[发明专利]慢阻肺的分级方法及装置、电子设备和存储介质

说明书

本公开涉及一种慢阻肺的分级方法及装置、电子设备和存储介质。所述的慢阻肺的分级方法，包括：获取肺实质图像对应的影像组学特征；基于肺实质图像对应的分级标签，对所述影像组学特征进行选择，得到选择的影像组学特征；并确定所述影像组学特征的数目；利用所述影像组学特征生成影像组学特征图，对所述影像组学特征图进行卷积操作，得到所述数目的卷积特征；对所述影像组学特征及所述卷积特征进行融合操作，得到融合特征；根据所述融合特征，确定图卷积网络的风险因素特征；对所述风险因素特征及所述融合特征进行拼接操作，得到拼接特征；基于所述图卷积网络，利用所述拼接特征实现慢阻肺的分级。本公开实施例可提升慢阻肺分级的准确性。

技术领域

本公开涉及医学图像处理技术领域，尤其涉及一种慢阻肺的分级方法及装置、电子设备和存储介质。

背景技术

作为一种常见的非感染性肺部疾病，慢性阻塞性肺病(慢阻肺，COPD)是一种可预防、可治疗和进行性进展的慢性疾病，伴有以持续气流受限为特征的使人衰弱的肺部疾病。由于这一特征，根据美国胸科学会和欧洲呼吸学会接受的全球慢性阻塞性肺疾病倡议(GOLD)标准，COPD分级为0至IV期[4]。GOLD标准中的评估参数是1秒用力呼气量/用力肺活量(FEV1/FVC)和FEV1％预测值。预测的FEV1/FVC和FEV1％可以解释COPD患者症状和生活质量的影响，但不能反映COPD患者肺组织随COPD分期演变的变化。FEV1/FVC和FEV1％预测的变化仅在肺组织破坏到一定程度时才会发生。然而，通过GOLD标准确定COPD的病因也具有挑战性。与GOLD标准和其他成像设备相比，计算机断层扫描(CT)被认为是表征和量化COPD的最有效方式。例如，胸部CT图像可以表明患者患有轻度小叶中央性肺气肿，并且吸烟者的运动耐量下降，而没有气流限制。此外，胸部CT图像还可以定量分析COPD患者的支气管、气道疾病、肺气肿和血管。然而，支气管和血管的定量分析受到CT分辨率的限制。因此，从胸部CT图像中自动、半自动或手动分割微小气管(小气道)和血管具有挑战性。特别是胸部CT图像几乎看不到小气道(直径＜2mm)及相关血管。基于上述，提出了参数响应映射(PRM)来定位小气道病变区域、肺气肿区域和健康肺区域。然而，PRM需要呼气和吸气胸部CT图像的配准。然后，通过设定的阈值定位商场气道病变区域、肺气肿区域和健康肺区域。因此，配准方法的好坏直接影响到上述区域的位置。同时，设置阈值也是一个有争议的问题。COPD的影像组学特征比其他肺部疾病(如肺癌和肺结节)发展得慢。直到2020年，参考文献指出COPD的放射组学特征尚未得到广泛研究。尽管如此，影像组学特征在COPD的诊断、治疗和随访以及未来方向方面仍有潜在应用。限制COPD放射组学特征发展的一个关键原因是其在肺部的扩散分布。同时，需要从胸部CT图像的感兴趣区域(ROI)中提取放射组学特征。然而，COPD的扩散分布使得难以确定ROI。从胸部CT图像中提取的外周气道、肺实质和肺血管的肺影像组学特征适合反映COPD患者肺组织随COPD分期演变的变化。COPD的特征性病理变化存在于中央气道(气管、支气管、内径大于2-4mm的细支气管)、外周气道(内径小于2mm的细支气管和细支气管)、肺实质和肺血管。具体而言，慢性炎症导致气道壁的反复循环和修复过程，随着COPD阶段的演变，导致外周气道狭窄气道和气道阻塞。此外，COPD患者肺实质的破坏涉及呼吸细支气管的扩张和塌陷。随着COPD阶段的演变，这种呼吸性细支气管的扩张和塌陷从肺上部扩散到全肺，肺毛细血管床被破坏。在早期COPD阶段，肺血管的变化以血管壁增厚为特征。随着COPD的不断发展，平滑肌、蛋白多糖和胶原蛋白的增加进一步使肺血管壁增厚，这可能导致肺心病。因此，COPD是外周气道、肺实质和肺血管共同作用的结果。

综上，本公开旨在充分挖掘影像组学特征，进一步利用影像组学特征对COPD进行分级，进而推进影像组学特征在COPD分级的临床应用。

发明内容

本公开提出了一种慢阻肺的分级方法及装置、电子设备和存储介质技术方案。

根据本公开的一方面，提供了一种慢阻肺的分级方法，包括：