專利名稱：獲得血管中鈣化沉積不穩(wěn)定性的定量度量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及獲得血管中鈣化沉積(calcific deposit)不穩(wěn)定性的定量度量的方法。
背景技術(shù)：
目前，心血管病(CVD)是發(fā)達(dá)國家中最常見的死亡原因，每年CVD引起幾乎一百萬 例死亡。盡管大量的流行病學(xué)和介入研究表明，CVD發(fā)病率和流行的顯著下降與健康生活 方式以及對風(fēng)險因子的鑒定和治療有關(guān)，但是CVD死亡率仍然嚴(yán)重。猝死于CVD的女性中 有三分之二沒有之前已識別的癥狀。已經(jīng)確定了用于評估CVD風(fēng)險的大多數(shù)可能風(fēng)險因子。因此，不太可能通過鑒定 其它獨立風(fēng)險因子來充分識別處于危險中的患者，因為可能已經(jīng)鑒定了更具優(yōu)勢的因素。 因此，已提議將幾種多元分析模型用于人群中風(fēng)險的評估。例如，已經(jīng)設(shè)計了 SCORE(全身 冠狀動脈風(fēng)險評估(Systemic Coronary Risk Evaluation))系統(tǒng)以提供評估CVD風(fēng)險的 標(biāo)準(zhǔn)方法。此系統(tǒng)已被開發(fā)用來定義針對CVD預(yù)防的生活方式、風(fēng)險因子和治療靶標(biāo)。然而，所述SCORE系統(tǒng)和已設(shè)計出的其它類似系統(tǒng)均依賴于對與人有關(guān)的多個獨 立變量(例如年齡、性別、吸煙習(xí)慣、體重、身高等)的采集，這些變量然后通過計算機(jī)處理 以評估CVD風(fēng)險。這些方法不包括考慮心血管系統(tǒng)本身的物理狀態(tài)。因為似乎已經(jīng)鑒定了所有主要風(fēng)險因子，所以注意力已轉(zhuǎn)移到對主要風(fēng)險因子的 進(jìn)一步理解、分析、自動化和簡化上。目前，與主動脈鈣化有關(guān)的許多興趣都致力于涉及遺 傳、冠狀動脈鈣化、臨床血管病、膽固醇和抑郁的發(fā)現(xiàn)上。許多研究表明主動脈和冠狀動脈 鈣之間相關(guān)聯(lián)。在II型糖尿病患者中，已經(jīng)表明主動脈鈣化是臨床血管疾病的獨立風(fēng)險因 子。由所有這些研究可見，很顯然，主動脈鈣化是心血管病的重要因素。Kauppila 等(Kauppila,Polak,Cupples,Hannan,Kiel,Wilson" New indices to classify location,severity and progression of calcific lesions in the abdominal aorta :a 25-year follow-up study")描述了一種用于測定主動脈鈣化程度的逐節(jié)段評 分系統(tǒng)。其評分系統(tǒng)的最大共同點被稱為主動脈鈣化嚴(yán)重程度評分系統(tǒng)“AC24”。為了 AC24 評分系統(tǒng)，根據(jù)4塊腰椎骨L1-L4的位置以及前壁和后壁將動脈的腰部放射照片分為8個 節(jié)段，如

