基于圖像分析的前列腺疾病分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種前列腺疾病分析方法，尤其涉及一種基于圖像分析的前列腺疾病 分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 前列腺由肌組織與腺組織所構(gòu)成，表面包裹著筋膜鞘，稱之為前列腺囊。前列腺是 一個不成對的實質(zhì)性器官，它的上端橫徑、前后徑、垂直徑的長度分別約為4cm，2cm，2cm。前 列腺位于尿生殖膈和膀胱之間，其底部與輸精管壺腹，精囊腺和膀胱頸相鄰；前方是恥骨聯(lián) 合；后方是直腸壺腹。
[0003] 前列腺癌在目前男性腫瘤中有著很高的發(fā)病率，是很常見的腫瘤。75%的前列腺 癌都病發(fā)于外周帶，其余有25%發(fā)生于中央腺體（包括組織學中的移行區(qū)，尿道周圍腺體 和中央?yún)^(qū)）。前列腺癌早期并沒有明顯的征兆，因而很難被察覺，隨著病情的加劇，患者會 感覺到小便不暢，控制排尿困難，甚至無法小便，同時也可能會出現(xiàn)夜間尿頻，尿血以及排 尿過程中有灼燒感或者疼痛感等癥狀。若患者持續(xù)感覺到后背下方，骨盆或者大腿上方疼 痛，則往往暗示著前列腺癌變組織發(fā)生了轉(zhuǎn)移。但是這些癥狀與良性腫瘤情況下的癥狀很 相似，因而僅根據(jù)患者對病情的敘述很難確證病情。
[0004] 目前，北美，澳大利亞，以及歐洲的西部和北部都廣泛采用PSA(-種含有237個氨 基酸的單鏈多肽，屬于具有組織特異性的有糜蛋白酶樣作用的絲氨酸蛋白酶族，可以分解 精液中的主要膠狀蛋白，有稀釋精液的作用）來進行前列腺癌的篩查，即使現(xiàn)在用來評價 前列腺篩查的優(yōu)缺點以及風險的臨床實驗室處于剛剛起步的階段，但是沒有充分的證據(jù)可 以用于建議或者反對引入PSA作為前列腺癌篩查的指標。前列腺癌對于不同年齡的病人， 癌變處于的分期情況，以及其他一些原因有不同的治療方法，例如：對前列腺癌早期患者可 以采用短距離放射治療方法，或者對其進行外科手術(shù)；若患者的病灶已經(jīng)開始轉(zhuǎn)移了，那么 需要結(jié)合化療，放療以及荷爾蒙激素治療，同時將這幾種方法結(jié)合到一起也可以作為針對 早期患者進行治療的一個輔助手段。
[0005] 前列腺癌目前是世界范圍內(nèi)常見的癌癥，居于男性癌癥中的第二位，其發(fā)病人數(shù) 從2007年的782600例新增病例增至2010年的903500,另一方面，由前列腺癌引發(fā)的死亡 病例由2007年的254000例增加到2010年的258000例。
[0006] 中國國內(nèi)的發(fā)展情況：近幾年隨著對老年人健康體檢的不斷廣泛開展，得出北京 地區(qū)的前列腺癌發(fā)病率不斷上升。據(jù)統(tǒng)計，前列腺是威脅老年男性身體健康的主要疾病之 一。同時據(jù)北京大學第一人民醫(yī)院12年的流行病學報告顯示，每一年到醫(yī)院通過MR進行 前列腺檢查的病患數(shù)逐年上漲：1992年到2000年年平均人數(shù)保持在48. 6人，而從2001年 之后平均每年有226. 8人進行該項檢查，人數(shù)明顯增加了許多。對其他各個與北京大學第 一人民醫(yī)院合作的醫(yī)院的前列腺MR研宄發(fā)現(xiàn)，每年有960人進行了該項檢查，其中確診為 前列腺癌的患者約為300例。因而早發(fā)現(xiàn)早治療對于成功治愈前列腺癌非常重要，對前列 腺癌進行早期的篩查可以提高對患者成功治療的幾率。
[0007]目前，對于前列腺疾病如前列腺癌的分析方法有很多。如PhilippePuech為了 提高前列腺癌診斷的正確率，根據(jù)動態(tài)增強DynamicEnhancement(DCE)的MRIT1圖像上 的信號特性提出了一個癌癥檢測的標準，同時他還引入了一套算法，該算法可以客觀，準確 的評價前列腺組織的病歷情況，并且具有很好的重復(fù)性。PieterC.Vos，et.al又提出了利 用DECTlWKTl-weighted)和T2WI(T2-Weighted)來綜合分析病灶的前列腺周圍區(qū)，隨后 又有利用擴散加權(quán)成像（DWI))和磁共振波譜成像（MRS)對前列腺癌進行綜合診斷。上述 T1WI和T2WI是加權(quán)成像之病灶的結(jié)構(gòu)密度。
[0008]目前利用T2WI的圖像對前列腺進行分析主要是依靠肉眼觀察圖像中所呈現(xiàn)出來 的信號強度，根據(jù)信號強度的異常來做出病情的判斷，這就很大程度上依賴于臨床醫(yī)生的 經(jīng)驗，忽略了T2WI圖像的紋理特征和前列腺區(qū)域的對稱性問題，而隨之帶來的一些由于醫(yī) 生主觀判斷而引起的假陽性判斷。所以，目前利用T2WI的圖像信號反應(yīng)出來的紋理特點對 前列腺癌進行有效分析還比較有限，難以在前列腺疾病如前列腺癌的分析判斷領(lǐng)域推廣應(yīng) 用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種基于圖像分析的前列腺疾病 分析方法，這種分析方法采用對前列腺圖像進行對稱分割及相似度分析的方法來判斷前列 腺疾病，具有分析、判斷準確的優(yōu)點。
