本申請涉及用于眼科疾病(或病癥)的診斷和/或治療的視網(wǎng)膜分割，更具體地涉及使用基于機器學(xué)習(xí)的算法對光學(xué)相干斷層掃描(oct)圖像進(jìn)行自動視網(wǎng)膜分割，以用于眼科疾病(例如，年齡相關(guān)黃斑變性(amd)、糖尿病性黃斑水腫(dme)等)的診斷和/或治療。

背景技術(shù)：

1、眼科疾病和病癥多種多樣，并且可能包括視網(wǎng)膜疾病和病癥。視網(wǎng)膜疾病可能會影響視網(wǎng)膜的一個或多個部分，視網(wǎng)膜是眼睛后部的組織，用于捕獲光并將其轉(zhuǎn)換成發(fā)送到大腦的信號(例如，電信號、化學(xué)信號)。視網(wǎng)膜疾病可能會導(dǎo)致并發(fā)癥，諸如例如黃斑腫脹(稱為黃斑水腫)。許多視網(wǎng)膜疾病會影響視力，并且可能導(dǎo)致視力喪失，或者在某些情況下導(dǎo)致失明。治療可涉及阻止或減緩疾病以保持、改善或恢復(fù)視力。

2、年齡相關(guān)黃斑變性(amd)是50歲和以上患者視力損失的主要原因。amd最初表現(xiàn)為干性amd，并且可能進(jìn)展為濕性amd。對于干性，視網(wǎng)膜上的黃斑下會形成小的沉積物(玻璃膜疣)，導(dǎo)致視網(wǎng)膜最終退化。對于濕性，其也可稱為新生血管性amd(namd)，起源于眼睛的脈絡(luò)膜層的異常血管生長到視網(wǎng)膜中，并且將積液從血液滲漏到視網(wǎng)膜中。一旦進(jìn)入視網(wǎng)膜，流體可能立即扭曲受試者的視力，并且隨時間推移，可能損害視網(wǎng)膜本身，例如導(dǎo)致視網(wǎng)膜中的光受體的損失。流體可能導(dǎo)致黃斑與其基部分離，從而造成嚴(yán)重和急性視力喪失。

3、糖尿病性黃斑水腫(dme)是糖尿病性視網(wǎng)膜病(dr)的并發(fā)癥，通常是導(dǎo)致糖尿病患者視力喪失的原因。罹患dme時，過量的積液會積聚在黃斑區(qū)視網(wǎng)膜內(nèi)的細(xì)胞外空間中(例如，內(nèi)核層、外叢狀層、亨氏纖維層和視網(wǎng)膜下空間中)。

4、光學(xué)相干斷層掃描(oct)可以提供黃斑的詳細(xì)掃描，以幫助比過去可能更早地發(fā)現(xiàn)黃斑變性、糖尿病性黃斑水腫和其他眼科問題。

5、為了調(diào)查罹患例如amd或dme時視網(wǎng)膜的惡化程度，視網(wǎng)膜的oct圖像(例如，時域光學(xué)相干斷層掃描(td-oct)或頻域光學(xué)相干斷層掃描(sd-oct)圖像)可以被獲取并被用于標(biāo)識可能與不同退行性疾病水平(例如，amd、dme)相關(guān)聯(lián)的特征。sd-oct是成像技術(shù)，其中光以各種光學(xué)頻率射向視網(wǎng)膜，并且其中反射光被收集以經(jīng)由作為頻率函數(shù)檢測到的干涉測量信號來捕獲視網(wǎng)膜的二維或三維高分辨率橫截面圖像。在sd-oct圖像中捕獲的不同特征可以經(jīng)由視網(wǎng)膜分割來標(biāo)識，并被用于確定視網(wǎng)膜疾病的嚴(yán)重度，這可能幫助指導(dǎo)疾病的診斷和/或治療。然而，用于提取、理解和/或解釋此類特征的當(dāng)前可用技術(shù)可能會受到冗長的困擾和/或易出錯。因此，視網(wǎng)膜疾病調(diào)查過程的繁瑣性質(zhì)可能是疾病的診斷和/或治療的限制因素。因此，期望具有認(rèn)識到并且考慮到這些問題的一種或多種方法和/或系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、在一個或多個實施例中，提供了一種用于進(jìn)行視網(wǎng)膜分割的方法。該方法包括接收視網(wǎng)膜的光學(xué)相干斷層掃描(oct)圖像。使用oct圖像和第一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來生成層元素圖像，該層元素圖像使用一組層元素指示符來標(biāo)識一組視網(wǎng)膜層元素。使用oct圖像和第二神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來生成初始病理元素圖像，該初始病理元素圖像使用一組病理元素指示符在視覺上標(biāo)識一組視網(wǎng)膜病理元素，該一組病理元素指示符將不同的像素組分配給該一組視網(wǎng)膜病理元素中的每個視網(wǎng)膜病理元素。使用層元素圖像來細(xì)化初始病理元素圖像以生成細(xì)化的病理元素圖像。細(xì)化的病理元素圖像使用該一組病理元素指示符在視覺上標(biāo)識該一組視網(wǎng)膜病理元素，該一組病理元素指示符將更新的像素組分配給該一組視網(wǎng)膜病理元素中的至少一個視網(wǎng)膜病理元素。