圖1所示。根據(jù)節(jié)段中可視鈣的量，每一節(jié)段給出0-3的值。具體而言，0表示沒有 主動脈鈣化沉積；1-沿主動脈縱向壁少于1/3的小的分散的鈣化沉積；2-主動脈縱向壁的 1/3或更多但是小于2/3被鈣化；3-縱向壁的2/3或更多被鈣化。就AC24評分而言，將后 壁和前壁二者之單個區(qū)域的評分進(jìn)行加和。AC24評分系統(tǒng)旨在提供一種簡單、低成本的亞臨床血管疾病評估方法。分成節(jié)段 具有幾個優(yōu)點，因為當(dāng)鈣化斑塊分布在整個腰部主動脈中時，分段法將僅得到大評分。然 而，當(dāng)對主動脈不同節(jié)段進(jìn)行分級時，該方法仍然嚴(yán)重依賴于臨床醫(yī)生的觀察。此外，所述 方法不能區(qū)分單個鈣化的嚴(yán)重度和分散度。在此方面，相近評分可能導(dǎo)致一個節(jié)段嚴(yán)重鈣 化或者幾個節(jié)段輕微鈣化的情形。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供了一種通過計算機(jī)實施的處理至少一部分血管 的圖像以獲得表示血管中鈣化沉積不穩(wěn)定性之度量的方法，所述血管包含至少一處鈣化 沉積，所述方法包括對一處或多處鈣化沉積進(jìn)行定位和標(biāo)注，利用對所述鈣化沉積進(jìn)行標(biāo) 注而獲得的信息來計算反映a)和b)之一或兩者的度量a)各鈣化沉積的圓度偏差集合 (aggregate of the deviations from roundness),以及b)多達(dá)至少——個闊值，其禾呈度能 使各鈣化沉積彼此間隔開。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，就生物學(xué)方面而言，分布在血管大部分中的數(shù)目較多的小鈣化沉 積比相同面積中較少較大的沉積發(fā)生心血管疾病的風(fēng)險更大。本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鈣化沉 積隨著生長而增長時患者可能發(fā)生心血管疾病事件的風(fēng)險高，所述鈣化沉積相對不穩(wěn)定。 因為其大小是相對于血管大小而言的，所以大的密集的鈣化沉積可能引起嚴(yán)重關(guān)注，但是 就導(dǎo)致心血管疾病事件方面而言，其可能是相當(dāng)穩(wěn)定和安全的。相比而言，數(shù)個小的鈣化沉 積由于其大小可能看起來不嚴(yán)重，但是其導(dǎo)致心血管疾病事件的風(fēng)險可能更大，因為它們 與更大的增長風(fēng)險相關(guān)聯(lián)。單個鈣化物的增長范圍也增大，因為鈣化物的外緣變得更不規(guī) 則并且偏離圓形。通過上述方法，本發(fā)明人將鈣化沉積在血管中的分散度和沉積增長范圍中的一個 或兩個因素納入考慮，以提供有關(guān)鈣化穩(wěn)定程度的指標(biāo)。 這與AC24系統(tǒng)形成對比，在所述AC24系統(tǒng)中，給定數(shù)目的大小相等的鈣化物可得 出相等評分，而不管它們是否彼此相鄰或者沿主動脈分散，并且不考慮沉積的形狀。在一個優(yōu)選的實施方案中，對一處或多處鈣化沉積進(jìn)行定位和標(biāo)注包括對每個所 述鈣化沉積的邊界進(jìn)行定位和標(biāo)注以及計算反映a)和b)之組合的度量，其是通過以下獲 得的計算鈣化沉積所占據(jù)的面積；將每個所述鈣化沉積的邊界向外擴(kuò)展相當(dāng)于實物大小 圖像的4mm至20mm的距離χ ；計算所擴(kuò)展鈣化沉積所占據(jù)的面積；以及通過比較經(jīng)擴(kuò)展鈣 化沉積的面積與未擴(kuò)展鈣化沉積的面積來計算比較指數(shù)(comparative index)以獲得所述 度量。對血管中鈣化沉積的邊界進(jìn)行擴(kuò)展可得出各鈣化沉積可生長到何種程度的指標(biāo)。 在此方面，對鈣化沉積邊界進(jìn)行擴(kuò)展可描述在鈣化沉積形成之前但在血管圖像中看不到的 分子作用。通過以固定距離擴(kuò)展單個鈣化物(calcification)的邊界，彼此貼近和至少位 于所述固定距離內(nèi)的任何鈣化沉積都將擴(kuò)展到彼此內(nèi)。