在效率較低，準(zhǔn)確率不穩(wěn)定，無法給出治療效果的定量 評估或定量評估參數(shù)單一，圖像信息利用不充分等技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本申請?zhí)峁┝艘环N基于圖像信息的缺血性腦卒中 治療監(jiān)測系統(tǒng)，充分利用圖像信息，解決現(xiàn)有的采用SPECT腦血流灌注顯像進(jìn)行缺血性腦卒 中治療監(jiān)測時(shí)存在的效率較低，準(zhǔn)確率不穩(wěn)定，無法給出定量地給出治療效果的定量評估 或定量評估參數(shù)單一等一系列技術(shù)問題。本系統(tǒng)能夠?yàn)榕R床醫(yī)生閱片提供給更多的定量信 息，從而更有效得解讀用于缺血性腦卒中治療監(jiān)測的腦血流灌注圖像;實(shí)現(xiàn)了定量參數(shù)計(jì) 算，并結(jié)合專家臨床經(jīng)驗(yàn)給出立足定量參數(shù)的治療效果評判規(guī)則。使用本系統(tǒng)進(jìn)行缺血性 腦卒中治療監(jiān)測更加客觀，具有良好的實(shí)用價(jià)值，效率和準(zhǔn)確率較高，還可以作為療效評估 的輔助決策系統(tǒng)使用。
[0006] 本申請?zhí)峁┝艘环N基于圖像信息的缺血性腦卒中治療監(jiān)測輔助系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包 括如下三個(gè)模塊：
[0007] 臨床圖像處理模塊，所述臨床圖像處理模塊用于實(shí)現(xiàn)臨床圖像的導(dǎo)入、保存、格式 轉(zhuǎn)換、分組以及圖像標(biāo)準(zhǔn)化處理以及生成標(biāo)準(zhǔn)腦血流灌注模板的功能；
[0008] 治療前后圖像分析模塊，所述治療前后圖像分析模塊用于實(shí)現(xiàn)對臨床治療前后腦 血流灌注時(shí)序圖像進(jìn)行對比分析并計(jì)算獲得定量參數(shù)用于療效評估；
[0009] 治療監(jiān)測模塊，所述治療監(jiān)測模塊用于選擇定量參數(shù)，建立與傳統(tǒng)臨床評定的恢 復(fù)水平的關(guān)系，生成療效評估的專家評判模型，實(shí)現(xiàn)對缺血性腦卒中的治療過程進(jìn)行監(jiān)測。
[0010] 其中，臨床圖像處理模塊具體包括：
[0011] 圖像存儲(chǔ)子模塊，所述圖像存儲(chǔ)子模塊用于實(shí)現(xiàn)臨床SPECT/CT腦血流灌注圖像導(dǎo) 入、保存和圖像格式(包括DICOM、Rawdata、Analy Ze及NIFTI格式)相互轉(zhuǎn)換;此外，該子模塊 還具備圖像分組功能，可以將導(dǎo)入的圖像根據(jù)臨床需求進(jìn)行分組(例如，根據(jù)不同治療方案 進(jìn)行分組）。
[0012] 圖像處理子模塊，所述圖像處理子模塊用于進(jìn)行圖像配準(zhǔn)、數(shù)值歸一化、空間規(guī)范 化處理；
[0013] 模板生成子模塊，所述模板生成子模塊用于生成自定義標(biāo)準(zhǔn)腦血流灌注模板。
[0014] 步驟1:首先調(diào)用圖像處理子模塊導(dǎo)入若干例腦血流灌注圖像(通常需要大于5例 樣本），將這些圖像分成一組，并進(jìn)行數(shù)值歸一化、空間規(guī)范化處理，得到標(biāo)準(zhǔn)化圖像；
[0015] 步驟2:對這些標(biāo)準(zhǔn)化圖像進(jìn)行群組逐像素統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算各對應(yīng)位置上像素點(diǎn)像 素值的均值和方差，而后將均值和方差重新賦給標(biāo)準(zhǔn)圖像空間上的相應(yīng)像素點(diǎn)，從而得到 所需的腦血流灌注圖像模板，該模板可分解為一個(gè)平均值模板和一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差模板；
[0016] 步驟3:根據(jù)所選樣本圖像的不同編組方式，可以生成正常人群或者特定疾病的腦 血流灌注模板。
[0017] 其中，所述治療前后圖像分析模塊具體包括：
[0018] 缺血區(qū)定位子模塊，所述缺血區(qū)定位子模塊用于對臨床圖像與正常圖像模板進(jìn)行 比較確定缺血區(qū)域，并根據(jù)相應(yīng)的腦地圖自動(dòng)獲取缺血區(qū)域在大腦的定位。該子模塊的具 體實(shí)現(xiàn)步驟如下：