[0010] 本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)上述目的：
[0011] 一種基于圖像分析的前列腺疾病分析方法，用于對包含前列腺區(qū)域的原始圖像進 行分析，包括以下步驟：
[0012] (1)將所述原始圖像中的前列腺區(qū)域分割出來；
[0013] (2)尋找前列腺區(qū)域圖像的對稱軸，將前列腺區(qū)域圖像分為左、右兩部分，得到左、 右兩幅圖像；
[0014] (3)對左、右兩幅圖像中的一幅圖像進行鏡像處理后，再計算該鏡像處理后的圖像 與另一幅圖像之間的相似度即互相關(guān)系數(shù)，如果該病例的互相關(guān)系數(shù)小于閾值，則判斷為 疑似前列腺疾??；否則判斷為正常。
[0015] 作為優(yōu)選，所述步驟（1)中，采用水平集方法分割原始圖像中的前列腺區(qū)域，且采 用一種改進的活動輪廓模型即LCG模型，其能量函數(shù)如下：
【主權(quán)項】
1. 一種基于圖像分析的前列腺疾病分析方法，用于對包含前列腺區(qū)域的原始圖像進行 分析，其特征在于：包括以下步驟： (1) 將所述原始圖像中的前列腺區(qū)域分割出來； (2) 尋找前列腺區(qū)域圖像的對稱軸，將前列腺區(qū)域圖像分為左、右兩部分，得到左、右兩 幅圖像； (3) 對左、右兩幅圖像中的一幅圖像進行鏡像處理后，再計算該鏡像處理后的圖像與另 一幅圖像之間的相似度即互相關(guān)系數(shù)，如果該病例的互相關(guān)系數(shù)小于閾值，則判斷為疑似 前列腺疾??；否則判斷為正常。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像分析的前列腺疾病分析方法，其特征在于：所述步 驟（1)中，采用水平集方法分割原始圖像中的前列腺區(qū)域，且采用一種改進的活動輪廓模 型即LCG模型，其能量函數(shù)如下：
式中，
，是高斯核函數(shù)，其中u代表自變量，e為高斯 函數(shù)方差；
Heaviside函數(shù)；a，0，y分別為區(qū)域、 邊界和局部三個模型的權(quán)重參數(shù)；Ai、A2、1、n2是對應(yīng)能量項的系數(shù)，并且滿足如下條 件jpo，\2多〇，^^?，^^^為原始圖像肩合曲線將圖像王分為曲線內(nèi)部區(qū) 域和曲線外部區(qū)域，這兩個區(qū)域的平均灰度值分別為Cl、c2;G為利用閾值法分割提取的目 標物邊界；fjx)和f2(X)均為最小化函數(shù)，其中：
①為水平集函數(shù)，其演化方程為：
其中：
其中，a，0，y，入p0,入2> 0為各個模型的權(quán)重參數(shù)，其取值為《二夕=f4 ; div表示求矢量的散度；▽表示求梯度
ac函數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像分析的前列腺疾病分析方法，其特征在于：所述步 驟（2)中，尋找前列腺區(qū)域圖像的對稱軸的方法為：假設(shè)f(x，y)是二維的實函數(shù)，二維的對 稱軸用以下公式：
其中，30是當縱向和橫向軸旋轉(zhuǎn)q時找到的對稱軸；t、s是新的正交對稱軸；0是假 設(shè)原點在圖像的正中心，當S0達到最大時，目標物的對稱軸偏離圖片Y軸的角度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像分析的前列腺疾病分析方法，其特征在于：所述步 驟（3)中，采用以下公式計算該鏡像處理后的圖像與另一幅圖像之間的相似度即互相關(guān)系 數(shù)，
其中，PX，Y為互相關(guān)系數(shù)；X、Y為前列腺左右兩部分；N為像素點個數(shù)；E為求和符號。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于圖像分析的前列腺疾病分析方法，包括以下步驟：將所述原始圖像中的前列腺區(qū)域分割出來；尋找前列腺區(qū)域圖像的對稱軸，將前列腺區(qū)域圖像分為左、右兩部分，得到左、右兩幅圖像；對左、右兩幅圖像中的一幅圖像進行鏡像處理后，再計算該鏡像處理后的圖像與另一幅圖像之間的相似度即互相關(guān)系數(shù)，如果該病例的互相關(guān)系數(shù)小于閾值，則判斷為疑似前列腺疾病，否則判斷為正常。本發(fā)明利用原始圖像中的前列腺區(qū)域的對稱性來分析判斷前列腺疾病如前列腺癌，其靈敏度很高，對于提高前列腺疾病如前列腺癌的診斷正確率有重要的意義，適用于前列腺計算機輔助診斷系統(tǒng)。
【IPC分類】G06T7-00
【公開號】CN104809741
【申請?zhí)枴緾N201510275520
【發(fā)明人】王霄英, 楊玲, 張玨, 楊智鵬, 甄小瓊
【申請人】北京大學, 成都信息工程學院
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年5月26日