當(dāng)計算所述度量時，相鄰的經(jīng)擴(kuò)展 的鈣化沉積的重疊區(qū)將僅僅考慮一次。因此，所述度量能真實地反映鈣化沉積可增長到何 種程度。優(yōu)選地，所述方法還包括計算鈣化沉積的數(shù)目并用所述數(shù)目對所述比較指數(shù)進(jìn)行 加權(quán)。通過比較經(jīng)擴(kuò)展鈣化沉積的面積和未擴(kuò)展鈣化沉積的面積來對鈣化數(shù)目進(jìn)行加權(quán)， 以提供血管中鈣化程度和發(fā)生心血管疾病相關(guān)風(fēng)險的增強(qiáng)的度量。優(yōu)選地，所述邊界擴(kuò)展之距離χ相當(dāng)于實物大小圖像的7mm至10mm。更優(yōu)選地，所 述距離χ相當(dāng)于實物大小圖像的約8. 9mm。健康主動脈的典型直徑是約20mm-25mm。病態(tài)主動脈的典型直徑可高達(dá) 60mm-65mm。在一個實施方案中，鈣化物邊界擴(kuò)展了主動脈直徑的約1/6至1/2。
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優(yōu)選地，所述擴(kuò)展一處或多處鈣化沉積之邊界的步驟包括擴(kuò)大每個鈣化沉積的邊界。在一些實施方案中，鈣化沉積的邊界可利用任何合適的結(jié)構(gòu)元件來擴(kuò)大，使邊界 擴(kuò)展的距離為約X。例如，可以邊長2x的平方來擴(kuò)大一處或多處鈣化沉積的邊界。在一個優(yōu)選的實施 方案中，以半徑為X的圓來擴(kuò)大一處或多處鈣化沉積的邊界。在一個實施方案中，沿著每個分開的鈣化沉積的邊界的點以固定距離χ向外移動 或者(如果更近時)移動至主動脈壁，或者至相鄰鈣化沉積的未擴(kuò)展邊界。防止每個鈣化 面積的邊界擴(kuò)展超過動脈壁或鄰近鈣化沉積將給出對于鈣化沉積可能增長的真實預(yù)測。此外和/或作為選擇，用于計算反映b)之度量的方法包括確定鈣化沉積的凸殼 (convex hull)以及通過計算凸殼周長和凸殼內(nèi)面積之一來獲得代表凸殼的值。鈣化沉積的凸殼定義了圍繞鈣化沉積的最短路徑，其將每個鈣化沉積封閉起來。 當(dāng)鈣化沉積更分散地遍布于血管中時，凸殼增加。優(yōu)選地，所述方法還包括計算表示鈣化沉積總面積的值并將所述代表凸殼的值除 以所述總面積。作為選擇和/或另外地，所述方法還包括計算鈣化沉積的數(shù)目以及獲得表示乘積 的值，所述乘積是通過鈣化沉積的數(shù)目乘以代表凸殼的值而得到的。在一個替代性實施方案中，用于計算反映a)之度量的方法包括確定每個單個鈣 化沉積的凸殼，通過計算凸殼周長和凸殼內(nèi)面積之一獲得代表每個凸殼的值，將代表凸殼 的值相加，計算表示鈣化沉積總面積的值以及將代表凸殼的值的總和除以鈣化沉積的總面 積。在一個實施方案中，計算反映a)的度量包括獲得表示計算每個鈣化沉積的周長 平方與面積之比值的結(jié)果的值以及將所述比值相加。在一個替代性實施方案中，計算反映a)的度量包括獲得表示計算鈣化沉積的周 長總和之平方與面積總和之比值的結(jié)果的值。如上所述，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)單個鈣化沉積的外緣變得更不規(guī)則并且單個鈣化沉 積偏離圓形時，單個鈣化物的增長速度可能增加。當(dāng)鈣化沉積偏離圓形并且外緣變得更不 規(guī)則時，周長面積比增加。此外和/或作為選擇，計算反映a)或b)的度量還包括計算表示鈣化沉積的分形 維數(shù)(fractal dimension)的值。