[0019] 首先，調(diào)用臨床圖像處理模塊對輸入的腦血流灌注圖像進(jìn)行數(shù)值歸一化和空間規(guī) 范化，并建立正常腦血流灌注模板；
[0020] 接著，將正常腦血流灌注模板的平均值模板設(shè)定為基準(zhǔn)圖像，將輸入圖像與基準(zhǔn) 圖像進(jìn)行剪影計(jì)算獲得的差值圖像；
[0021] 然后，將所得差值圖像與正常腦血流灌注模板的標(biāo)準(zhǔn)差模板進(jìn)行逐像素比較，當(dāng) 差值圖像的某像素值為負(fù)值，并且絕對值超過標(biāo)準(zhǔn)差模板相應(yīng)像素點(diǎn)像素值2倍時(shí)，則判定 該像素點(diǎn)對應(yīng)的區(qū)域?yàn)槟X血流低灌注點(diǎn)，當(dāng)腦血流低灌注點(diǎn)構(gòu)成的連通區(qū)大小大于設(shè)定閾 值時(shí)，則認(rèn)為由這些腦血流灌注點(diǎn)構(gòu)成的連通區(qū)為一個(gè)缺血區(qū)域。
[0022] 恢復(fù)區(qū)定位子模塊，所述恢復(fù)區(qū)定位子模塊用于對治療前后的腦血流灌注圖像進(jìn) 行對比分析得到腦血流變化率參數(shù)圖像，并根據(jù)缺血區(qū)定位信息，對治療后腦血流灌注恢 復(fù)區(qū)域進(jìn)行定位。該子模塊的具體實(shí)驗(yàn)步驟如下：
[0023] 首先，調(diào)用臨床圖像處理模塊對治療前后的兩幅或多幅腦血流灌注圖像進(jìn)行數(shù)值 歸一化和空間規(guī)范化處理；
[0024] 接著，選取治療前圖像為基準(zhǔn)圖像，對一系列治療后圖像進(jìn)行剪影操作，增強(qiáng)治療 前后的圖像差異，所得差值圖像除以基準(zhǔn)圖像，生成腦血流灌注變化率參數(shù)圖；
[0025] 然后，在已獲得缺血區(qū)定位的基礎(chǔ)上，分析腦血流灌注變化率參數(shù)圖，若參數(shù)圖中 某像素位于缺血區(qū)范圍內(nèi)或在缺血區(qū)周邊，并且像素值大于設(shè)定的恢復(fù)判定閾值時(shí)，則認(rèn) 為該像素點(diǎn)為腦血流灌注恢復(fù)點(diǎn)，當(dāng)腦血流灌注恢復(fù)點(diǎn)構(gòu)成的連通區(qū)大小大于設(shè)定閾值 時(shí)，則認(rèn)為該連通區(qū)為一個(gè)腦血流灌注恢復(fù)區(qū)。
[0026] 療效參數(shù)估計(jì)子模塊，所述療效參數(shù)估計(jì)子模塊用于提取用于療效評估的定量化 參數(shù)，量化參數(shù)包括:指定區(qū)域內(nèi)的腦血流變化率的平均值、最大值、最小值、中值和標(biāo)準(zhǔn)偏 差以及各腦血流恢復(fù)區(qū)大?。òw積及特定層面的面積）、各缺血區(qū)的大?。òw積及 特定層面的面積）、各腦血流恢復(fù)區(qū)的大小(包括體積及特定層面的面積）、以及腦血流恢復(fù) 區(qū)與其相應(yīng)缺血區(qū)的大小比值。該子模塊的具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：
[0027] 首先，調(diào)用缺血區(qū)定位子模塊獲得缺血區(qū)域的定位，同時(shí)調(diào)用恢復(fù)區(qū)定位子模塊 獲得恢復(fù)區(qū)域的定位，并生成腦血流變化率參數(shù)圖；
[0028]接著，根據(jù)已知的缺血區(qū)域和恢復(fù)區(qū)域的定位信息，將恢復(fù)區(qū)域分為如下兩個(gè)部 分:缺血區(qū)內(nèi)恢復(fù)區(qū)、缺血區(qū)周邊恢復(fù)區(qū)；
[0029] 然后，由腦血流灌注變化率參數(shù)圖信息能夠視覺評估整個(gè)恢復(fù)區(qū)域腦血流變化， 同時(shí)進(jìn)一步計(jì)算局部定量參數(shù)用于后續(xù)的療效評估。全局定量參數(shù)包括，全腦腦血流變化 率的平均值、最大值、最小值、中值和標(biāo)準(zhǔn)偏差，以及缺血區(qū)和恢復(fù)區(qū)大小及比值，以及它們 分別占全腦大小的比重；局部定量參數(shù)包括：指定區(qū)域內(nèi)的腦血流變化率的平均值、最大 值、最小值