將病人數(shù)據(jù)從一種生理狀態(tài)映射為另一種的系統(tǒng)和方法
【專利說明】將病人數(shù)據(jù)從一種生理狀態(tài)映射為另一種的系統(tǒng)和方法
[0001]本申請(qǐng)要求享有于2014年5月29日提交的第62/004，294號(hào)美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)的權(quán)益，通過引用將其公開的全部?jī)?nèi)容并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明一般涉及表示處于特定的生理狀態(tài)的病人，并且更具體地涉及將病人數(shù)據(jù)從一種生理狀態(tài)映射為另一種生理狀態(tài)。
【背景技術(shù)】
[0003]對(duì)于臨床診斷、治療計(jì)劃以及預(yù)后，所感興趣的不僅是測(cè)量或計(jì)算處于特定生理狀態(tài)期間的病人的數(shù)據(jù)，而且是比較處于兩個(gè)或多個(gè)不同的生理狀態(tài)的病人的數(shù)據(jù)。例如，對(duì)在病人處于不同的生理狀態(tài)時(shí)比較狹窄(stenosis)的作用(就壓降而言)感興趣。當(dāng)前，可以通過直接測(cè)量處于每種生理狀態(tài)的感興趣的數(shù)據(jù)或者通過使用模型的適當(dāng)?shù)倪吔鐥l件模擬每種生理狀態(tài)來獲得處于不同的生理狀態(tài)的病人數(shù)據(jù)的比較。然而，這些當(dāng)前的方案具有缺點(diǎn)。對(duì)處于不同的生理狀態(tài)的相同數(shù)據(jù)的重復(fù)的測(cè)量不僅有成本，而且需要另外的臨床過程，這可能使病人受到更高的風(fēng)險(xiǎn)。另外，在一些實(shí)例中，對(duì)處于不同的生理狀態(tài)的數(shù)據(jù)的測(cè)量可能是不實(shí)際的，因?yàn)楸容^的主要目的應(yīng)當(dāng)是計(jì)劃先驗(yàn)的治療，而不僅僅是在執(zhí)行它之后評(píng)估它。類似地，由于難以獲得表示特定生理狀態(tài)的正確的邊界條件，使用生物物理學(xué)模型模擬每種生理狀態(tài)的病人數(shù)據(jù)可能是耗時(shí)的、資源密集的，并且容易不精確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)實(shí)施例，用于確定病人的感興趣的量的系統(tǒng)和方法包含接收處于第一生理狀態(tài)的病人的病人數(shù)據(jù)?；诓∪藬?shù)據(jù)確定處于第一生理狀態(tài)的病人的感興趣的量的值。感興趣的量表示病人的醫(yī)學(xué)特性。從病人數(shù)據(jù)中提取特征，其中所提取的特征基于針對(duì)處于第二生理狀態(tài)的病人確定的感興趣的量?；谒崛〉奶卣鲗⑻幱诘谝簧頎顟B(tài)的病人的感興趣的量的值映射為處于第二生理狀態(tài)的病人的感興趣的量的值。
[0005]在一個(gè)實(shí)施例中，在不使用處于第二生理狀態(tài)的病人的數(shù)據(jù)的情況下，將處于第一生理狀態(tài)的病人的感興趣的量映射為處于第二生理狀態(tài)的病人的感興趣的量。處于第一生理狀態(tài)的病人的感興趣的量可以是與處于第二生理狀態(tài)的病人的感興趣的量相同的感興趣的量。替代地，處于第一生理狀態(tài)的病人的感興趣的量可以不同于處于第二生理狀態(tài)的病人的感興趣的量。
[0006]可以通過對(duì)處于第一生理狀態(tài)的病人的感興趣的量的值應(yīng)用經(jīng)訓(xùn)練的映射函數(shù)將處于第一生理狀態(tài)的病人的感興趣的量映射為處于第二生理狀態(tài)的病人的感興趣的量。經(jīng)訓(xùn)練的映射函數(shù)可以表示處于第一生理狀態(tài)的一組病人的感興趣的量和處于第二生理狀態(tài)的該組病人的感興趣的量之間的關(guān)系。經(jīng)訓(xùn)練的映射函數(shù)可以在離線步驟中確定。經(jīng)訓(xùn)練的映射函數(shù)可以是基于訓(xùn)練數(shù)據(jù)訓(xùn)練的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的映射函數(shù)，訓(xùn)練數(shù)據(jù)包含處于第一生理狀態(tài)的該組病人的感興趣的量和處于第二生理狀態(tài)的該組病人的對(duì)應(yīng)的感興趣的量。訓(xùn)練數(shù)據(jù)可以包含處于第一生理狀態(tài)的該組病人的模擬的感興趣的量和處于第二生理狀態(tài)的模擬的對(duì)應(yīng)的感興趣的量。