優(yōu)選地，所述方法還包括計算HausdorfT維數(shù)或者利用盒計數(shù)法(box-counting method)來計算表示分形維數(shù)的值。在較低的網(wǎng)格分辨率下，當(dāng)利用盒計數(shù)法時，當(dāng)分形維數(shù)隨鈣化沉積更分散而增 加時，測定主動脈內(nèi)鈣化沉積分散的指標(biāo)。如果所述網(wǎng)格相對大，如果鈣化沉積分散，則占 網(wǎng)格更大百分?jǐn)?shù)的盒將被至少一部分鈣化沉積所占據(jù)。在較高網(wǎng)格分辨率下使用盒計數(shù)法時，可測定各鈣化物外緣不規(guī)則度的指標(biāo)，并 且分形維數(shù)隨鈣化沉積外緣變得更不規(guī)則而增加。如果網(wǎng)格相對小，如果鈣化沉積的邊緣 較不規(guī)則，則占網(wǎng)格更大百分?jǐn)?shù)的盒將被至少一部分鈣化沉積所占據(jù)。此外和/或作為選擇，計算反映b)的度量還包括計算表示鈣化沉積之熵的值。
如果所有鈣化沉積都彼此貼近，那么鈣化沉積的熵將回歸到比如果鈣化沉積分散 地遍布于血管中更低的評分。作為選擇和/或另外地，計算反映b)的度量還包括計算表示鈣化沉積間距離之總 和的值。雖然本發(fā)明適用于任何血管，但在一個優(yōu)選的實施方案中，所述血管是動脈，在一 個更優(yōu)選的實施方案中，所述血管是主動脈。在上述實施方案中，高評分通常表示缺乏鈣化穩(wěn)定性并且表示患者可能發(fā)生心血 管病事件的風(fēng)險更高。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，可獲得相反的度量，或者可將其它已知數(shù)學(xué)方 法用于所述測量，使得較低的評分表示缺乏穩(wěn)定性。盡管原則上將本發(fā)明定義為由數(shù)字化圖像獲得重要信息的方法，但是，其當(dāng)然同 樣適于用作用于實施所述方法的計算機(jī)指令系統(tǒng)，或者用作適當(dāng)程序化的計算機(jī)。下文將參照附圖描述本發(fā)明的實施方案，其中圖1圖示現(xiàn)有技術(shù)中用于腰部主動脈鈣化的評分系統(tǒng)；圖2顯示下部區(qū)域中具有鈣化沉積的腰部主動脈的X射線圖；圖3顯示圖2的腰部主動脈的χ射線圖，其中已標(biāo)注了主動脈和主動脈中各處鈣 化沉積的邊界；圖4顯示根據(jù)本發(fā)明實施方案的一個實例的具有經(jīng)擴(kuò)展的各鈣化沉積邊界的主 動脈圖；圖5示例性地圖示說明了形狀的擴(kuò)展；圖6顯示利用不同方法進(jìn)行的死亡對存活的比值比。比值比是以10%最高風(fēng)險 的患者相比于剩余患者而言CVD/癌癥死亡率對比存活氯給出的。利用適當(dāng)組合的邏輯回 歸模型的似然比(likelihood ratio)，將差異顯著性表示為*p < 0. 05，**p < 0. 01，****p < 0. 001。圖7顯示根據(jù)主動脈鈣化的面積和分布對AC24和MA⑶指數(shù)進(jìn)行評分的實例，表 明僅MACD同時受到損傷面積和分布二者的影響；以及圖8顯示在本發(fā)明方法的研究中所用的研究人群和亞人群。下文將特別參照對主動脈χ射線圖的分析來描述本發(fā)明。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，所 述方法可適用于主動脈的其它醫(yī)學(xué)圖像，例如DXA、計算機(jī)斷層掃描成像(CT)或磁共振。此 外，本發(fā)明不限于對主動脈圖像的分析，還可適用于其它血管。制備用于分析的圖像的第一步是在圖像中畫出腰部主動脈壁的輪廓。圖2顯示了 腰椎和腰部主動脈部分的圖像，其中在所述腰部主動脈中具有鈣化沉積4。