一种基于图像信息的缺血性脑卒中治疗监测系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及医疗器械研究领域的一种监测装置，尤其涉及一种基于图像信息的缺 血性脑卒中治疗监测辅助系统。
【背景技术】
[0002] 在中国，脑卒中不仅发病率高，而且死亡率和致残率都很高，其中又以缺血性脑卒 中最为常见(约占总数的60 %~80 % )，鉴于目前脑卒中治疗的现状，《中国急性缺血性脑卒 中诊治指南2010》指出针对缺血性脑卒中的处理需要强调早期诊断、早期治疗、早期康复和 早期预防再发，这一过程需要对缺血性脑卒中治疗过程进行监测并对治疗效果进行评估。 单光子发射计算机断层成像(SPECT)进行脑血流灌注显像，因其良好的灵敏度，对于进行脑 卒中的诊断和治疗监测有着重要的临床价值。近年来，越来越多的文献报道了SPECT脑血流 灌注显像在脑卒中治疗监测中的应用，而通常采用的是目测法或手工勾画感兴趣区定量分 析的方法对脑血流灌注图像进行判读，给出相应的治疗监测的定性描述结果。由此可见，目 前的基于脑血流灌注显像的脑卒中治疗监测方法还很粗糙，目测法无法定量地给出治疗效 果的评估，而手工勾画感兴趣区的方法具有较强的主观性，费时费力，且难以多次重复，可 获取的定量参数有限，无法充分利用图像信息。在脑卒中治疗过程中，治疗监测是关乎生命 和生存质量的问题，提高基于脑血流灌注显像对缺血性脑卒中治疗监测的效用，在临床应 用上有着重大的意义。
[0003] 综上所述，本申请发明人在实现本申请发明技术方案的过程中，将现有方案存在 的技术缺陷描述如下：
[0004] 现有基于随访信息的治疗监测方法存在所需时间长，信息收集不便，量表打分不 客观等问题。而采用基于脑血流灌注显像的缺血性脑卒中治疗监测方法，虽然一定程度上 提高了治疗监测的客观性，但仍然存在效率较低，准确率不稳定，无法给出治疗效果的定量 评估或定量评估参数单一，图像信息利用不充分等技术问题。
【发明内容】
[0005] 针对上述现有技术存在的问题，本申请提供了一种基于图像信息的缺血性脑卒中 治疗监测系统，充分利用图像信息，解决现有的采用SPECT脑血流灌注显像进行缺血性脑卒 中治疗监测时存在的效率较低，准确率不稳定，无法给出定量地给出治疗效果的定量评估 或定量评估参数单一等一系列技术问题。本系统能够为临床医生阅片提供给更多的定量信 息，从而更有效得解读用于缺血性脑卒中治疗监测的脑血流灌注图像;实现了定量参数计 算，并结合专家临床经验给出立足定量参数的治疗效果评判规则。使用本系统进行缺血性 脑卒中治疗监测更加客观，具有良好的实用价值，效率和准确率较高，还可以作为疗效评估 的辅助决策系统使用。
[0006] 本申请提供了一种基于图像信息的缺血性脑卒中治疗监测辅助系统，所述系统包 括如下三个模块：
[0007] 临床图像处理模块，所述临床图像处理模块用于实现临床图像的导入、保存、格式 转换、分组以及图像标准化处理以及生成标准脑血流灌注模板的功能；
[0008] 治疗前后图像分析模块，所述治疗前后图像分析模块用于实现对临床治疗前后脑 血流灌注时序图像进行对比分析并计算获得定量参数用于疗效评估；
[0009] 治疗监测模块，所述治疗监测模块用于选择定量参数，建立与传统临床评定的恢 复水平的关系，生成疗效评估的专家评判模型，实现对缺血性脑卒中的治疗过程进行监测。
[0010] 其中，临床图像处理模块具体包括：
[0011] 图像存储子模块，所述图像存储子模块用于实现临床SPECT/CT脑血流灌注图像导 入、保存和图像格式(包括DICOM、Rawdata、Analy Ze及NIFTI格式)相互转换;此外，该子模块 还具备图像分组功能，可以将导入的图像根据临床需求进行分组(例如，根据不同治疗方案 进行分组）。