[0007]在一些實(shí)施例中，提供用于針對(duì)處于充血狀態(tài)的病人的冠狀狹窄確定血流儲(chǔ)備分?jǐn)?shù)(fract1nal flow reserve，F(xiàn)FR)的系統(tǒng)和方法。接收處于休息狀態(tài)的病人的病人數(shù)據(jù)?；诓∪藬?shù)據(jù)計(jì)算處于休息狀態(tài)的病人的冠狀狹窄上的壓降的值。從病人數(shù)據(jù)中提取特征?；谒崛〉奶卣鲗⑻幱谛菹顟B(tài)的病人的冠狀狹窄上的壓降的值映射為處于充血狀態(tài)的病人的冠狀狹窄上的壓降的值?；谔幱诔溲獱顟B(tài)的病人的冠狀狹窄上的壓降輸出病人的冠狀狹窄的FFR。
[0008]通過參考下面的詳細(xì)描述和附圖，本發(fā)明的這些以及其他優(yōu)點(diǎn)將本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見的。
【附圖說明】
[0009]圖1示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的將處于一種生理狀態(tài)的病人數(shù)據(jù)映射為另一種生理狀態(tài)的高級(jí)框架；
[0010]圖2示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于將處于一種生理狀態(tài)的病人數(shù)據(jù)映射為另一種生理狀態(tài)的系統(tǒng)；
[0011]圖3示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于將處于一種生理狀態(tài)的病人數(shù)據(jù)映射為另一種生理狀態(tài)的方法；
[0012]圖4示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于從處于休息狀態(tài)的病人數(shù)據(jù)映射處于充血狀態(tài)的病人的壓降的示例性方法；
[0013]圖5示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于將處于一種生理狀態(tài)的病人數(shù)據(jù)映射為另一種生理狀態(tài)的高級(jí)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]本發(fā)明涉及將病人數(shù)據(jù)從一種生理狀態(tài)映射到另一種生理狀態(tài)。在這里描述本發(fā)明的實(shí)施例以給出用于映射病人數(shù)據(jù)的方法的直觀理解。數(shù)字圖像經(jīng)常由一個(gè)或多個(gè)對(duì)象(或形狀)的數(shù)字表現(xiàn)組成。在本文中，對(duì)象的數(shù)字表現(xiàn)經(jīng)常被描述為標(biāo)識(shí)和操作對(duì)象。這樣的操作是在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器或其他電路/硬件中完成的虛擬操作。相應(yīng)地，要理解的是本發(fā)明的實(shí)施例可以在使用存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)來執(zhí)行。
[0015]圖1示出根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的將處于一種生理狀態(tài)的病人數(shù)據(jù)映射到另一種生理狀態(tài)的高級(jí)框架100?？蚣?00基于在不同的狀態(tài)(即，狀態(tài)I)收集的數(shù)據(jù)來確定表示處于特定狀態(tài)的病人的生理數(shù)據(jù)(即，狀態(tài)2)。在本申請(qǐng)的各處所使用的術(shù)語(yǔ)“狀態(tài)”是指病人的生理狀況。例如，狀態(tài)I可以表示病人在休息時(shí)的基準(zhǔn)狀態(tài)，而狀態(tài)2可以表示病人由于例如物理活動(dòng)、施用的藥物等而用力的狀態(tài)?？蚣?00可以在使用存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)來執(zhí)行，以向用戶提供對(duì)可以例如影響診斷或治療決定的信息的快速訪問。