在腰椎Ll至L4 上標(biāo)注用于椎體高度度量的6個點，如圖3所示，由此可確定和標(biāo)注所述腰部主動脈。有 關(guān)如何畫出主動脈輪廓的進(jìn)一步信息見于Lauze F等(“Towards automated detection and segmentation of aortic calcifications from radiographs，，；proc of SPIE medical imaging 2007 ；6512)以及 Conrad-Hansen 等(“Quantifying calcification in the lumbar aorta on χ-ray images " in N. Ayache, S. Ourselin, and A. Maeder, editors ；Medical Image Computing&Computer—Assisted Intervention ；Lecture Notes in Computer Science，第 4792 卷，第 352-359 頁，Springer，2007”)中。第二步是畫出位于主動脈中的每個單個鈣化沉積的輪廓。對邊界的標(biāo)注可手
7工進(jìn) 或者禾llfflde Bruijne ( "Shape particle guided tissue classification" in Mathematical Methods in Biomedical Image Analysis (MMBIA), 2006)禾口 Conrad-Hansen 等("A pixelwise inpainting-based refinement scheme for quantizing calcification in the lumbar aorta on 2Dlateral χ-ray images", SPIE Medical Imaging-Image Processing, 2006)中所述的粒子濾波技術(shù)進(jìn)行?；趯︹}化沉積的標(biāo)注，可用計算機(jī)計算下述有關(guān)鈣化沉積和主動脈之幾何輪廓 的嚴(yán)重程度評分。此外，利用這些標(biāo)注，還可計算已知的鈣化嚴(yán)重度評分，例如AC24。面積分?jǐn)?shù)(面積被鈣化沉積覆蓋的投射腰部(L1-L4)主動脈的面積百分比。 面積百分比可與斑塊和內(nèi)腔之間界面的表面積相關(guān)，賦予主動脈中央部分更多的權(quán)重，并 且這可間接與破裂風(fēng)險相關(guān)。壁沉積物厚度百分?jǐn)?shù)(厚度％ )_沿主動脈壁的鈣化沉積的平均厚度占主動脈寬 度的百分?jǐn)?shù)。位于主動脈中的斑塊的寬度可與主動脈中的流體動力阻力相關(guān)，從而與血壓 相關(guān)，已知血壓是CVD的主要風(fēng)險因子。壁分?jǐn)?shù)(壁％ )_被鈣化沉積覆蓋的腰部(L1-L4)主動脈壁的百分比。長度分?jǐn)?shù)(長度％ )_其中鈣化沉積存在于任何位置(前部、后部或內(nèi)部)的主動 脈長度的分?jǐn)?shù)。被動脈粥樣硬化覆蓋的腰部主動脈壁的長度分?jǐn)?shù)可與斑塊和內(nèi)腔之間界面 的表面積相關(guān)，并因此間接與破裂風(fēng)險相關(guān)。鈣化沉積的數(shù)目(NCD)-腰部區(qū)域(L1-L4)中不同鈣化沉積的數(shù)目。鈣化沉積的 數(shù)目可與具有增長潛力的獨立病變的數(shù)目相關(guān)。因此，多個小的鈣化可表示增長的多個可 能來源。