[0012] 图像处理子模块，所述图像处理子模块用于进行图像配准、数值归一化、空间规范 化处理；
[0013] 模板生成子模块，所述模板生成子模块用于生成自定义标准脑血流灌注模板。
[0014] 步骤1:首先调用图像处理子模块导入若干例脑血流灌注图像(通常需要大于5例 样本），将这些图像分成一组，并进行数值归一化、空间规范化处理，得到标准化图像；
[0015] 步骤2:对这些标准化图像进行群组逐像素统计分析，计算各对应位置上像素点像 素值的均值和方差，而后将均值和方差重新赋给标准图像空间上的相应像素点，从而得到 所需的脑血流灌注图像模板，该模板可分解为一个平均值模板和一个标准差模板；
[0016] 步骤3:根据所选样本图像的不同编组方式，可以生成正常人群或者特定疾病的脑 血流灌注模板。
[0017] 其中，所述治疗前后图像分析模块具体包括：
[0018] 缺血区定位子模块，所述缺血区定位子模块用于对临床图像与正常图像模板进行 比较确定缺血区域，并根据相应的脑地图自动获取缺血区域在大脑的定位。该子模块的具 体实现步骤如下：
[0019] 首先，调用临床图像处理模块对输入的脑血流灌注图像进行数值归一化和空间规 范化，并建立正常脑血流灌注模板；
[0020] 接着，将正常脑血流灌注模板的平均值模板设定为基准图像，将输入图像与基准 图像进行剪影计算获得的差值图像；
[0021] 然后，将所得差值图像与正常脑血流灌注模板的标准差模板进行逐像素比较，当 差值图像的某像素值为负值，并且绝对值超过标准差模板相应像素点像素值2倍时，则判定 该像素点对应的区域为脑血流低灌注点，当脑血流低灌注点构成的连通区大小大于设定阈 值时，则认为由这些脑血流灌注点构成的连通区为一个缺血区域。
[0022] 恢复区定位子模块，所述恢复区定位子模块用于对治疗前后的脑血流灌注图像进 行对比分析得到脑血流变化率参数图像，并根据缺血区定位信息，对治疗后脑血流灌注恢 复区域进行定位。该子模块的具体实验步骤如下：
[0023] 首先，调用临床图像处理模块对治疗前后的两幅或多幅脑血流灌注图像进行数值 归一化和空间规范化处理；
[0024] 接着，选取治疗前图像为基准图像，对一系列治疗后图像进行剪影操作，增强治疗 前后的图像差异，所得差值图像除以基准图像，生成脑血流灌注变化率参数图；
[0025] 然后，在已获得缺血区定位的基础上，分析脑血流灌注变化率参数图，若参数图中 某像素位于缺血区范围内或在缺血区周边，并且像素值大于设定的恢复判定阈值时，则认 为该像素点为脑血流灌注恢复点，当脑血流灌注恢复点构成的连通区大小大于设定阈值 时，则认为该连通区为一个脑血流灌注恢复区。
[0026] 疗效参数估计子模块，所述疗效参数估计子模块用于提取用于疗效评估的定量化 参数，量化参数包括:指定区域内的脑血流变化率的平均值、最大值、最小值、中值和标准偏 差以及各脑血流恢复区大小（包括体积及特定层面的面积）、各缺血区的大小（包括体积及 特定层面的面积）、各脑血流恢复区的大小(包括体积及特定层面的面积）、以及脑血流恢复 区与其相应缺血区的大小比值。该子模块的具体实现步骤如下：
[0027] 首先，调用缺血区定位子模块获得缺血区域的定位，同时调用恢复区定位子模块 获得恢复区域的定位，并生成脑血流变化率参数图；
[0028]接着，根据已知的缺血区域和恢复区域的定位信息，将恢复区域分为如下两个部 分:缺血区内恢复区、缺血区周边恢复区；
[0029] 然后，由脑血流灌注变化率参数图信息能够视觉评估整个恢复区域脑血流变化， 同时进一步计算局部定量参数用于后续的疗效评估。全局定量参数包括，全脑脑血流变化 率的平均值、最大值、最小值、中值和标准偏差，以及缺血区和恢复区大小及比值，以及它们 分别占全脑大小的比重；局部定量参数包括：指定区域内的脑血流变化率的平均值、最大 值、最小值