2、在一個或多個實施例中，提供了一種用于進(jìn)行視網(wǎng)膜分割的方法。該方法包括接收視網(wǎng)膜的光學(xué)相干斷層掃描(oct)圖像，以及經(jīng)由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)使用oct圖像來生成多通道圖。多通道圖包括多個分割圖像，其中該多個分割圖像中的每個分割的圖像標(biāo)識對應(yīng)的目標(biāo)視網(wǎng)膜層。使用多通道圖來生成層元素圖像，該層元素圖像使用一組層元素指示符來標(biāo)識一組視網(wǎng)膜層元素。使用層元素圖像來細(xì)化初始病理元素圖像以生成細(xì)化的病理元素圖像，該細(xì)化的病理元素圖像使用一組病理元素指示符在視覺上標(biāo)識一組視網(wǎng)膜病理元素，其中細(xì)化的病理元素圖像比初始病理元素圖像更準(zhǔn)確地標(biāo)識該一組視網(wǎng)膜病理元素中的至少一個視網(wǎng)膜病理元素。

3、在一個或多個實施例中，提供了一種用于進(jìn)行自動視網(wǎng)膜分割的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括非暫時性存儲器以及與非暫時性存儲器耦合的硬件處理器。數(shù)據(jù)處理器被配置成從非暫時性存儲器讀取指令以使系統(tǒng)進(jìn)行操作，這些操作包括：接收視網(wǎng)膜的光學(xué)相干斷層掃描(oct)圖像；使用oct圖像和第一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來生成層元素圖像，該層元素圖像使用一組層元素指示符來標(biāo)識一組視網(wǎng)膜層元素；使用oct圖像和第二神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來生成初始病理元素圖像，該初始病理元素圖像使用一組病理元素指示符在視覺上標(biāo)識一組視網(wǎng)膜病理元素，該一組病理元素指示符將不同的像素組分配給該一組視網(wǎng)膜病理元素中的每個視網(wǎng)膜病理元素；以及使用層元素圖像來細(xì)化初始病理元素圖像以生成細(xì)化的病理元素圖像，該細(xì)化的病理元素圖像使用該一組病理元素指示符在視覺上標(biāo)識該一組視網(wǎng)膜病理元素，該一組病理元素指示符將更新的像素組分配給該一組視網(wǎng)膜病理元素中的至少一個視網(wǎng)膜病理元素。

4、在一個或多個實施例中，提供了一種用于進(jìn)行自動視網(wǎng)膜分割的方法。該方法包括接收針對受試者的視網(wǎng)膜的圖像輸入。使用該圖像輸入和第一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來生成層元素數(shù)據(jù)。該層元素數(shù)據(jù)標(biāo)識一組視網(wǎng)膜層元素。使用該圖像輸入和第二神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來生成初始病理元素數(shù)據(jù)。該初始病理元素數(shù)據(jù)標(biāo)識一組視網(wǎng)膜病理元素。使用該層元素數(shù)據(jù)來細(xì)化該初始病理元素數(shù)據(jù)以生成細(xì)化的病理元素數(shù)據(jù)。該細(xì)化的病理元素數(shù)據(jù)與該初始病理元素數(shù)據(jù)相比更準(zhǔn)確地標(biāo)識該一組視網(wǎng)膜病理元素。

技術(shù)特征：

1.一種用于進(jìn)行視網(wǎng)膜分割的方法，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中使用所述一組病理元素指示符中的病理元素指示符將所述初始病理元素圖像中的像素組分配給所述一組視網(wǎng)膜病理元素中的第一視網(wǎng)膜病理元素，并且其中所述細(xì)化包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述重新分配包括以下中的至少一者：

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其中所述細(xì)化包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其中生成所述層元素圖像包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中生成所述層元素圖像進(jìn)一步包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述轉(zhuǎn)換包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求6或權(quán)利要求7所述的方法，其中生成所述層元素圖像進(jìn)一步包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中對所述初始層元素圖像應(yīng)用平滑包括對所述初始層元素圖像應(yīng)用高斯平滑以生成所述層元素圖像。

10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的方法，其中所述一組視網(wǎng)膜層元素中的視網(wǎng)膜層元素是視網(wǎng)膜層或與所述視網(wǎng)膜層相關(guān)聯(lián)的邊界。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述視網(wǎng)膜層選自由以下項組成的組：內(nèi)界膜(ilm)層、外界膜(elm)層、外網(wǎng)層-亨勒纖維層(opl-hfl)、視網(wǎng)膜色素上皮(rpe)層、rpe脫離層、布魯赫膜(bm)層和橢球體帶(ez)。

12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項所述的方法，其中所述一組視網(wǎng)膜病理元素包括視網(wǎng)膜內(nèi)積液(irf)、視網(wǎng)膜下積液(srf)、與色素上皮脫離(ped)相關(guān)聯(lián)的積液、高反射物質(zhì)(hrm)、視網(wǎng)膜下高反射物質(zhì)(shrm)、視網(wǎng)膜內(nèi)高反射物質(zhì)(ihrm)、高反射灶(hrf)、視網(wǎng)膜積液袋或破壞中的至少一者。