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，對鈣化的標(biāo)注用于計算下述度量動脈粥樣硬化形態(tài)分布(MAD)因子-模擬的動脈粥樣硬化過程總程度除以可視鈣 化斑塊面積的度量。所述MAD因子提供基于所有鈣化沉積面積的度量并且考慮在鈣化形成 之前的看不到的分子活動。因此，MAD因子是延伸超出χ射線可視的鈣化外緣的度量?？傊嬎憧梢曗}化沉積的總面積，即位于各標(biāo)注邊界內(nèi)的鈣化的總面積。然后， 以相同量擴(kuò)展每個不同鈣化沉積的標(biāo)注邊界，并計算經(jīng)擴(kuò)展的鈣化沉積的總面積，即位于 各個經(jīng)擴(kuò)展的標(biāo)注邊界內(nèi)的鈣化的總面積。MAD因子是鈣化的總擴(kuò)展面積除以可視(未擴(kuò) 展)鈣化總面積的結(jié)果。如果將沿每個鈣化沉積的邊界的點從鈣化沉積中央向外移動距離X，則相鄰鈣化 沉積或者彼此距離在X內(nèi)的特定鈣化沉積之相鄰部分的擴(kuò)展邊界將重疊。MAD因子與鈣化 斑塊的相對可能增長相關(guān)，其中兩個或更多個相鄰鈣化沉積的重疊擴(kuò)展僅僅計算一次。同 樣，邊界的擴(kuò)展可限于主動脈壁內(nèi)的擴(kuò)展。因此，如果鈣化沉積離主動脈壁的距離小于X，則 所述邊界可僅最多擴(kuò)展至主動脈壁。這使得能獲得提供鈣化沉積之可能擴(kuò)展的真實指示的 度量。當(dāng)達(dá)到某一閾值時，當(dāng)各區(qū)域分布在主動脈大部分中時，MAD因子通常大。在此方 面，如果至少兩個鈣化沉積彼此間的距離小于X，則將僅僅考慮鈣化沉積的相對接近性。如 果所有鈣化沉積彼此之間的距離均大于X，則所述經(jīng)擴(kuò)展的邊界將會不重疊。MAD因子還考慮單個鈣化沉積的形態(tài)。具體地，當(dāng)各鈣化沉積的形狀偏離圓形時， 鈣化沉積的擴(kuò)展百分?jǐn)?shù)將比相同面積的更圓鈣化沉積的大。同樣，當(dāng)鈣化沉積的外緣變得更不規(guī)則時，鈣化沉積的擴(kuò)展百分?jǐn)?shù)將比外緣更平的鈣化沉積的大。因此，與相同面積的鈣 化沉積相比，更伸展的沉積物得出更壞的預(yù)后。圖4顯示本發(fā)明實施方案的一個實例，其舉例說明可能的鈣化面積增長。第一步 是定位主動脈壁22并標(biāo)注每個鈣化區(qū)域24的邊界。圖4顯示了 7個不同的鈣化區(qū)域24。 沿每個鈣化區(qū)域各邊界的點(未顯示)在基本上垂直于每個各自點之切線的方向上向外延 伸。所述點從原始邊界向外移動相同距離，得到擴(kuò)展邊界26，如圖4所示。各邊界的擴(kuò)展受到主動脈壁和其它相鄰鈣化物的限制，例如，如圖4所示，第一個 鈣化物28的邊界貼近主動脈壁22。因此，在該方向上，所述邊界最多僅擴(kuò)展至主動脈壁22。 同樣，在鈣化物32、34彼此貼近處，各邊界最多僅擴(kuò)展至相鄰鈣化物的最初未擴(kuò)展邊界，并 且重疊面積僅僅考慮一次。在一個具體的實施方案中，利用200像素(相當(dāng)于實際大小8. 9mm)的組合半徑通 過反復(fù)形態(tài)膨脹實施的grass-fire方程模擬動脈粥樣硬化過程的總程度。邊界可通過對 應(yīng)于實物大小距離(例如4mm至20mm或7mm至IOmm)的像素數(shù)來擴(kuò)展。通常，健康主動脈 的直徑為約20mm至25mm。病態(tài)主動脈的直徑可比健康主動脈寬約40mm至50mm。因此，鈣 化邊界可擴(kuò)展主動脈直徑的1/6至1/2。如果所分析圖像的分辨率變化，則可以以對應(yīng)于上 述范圍內(nèi)的合適實物大小擴(kuò)展的合適像素數(shù)來擴(kuò)展邊界。圖5圖示舉例說明一般形狀40的擴(kuò)展。