[发明专利]用于通过癌症分级绘图增强的精确诊断和治疗的系统和方法

说明书

一种用于执行肿瘤分级绘图的超声系统包括：超声成像设备(10)，其采集超声成像数据；电子数据处理设备(30)，其被编程为根据所述超声成像数据来生成超声图像(34)，并且被编程为通过以下操作来生成肿瘤分级绘图(42)：(i)从所述超声成像数据中提取表示肿瘤分级绘图的绘图像素的局部特征的集合，并且(ii)使用肿瘤分级分类器(46)对所述局部特征的集合进行分类以生成针对所述肿瘤分级绘图的所述绘图像素的肿瘤分级；显示部件(20)，其显示所述肿瘤分级绘图，例如，作为颜色编码的肿瘤分级绘图叠加层被叠加在所述超声图像上。所述肿瘤分级分类器根据训练数据集合(64)进行学习，所述训练数据集合包括从活检位置处的超声成像数据提取的并且被标记有组织病理学肿瘤分级的局部特征的集合。

技术领域

下文总体上涉及肿瘤学诊断和处置领域、活检和组织样本收集领域、图像引导的医学流程领域以及相关领域。下文具体参考前列腺肿瘤诊断和处置来进行描述，但是将应用于对诸如肝癌、乳腺癌等的其他类型的癌症的诊断和处置。

背景技术

2014年，在美国，前列腺癌是男性中最常见类型的癌症，并且是癌症相关的第二大死因。每年，超过230000位美国男人被诊断有前列腺癌，并且接近30000人死于该疾病。如果血液中的前列腺特异性抗原(PSA)的水平增加、可感知的结节、前列腺癌的家族史或者在前列腺的超声图像中见到低回波区域，则怀疑是前列腺癌。然而，血液PSA测试结果产生高的假阳性率，这会导致具有相关联的可能并发症的不必要的处置流程。

更为明确的前列腺癌诊断通常是借助对使用由经直肠超声成像引导的直肠工具所采集的活检样本的组织病理学分析。遗憾的是，前列腺肿瘤往往形成为分散的恶性区域，使得由于不良的靶向而导致针对该测试的假阴性率较高。在这种意义上“假阴性”包括完全错过(错误地指示没有肿瘤)，或者比实际存在于前列腺中的最高分级的肿瘤较低的肿瘤分级。更具体地，经直肠超声引导的活检通常具有低的灵敏度，其中，阳性预测值的范围从40％至60％，阻碍了有效处置规划和靶向。除了从工作流的角度来看是不高效的，活检也是昂贵的和有创的，具有可能的并发症；因此，重复的活检是不期望的。

在做出了对前列腺癌的诊断之后，开发了适当的治疗。聚焦治疗(例如，高强度聚焦超声(HIFU)、冷冻治疗、射频消融(RFA)或者光动力学治疗(PDT))通常是微创技术，其被设计为对分散的前列腺肿瘤的区域进行靶向，同时最小程度地影响前列腺器官。然而，典型的前列腺肿瘤的分散性质使得经由聚焦治疗对高分级肿瘤区域的有效靶向成为具有挑战性的任务。

下文公开了解决上文提及的问题和其他问题的新的且改进的系统和方法。

发明内容

在一个公开的方面中，一种超声系统包括：超声成像设备，其被配置为采集超声成像数据；电子数据处理设备，其被编程为通过以下操作来生成肿瘤分级绘图：(i)从所述超声成像数据中提取表示所述肿瘤分级绘图的绘图像素的局部特征的集合、并且(ii)使用肿瘤分级分类器对所述局部特征的集合进行分类以生成针对所述肿瘤分级绘图的所述绘图像素的肿瘤分级；以及显示部件，其被配置为显示所述肿瘤分级绘图。

在另一公开的方面中，一种超声方法包括：采集超声成像数据；根据所述超声成像数据生成超声图像；通过将肿瘤分级分类器应用于从所述超声成像数据中提取的局部特征的集合来根据所述超声成像数据生成肿瘤分级绘图；并且显示以下中的至少一项：(i)所述肿瘤分级绘图；以及(ii)融合图像，所述融合图像组合所述超声图像与所述肿瘤分级绘图。

在另一公开的方面中，一种存储指令的非瞬态存储介质，所述指令能由电子数据处理设备读取和运行以执行肿瘤分级绘图方法，所述方法包括：从超声成像数据中提取表示肿瘤分级绘图的绘图像素的局部特征的集合；并且使用肿瘤分级分类器对局部特征的每个集合进行分类，以生成针对所述肿瘤分级绘图的对应的绘图像素的肿瘤分级。所述肿瘤分级绘图包括具有等于针对各自的绘图像素所生成的所述肿瘤分级的绘图像素值的所述绘图像素。

一个优点在于提供了经由超声采集的分级绘图。