13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項所述的方法，其中所述一組層元素指示符和所述一組病理元素指示符中的每一者包括顏色指示符、形狀指示符、圖案指示符、陰影指示符、線、曲線、標(biāo)志、標(biāo)記、標(biāo)簽或文本中的至少一者。

14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項所述的方法，其中所述第一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)包括第一u-net，并且所述第二神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)包括第二u-net。

15.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項所述的方法，其中：

16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述第一多個訓(xùn)練oct圖像的至少一部分被包括在所述第二多個訓(xùn)練oct圖像中。

17.一種用于進(jìn)行視網(wǎng)膜分割的方法，所述方法包括：

18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中生成所述層元素圖像包括：

19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中生成所述層元素圖像進(jìn)一步包括：

20.根據(jù)權(quán)利要求17至19中任一項所述的方法，其中細(xì)化所述初始病理元素圖像包括以下中的至少一者：

21.一種用于進(jìn)行自動視網(wǎng)膜分割的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

22.一種用于進(jìn)行自動視網(wǎng)膜分割的方法，所述方法包括：

23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述初始病理元素數(shù)據(jù)包括初始病理元素圖像，所述初始病理元素圖像使用一組病理元素指示符在視覺上標(biāo)識所述一組視網(wǎng)膜病理元素，所述一組病理元素指示符將所述初始病理元素圖像中的不同的像素組分配給所述一組視網(wǎng)膜病理元素中的每個視網(wǎng)膜病理元素。

24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述細(xì)化的病理元素數(shù)據(jù)包括細(xì)化的病理元素圖像，所述細(xì)化的病理元素圖像使用所述一組病理元素指示符在視覺上標(biāo)識所述一組視網(wǎng)膜病理元素，所述一組病理元素指示符將更新的像素組分配給所述一組視網(wǎng)膜病理元素中的至少一個視網(wǎng)膜病理元素。

25.根據(jù)權(quán)利要求22至14中任一項所述的方法，其中所述層元素數(shù)據(jù)包括層元素圖像，所述層元素圖像使用一組層元素指示符來標(biāo)識一組視網(wǎng)膜層元素。

26.根據(jù)權(quán)利要求22至25中任一項所述的方法，其中所述圖像輸入包括sd-oct圖像。

27.根據(jù)權(quán)利要求22至26中任一項所述的方法，其中所述一組視網(wǎng)膜層元素中的視網(wǎng)膜層元素為視網(wǎng)膜層或與所述視網(wǎng)膜層相關(guān)聯(lián)的邊界，并且其中所述視網(wǎng)膜層選自由以下項組成的組：內(nèi)界膜(ilm)層、外界膜(elm)層、外網(wǎng)層-亨勒纖維層(opl-hfl)、視網(wǎng)膜色素上皮(rpe)層、rpe脫離層、布魯赫膜(bm)層和橢球體帶(ez)。

28.根據(jù)權(quán)利要求22至27中任一項所述的方法，其中所述一組視網(wǎng)膜病理元素包括視網(wǎng)膜內(nèi)積液(irf)、視網(wǎng)膜下積液(srf)、與色素上皮脫離(ped)相關(guān)聯(lián)的積液、高反射物質(zhì)(hrm)、視網(wǎng)膜下高反射物質(zhì)(shrm)、視網(wǎng)膜內(nèi)高反射物質(zhì)(ihrm)、高反射灶(hrf)、視網(wǎng)膜積液袋或破壞中的至少一者。

29.一種系統(tǒng)，其包括：

30.一種有形地體現(xiàn)在非暫時性機器可讀存儲介質(zhì)中的計算機程序產(chǎn)品，其包括指令，所述指令被配置成使一個或多個數(shù)據(jù)處理器進(jìn)行權(quán)利要求1至20以及22至28中所公開的一種或多種方法的一部分或全部。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了用于進(jìn)行自動視網(wǎng)膜分割的系統(tǒng)和方法。進(jìn)行所述自動視網(wǎng)膜分割包括接收針對受試者的視網(wǎng)膜的圖像輸入。使用所述圖像輸入和第一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來生成層元素數(shù)據(jù)。所述層元素數(shù)據(jù)標(biāo)識一組視網(wǎng)膜層元素。使用所述圖像輸入和第二神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來生成初始病理元素數(shù)據(jù)。所述初始病理元素數(shù)據(jù)標(biāo)識一組視網(wǎng)膜病理元素。使用所述層元素數(shù)據(jù)來細(xì)化所述初始病理元素數(shù)據(jù)以生成細(xì)化的病理元素數(shù)據(jù)。所述細(xì)化的病理元素數(shù)據(jù)與所述初始病理元素數(shù)據(jù)相比更準(zhǔn)確地標(biāo)識所述一組視網(wǎng)膜病理元素。

技術(shù)研發(fā)人員：T·F·阿布萊希特,F·本曼索爾,盧煥翔,A·毛恩茨,Y·Y·李
受保護(hù)的技術(shù)使用者：豪夫邁·羅氏有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26