為了擴(kuò)展形狀40，例如半徑為r的圓42 在方向A上沿形狀40外緣滾動。經(jīng)擴(kuò)展的形狀44由圓42的圓周確定，其外緣距離所述原 始形狀40的距離為r。該方法可例如在鈣化區(qū)24上數(shù)字化實施，如圖4所示?；蛘?，對鈣化區(qū)增長的預(yù)測可基于之前由Kuhl，R Maas, G Himpel， AMenzel{“ Computational modelling of artherosclerosis-A first approach towards a patient specific simulation based on computer topography" , BMMB 6,321-331, 2007)提出的鈣化沉積發(fā)展實例的增長模型。動脈粥樣硬化鈣化形態(tài)分布(MA⑶)指數(shù)-通過鈣化沉積的數(shù)目(NCD)衡量的動 脈粥樣硬化形態(tài)分布(MAD)因子。MACD指數(shù)通過將MAD因子乘以鈣化沉積數(shù)目而將鈣化沉 積數(shù)目及其相對增長同時納入考慮。單獨地，所述MAD因子不能解釋分散的且擴(kuò)展邊界不 重疊的多個小鈣化沉積。通過將鈣化沉積的數(shù)目納入計算中，可獲得對于血管中鈣化的可 能進(jìn)展和發(fā)生心血管疾病之相關(guān)風(fēng)險的增強(qiáng)的度量。在此方面，就生物學(xué)方面而言，在血管 大部分中分布的較多數(shù)目的小鈣化沉積表明了發(fā)生心血管疾病的風(fēng)險比相同面積上較少 但更大的沉積的風(fēng)險要大。慣性矩-為轉(zhuǎn)動質(zhì)心的每個單個鈣化像素所需的能量近似值的總和。為了計算慣 性矩，首先需要定位鈣化沉積的總質(zhì)心。慣性矩等于每個鈣化像素與所述質(zhì)心之距離的平 方和。因此，如果總共100個鈣化像素以多個小鈣化沉積的形式分散在主動脈中，那么這將 導(dǎo)致比100個鈣化像素形成一個較大鈣化沉積的更大的慣性矩。慣性矩提供了關(guān)于鈣化像 素(以及從而鈣化沉積)之分開程度的度量，而對其形狀依賴性很小。為了提供代表鈣化進(jìn)展之可能風(fēng)險的更有意義的度量，可將慣性矩乘以鈣化沉積 總面積或NCD的度量。凸殼-包含所有鈣化沉積的最小凸集。所述凸殼等于圍繞每個鈣化沉積的最短路
9徑，其將每個鈣化沉積封閉起來。計算凸殼周長或凸殼內(nèi)面積提供了鈣化沉積分散度的度 量。當(dāng)鈣化沉積更分散時，該值增加。為了獲得可能發(fā)生心血管疾病之風(fēng)險的更有意義的 度量，可將凸殼乘以鈣化沉積的數(shù)目或總鈣化面積。也可計算各鈣化沉積的凸殼。各鈣化沉積的凸殼將等同于所述鈣化沉積周圍的最 短路徑，因此可給出各鈣化沉積不規(guī)則度的一些指標(biāo)。為了提供有用的表示鈣化沉積總圓 形偏離度的度量，可由代表各鈣化沉積的凸殼的周長或面積的總和除以鈣化沉積總面積來獲得。形狀指數(shù)-各鈣化物的周長和面積之間關(guān)系的度量。在一個實施方案中，總形狀 指數(shù)是通過計算每個鈣化沉積的周長平方與面積的比值并將所述比值相加而獲得的
權(quán)利要求
一種通過計算機(jī)實施的處理至少一部分血管的圖像以獲得表示血管中鈣化沉積不穩(wěn)定性之度量的方法，所述血管包含至少一處鈣化沉積，所述方法包括對一處或多處鈣化沉積進(jìn)行定位和標(biāo)注，利用對所述鈣化沉積進(jìn)行標(biāo)注而獲得的信息來計算反映a)和b)之一或兩者的度量a)各鈣化沉積的圓度偏差集合，以及b)多達(dá)至少一個閾值，其程度能使各鈣化沉積彼此間隔開。