[0016]參照?qǐng)D1，針對(duì)特定受試體(諸如，例如病人)獲取狀態(tài)I的數(shù)據(jù)102。病人數(shù)據(jù)可以包括測(cè)量數(shù)據(jù)、醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)、病人人口統(tǒng)計(jì)學(xué)信息或者病人的任何其他數(shù)據(jù)。病人數(shù)據(jù)可以使用測(cè)量設(shè)備來測(cè)量，使用生物物理計(jì)算來計(jì)算，或者通過兩者的組合?；诓∪藬?shù)據(jù)102，確定處于狀態(tài)I的病人的感興趣的量(QoI) 104。在一個(gè)實(shí)施例中，QoI表示病人的醫(yī)學(xué)特性。例如，病人的QoI可以是病人的心臟的心輸出量、病人的動(dòng)脈中的壓降或者病人的任何其他醫(yī)學(xué)特性。處于狀態(tài)I的病人的QoI 104基于將針對(duì)處于狀態(tài)2的病人確定的QoI來確定。應(yīng)用經(jīng)訓(xùn)練的映射函數(shù)將處于狀態(tài)I的病人的QoI 104映射為處于狀態(tài)2的病人的QoI 106，以確定處于狀態(tài)2的病人的QoI 106。經(jīng)訓(xùn)練的映射函數(shù)從處于狀態(tài)I的病人數(shù)據(jù)102中提取特征，以將處于狀態(tài)I的病人的QoI 104映射為處于狀態(tài)2的病人的QoI 106。所提取的特征取決于將針對(duì)處于狀態(tài)2的病人確定的QoI。經(jīng)訓(xùn)練的映射函數(shù)可以在離線訓(xùn)練階段中使用訓(xùn)練數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)所提取的具體特征。有利地，框架100可以使用針對(duì)處于狀態(tài)I的病人獲得的數(shù)據(jù)提供處于狀態(tài)2的病人的QoI 106，并且不依賴于針對(duì)處于狀態(tài)2的病人的測(cè)量或生物物理計(jì)算。
[0017]圖2示出根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的將處于一種生理狀態(tài)的病人數(shù)據(jù)映射為另一種生理狀態(tài)的系統(tǒng)200。系統(tǒng)200包括輸入202，輸入202包含從處于狀態(tài)I的病人數(shù)據(jù)中提取的特征204和處于狀態(tài)I的病人的QoI 206?？梢詮奶幱跔顟B(tài)I的病人的數(shù)據(jù)中提取特征204和處于狀態(tài)I的QoI 206。處于狀態(tài)I的病人數(shù)據(jù)可以使用一個(gè)或多個(gè)測(cè)量設(shè)備來獲取，通過基于病人的醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)的模擬來計(jì)算(例如，使用數(shù)學(xué)或物理模型進(jìn)行生物物理計(jì)算)，或者通過兩者的組合。一個(gè)或多個(gè)測(cè)量設(shè)備可以包括能夠被用于提供受試體的測(cè)量數(shù)據(jù)的任何設(shè)備(例如，侵入式的或非侵入式的)，諸如例如成像設(shè)備、壓力線等。生物物理計(jì)算可以包括例如基于病人的醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)的模擬。例如，病人的醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)可以被用于模擬例如血流、壓力值等?？梢蕴峁┠M的結(jié)果作為病人數(shù)據(jù)。
[0018]從狀態(tài)I的病人數(shù)據(jù)中提取的特征204可以取決于將針對(duì)處于狀態(tài)2的病人確定的Qol。特征204可以包括例如解剖特征(例如，血管的幾何形狀)、機(jī)能特征(例如，生命統(tǒng)計(jì)、血壓、心率、氧飽和)或者任何其他病人數(shù)據(jù)。解剖特征可以從例如處于狀態(tài)I的病人的醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)中提取，諸如來自磁共振成像(MRI)的醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)、計(jì)算斷層照相法(CT)、X光血管造影術(shù)、超聲或者任何適合的成像形式。例如，諸如解剖結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度這樣的解剖特征可以通過處理醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)來確定，以便提取特征204。機(jī)能特征可以例如侵入式地或非侵入式地測(cè)量。這樣的測(cè)量可