一种跨物种实验动物肺部炎症量化的病理模型构建方法、设备、介质和程序产品

本发明涉及智能医疗领域，更具体地，涉及一种跨物种实验动物肺部炎症量化的病理模型构建方法、设备、介质和程序产品。

背景技术：

1、实验动物肺部炎症的病理评估是药物安全性评价、感染性疾病模型构建及免疫机制研究中的关键环节。目前，针对肺组织炎症的量化主要依赖病理医师在苏木精-伊红（h&e）染色切片上进行人工阅片，依据炎症细胞浸润范围、肺泡腔渗出、间质增厚等指标进行半定量分级。这种传统方式依赖阅片者的主观经验，且不同研究机构、不同动物种属之间缺乏统一的评分标准，导致观察者间一致性差，难以形成可复用、可追溯的客观量化数据。

2、随着数字病理技术的发展，基于深度学习的人工智能算法开始应用于病理图像分析。然而，现有的技术方案大多局限于单一物种、单一放大倍数或特定疾病模型的数据训练。当这些在特定物种（如小鼠）上训练的模型直接迁移至其他物种（如大鼠、豚鼠、犬或非人灵长类）时，往往出现性能下降甚至失效。

3、造成上述跨物种迁移失效的根本原因在于，不同实验动物物种之间肺泡大小与密度、肺泡隔厚度、细支气管与血管直径、以及淋巴组织分布等存在天然的尺度与分布差异。现有技术通常仅通过统一图像分辨率缩放或颜色标准化来处理输入数据，缺乏以同源解剖区室为参照的尺度校准机制。这导致模型很容易就将正常的物种解剖差异误判为病理改变，或者因组织结构尺度不匹配而漏检真实的炎症病灶。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种跨物种实验动物肺部炎症量化的病理模型构建方法及依赖该病理模型的肺部炎症量化的方法、设备、介质和程序产品；本发明方法通过创新的技术架构用于消除不同物种间解剖结构尺度差异对炎症量化造成的系统性偏差。

2、本申请第一方面公开一种跨物种实验动物肺部炎症量化的病理模型构建方法，包括：

3、获取包含至少两种不同实验动物物种的肺组织数字病理图像；

4、对所述肺组织数字病理图像进行解剖区室识别生成区室掩膜，并基于区室掩膜计算各解剖区室的尺度统计量；

5、将所述肺组织数字病理图像划分为图像块，提取图像块特征，并生成至少一种炎症维度的病灶掩膜；

6、基于所述病灶掩膜与所述区室掩膜的交集，结合所述尺度统计量，计算各炎症维度的归一化炎症负荷，所述归一化炎症负荷为病灶在对应解剖区室内的占比度量；

7、基于所述归一化炎症负荷进行模型训练，得到所述病理模型。

8、本申请第二方面公开一种跨物种实验动物肺部炎症量化的方法，包括：

9、获取待评估实验动物的肺组织数字病理图像；

10、将所述肺组织数字病理图像输入根据本申请第一方面公开的方法构建的病理模型中进行处理，输出各炎症维度的严重度量化结果。

11、本申请第三方面公开一种计算机设备，设备包括：存储器和处理器；存储器用于存储计算机程序；处理器执行计算机程序以实现上述方法的步骤。

12、本申请第四方面公开一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的方法的步骤。

13、本申请第五方面公开一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的方法的步骤。

14、本申请通过创新的技术架构，有效解决了现有技术中存在的跨物种解剖尺度偏差、分割边界模糊、量化维度单一及泛化能力不足等问题，具体有益效果如下：

15、1、本申请不同于现有技术简单的图像缩放或颜色归一化，本方案通过识别肺实质、气道、血管等解剖区室，计算其有效面积、周长或等效直径等尺度统计量，将基于绝对像素的病灶度量转换为独立于物种体型的“归一化炎症负荷”。这种设计使得模型输出的炎症负荷成为相对于同源肺组织区室的占比度量，而非受绝对像素尺度影响的数值，从而确保了同一病理负荷在不同物种、不同扫描倍率及不同肺充盈状态下具有可比性，提升了跨物种迁移的准确性。

16、2、本申请引入了基于解剖约束的查询交互机制，提高了炎症分割的精准度与病理可解释性。具体地，通过在特征提取过程中注入与炎症维度关联的查询标记，并施加解剖门控矩阵作为约束条件，强制查询标记仅在与其对应的目标解剖区室内产生高响应。有效抑制炎症掩膜跨越非目标组织、空白区、折叠伪影或错误解剖区室的现象，解决了通用分割算法易受伪影干扰和边界溢出的问题。

17、3、本申请还通过设定单调递增的阈值序列，并将归一化炎症负荷与查询标记的语义响应融合，模型能够同时输出各炎症维度的空间热图、连续严重度分值以及符合自然顺序的离散等级。这种耦合量化方式可以克服传统单标签分类信息压缩和等级无序的缺陷，还能分别表征多种炎症表现（如肺泡腔渗出、间质增厚等）的空间分布与负荷程度。

18、4、本申请在训练过程中，通过对相同炎症状态下不同物种的同源区室特征进行分布对齐，并利用梯度反转机制抑制量化结果中的物种身份信息，使得模型学习物种无关的炎症本质特征。这使学习方式得病理模型在面对训练集中未充分覆盖的新物种、不同染色批次或不同扫描条件时，仍能保持稳定的预测性能。

1.一种跨物种实验动物肺部炎症量化的病理模型构建方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的跨物种实验动物肺部炎症量化的病理模型构建方法，其特征在于，所述归一化炎症负荷至少包括面积归一化负荷和环周归一化负荷中的任一种：

3.根据权利要求1所述的跨物种实验动物肺部炎症量化的病理模型构建方法，其特征在于，所述生成至少一种炎症维度的病灶掩膜，包括：注入与炎症维度关联的查询标记，并在所述查询标记与图像块特征的交互过程中施加解剖约束条件，使得所述查询标记的响应限制在与该炎症维度对应的目标区室内；

4.根据权利要求1所述的跨物种实验动物肺部炎症量化的病理模型构建方法，其特征在于，所述基于所述归一化炎症负荷进行模型训练，包括：

5.根据权利要求1所述的跨物种实验动物肺部炎症量化的病理模型构建方法，其特征在于，所述基于所述归一化炎症负荷进行模型训练，还包括：

6.一种跨物种实验动物肺部炎症量化的方法，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的跨物种实验动物肺部炎症量化的方法，其特征在于，所述严重度量化结果至少包括以下两类信息：

8.一种计算机设备，其特征在于，所述设备包括：存储器和处理器；所述存储器用于存储计算机程序；所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求1-5任一项所述的跨物种实验动物肺部炎症量化的病理模型构建方法的步骤，和/或权利要求6或7所述的跨物种实验动物肺部炎症量化的方法的步骤。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-5任一项所述的跨物种实验动物肺部炎症量化的病理模型构建方法的步骤，和/或权利要求6或7所述的跨物种实验动物肺部炎症量化的方法的步骤。

10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-5任一项所述的跨物种实验动物肺部炎症量化的病理模型构建方法的步骤，和/或权利要求6或7所述的跨物种实验动物肺部炎症量化的方法的步骤。