2.權(quán)利要求1的方法，其中對所述一處或多處鈣化沉積進(jìn)行定位和標(biāo)注包括對每個所 述鈣化沉積的邊界進(jìn)行定位和標(biāo)注，并且通過如下步驟計算反映a)和b)之組合的度量計算由所述鈣化沉積占據(jù)的面積；將每個所述鈣化沉積的邊界向外擴(kuò)展相當(dāng)于實物大小圖像的4mm至20mm的距離χ ； 計算由所述擴(kuò)展鈣化沉積占據(jù)的面積；以及通過比較所擴(kuò)展鈣化沉積的面積與未擴(kuò)展鈣化沉積的面積來計算比較指數(shù)以獲得所述度量。
3.權(quán)利要求2的方法，其中向外擴(kuò)展每個所述鈣化沉積的邊界的步驟包括擴(kuò)大每個鈣 化沉積的邊界。
4.權(quán)利要求3的方法，還包括利用半徑為χ的圓擴(kuò)大每個所述鈣化沉積的邊界。
5.權(quán)利要求2的方法，還包括計算鈣化沉積的數(shù)目并用所述數(shù)目對所述比較指數(shù)進(jìn)行 加權(quán)。
6.權(quán)利要求1的方法，其中計算反映b)的度量包括確定所述鈣化沉積的凸殼以及通過 計算所述凸殼周長和所述凸殼內(nèi)面積兩者之一得到代表所述凸殼的值。
7.權(quán)利要求6的方法，還包括計算表示所述鈣化沉積總面積的值以及用代表所述凸殼 的值除以所述總面積。
8.權(quán)利要求6的方法，還包括計算鈣化沉積的數(shù)目以及得到表示用所述鈣化沉積的數(shù) 目乘以代表所述凸殼的值而獲得的乘積的值。
9.權(quán)利要求1的方法，其中計算反映a)的度量包括 確定每個單個鈣化沉積的凸殼；通過計算所述凸殼周長或所述凸殼內(nèi)面積中之一得到代表每個凸殼的值以及計算所 述值的總和；計算表示所述鈣化沉積總面積的值；以及用代表所述凸殼的值的總和除以表示鈣化沉積總面積的值。
10.權(quán)利要求1的方法，其中計算反映a)的度量包括得到表示計算每個鈣化沉積的周 長平方與面積之比值的結(jié)果的值，以及計算所述比值的總和。
11.權(quán)利要求1的方法，其中計算反映a)的度量包括得到表示計算所述鈣化沉積周長 總和平方與所述鈣化沉積面積總和的比值的結(jié)果的值。
12.權(quán)利要求1的方法，其中計算反映a)或b)的度量還包括計算表示所述鈣化沉積之 分形維數(shù)的值。
13.權(quán)利要求12的方法，還包括利用盒計數(shù)法來計算表示所述鈣化沉積之分形維數(shù)的值。
14.權(quán)利要求1的方法，其中計算反映b)的度量還包括計算表示所述鈣化沉積之熵的
15.權(quán)利要求1的方法，其中計算反映b)的度量還包括計算表示鈣化沉積之間距離總 和的值。
16.權(quán)利要求1的方法，其中所述血管是動脈。
17.權(quán)利要求1的方法，其中所述血管是主動脈。
全文摘要
提供了一種通過計算機(jī)實施的處理至少一部分血管的圖像以獲得表示所述血管中鈣化沉積不穩(wěn)定性之度量的方法，所述血管包含至少一處鈣化沉積，所述方法包括對一處或多處鈣化沉積進(jìn)行定位和標(biāo)注。利用對所述鈣化沉積進(jìn)行標(biāo)注而獲得的信息，所述方法還包括計算反映a)和b)之一或兩者的度量a)各鈣化沉積的圓度偏差集合，以及b)多達(dá)至少一個閾值，其程度能使各鈣化沉積彼此間隔開。
文檔編號G06T7/00GK101946263SQ200980104845
公開日2011年1月12日 申請日期2009年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月13日
發(fā)明者克勞斯·克里斯蒂安森, 埃里克·B·達(dá)姆, 弗朗索瓦·B·洛茲, 莫滕·A·卡爾斯達(dá)爾, 馬爾倫·德布魯伊內(nèi), 馬斯·尼爾森 申請人:北歐生物科技成像公司