一種肝硬化全量化分析方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及醫(yī)學圖像處理領域，尤其涉及一種肝硬化全量化分析方法。
【背景技術】
[0002] 肝硬化是臨床常見的慢性進行性肝病，由一種或多種病因長期或反復作用形成的 彌漫性肝損害。在我國大多數(shù)為肝炎后肝硬化，少部分為酒精性肝硬化和血吸蟲性肝硬化。 肝硬化在病理組織學上有廣泛的肝細胞壞死、殘存肝細胞結節(jié)性再生、結締組織增生與纖 維隔形成，導致肝小葉結構破壞和假小葉形成，肝臟逐漸變形、變硬而發(fā)展為肝硬化。早期 由于肝臟代償功能較強可無明顯癥狀，后期則以肝功能損害和門脈高壓為主要表現(xiàn)，并有 多系統(tǒng)受累，晚期常出現(xiàn)上消化道出血、肝性腦病、繼發(fā)感染、脾功能亢進、腹水、癌變等并 發(fā)癥。肝硬化對患者疾病預后影響很大，準確評估肝硬化對于肝病有效診治起著至關重要 的作用。
[0003] 目前臨床診斷肝硬化的主要方法分成有創(chuàng)和無創(chuàng)兩大類。無創(chuàng)診斷方法，如血清 檢測、瞬時彈性成像肝硬度測量技術等，因所采用的檢測方法的限制，檢測結果與肝纖維化 病變本身不能直接對應，無法對相鄰纖維化分期進行精確區(qū)分。有創(chuàng)診斷的主要方法為肝 活檢。肝活檢也是行業(yè)檢驗肝臟疾病和肝病分期的金標準。但是，傳統(tǒng)肝活檢進行纖維化 診斷需要進行特殊染色，纖維化程度由醫(yī)師通過經(jīng)驗判斷，很容易出現(xiàn)誤差。此外，基于傳 統(tǒng)肝活檢的組織學分期如Scheuer、Ishak、Metavir等評分系統(tǒng)均將不同程度的肝硬化視 為同一期，也不能反映肝硬化的組織病理學嚴重程度。
[0004] 全量化分析方法是一類新的肝硬化診斷方法。現(xiàn)有全量化分析方法為形態(tài)測量 法，通過測量單位組織面積中膠原面積的比例（CPA)判斷肝硬化的程度，但該方法缺乏組 織學概念和信息，不能全面反映已知的肝硬化病理特征。

【發(fā)明內容】

[0005] 有鑒于此，有必要針對上述肝硬化診斷方法不能客觀、精確、全面地反映肝硬化期 內組織學變化的數(shù)據(jù)信息的問題，提供一種肝硬化全量化分析方法。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：
[0007] 一種肝硬化全量化分析方法，包含以下步驟：
[0008] Sl、進行預處理，分割出纖維通道和細胞通道；
[0009] S2、由纖維通道和細胞通道分割出匯管區(qū)纖維，提取匯管區(qū)參數(shù)；
[0010] S3、先對纖維通道進行插值連接和濾波處理，后進行區(qū)域增長，提取血管間的橋連 纖維，提取橋連纖維參數(shù)；
[0011] S4、纖維通道分割出匯管區(qū)纖維和橋連纖維后，剩下的部分為散落的竇周/細胞 周纖維，提取竇周/細胞周纖維參數(shù)；
[0012] S5、標記由橋連纖維分割開的連通域，再結合細胞通道，得到肝結節(jié)，提取肝結節(jié) 參數(shù)。
[0013] 優(yōu)選的，圖像預處理時提取切片面積和纖維總面積；所述匯管區(qū)參數(shù)為匯管區(qū)纖 維的面積、血管數(shù)量、血管壁厚和血管直徑；所述橋連纖維參數(shù)為橋連纖維面積；所述竇周 /細胞周纖維參數(shù)為竇周/細胞周纖維的面積；所述肝結節(jié)參數(shù)為肝結節(jié)的平均面積、直徑 和數(shù)量。
[0014] 優(yōu)選的，所述步驟S2包含以下步驟：
[0015] S21、對纖維通道和細胞通道分別通過自適應方式尋找最優(yōu)閾值，初分出血管域、 纖維域，所述纖維域包含血管域內的纖維及血管間橋連的纖維；
[0016] S22、將初次分割出的血管域和分割出的纖維域進行融合，去除血管域中面積小于 一個肝細胞面積大小且其周圍沒有橋連的纖維的區(qū)域；再對血管域進行邊緣提取，計算邊 界到中心的距離為血管壁厚度，繼而去除血管壁厚度大于5 μπι的區(qū)域；
[0017] S23、將纖維域和再次分割的血管域進行位置映射，最終分割出血管域周圍的纖 維，定義為匯管區(qū)纖維；
[0018] S24、計算切片范圍內血管的數(shù)目；再通進行邊界檢測，提取匯管區(qū)中心線和質心， 量化匯管區(qū)纖維的面積；其中，中心線到邊界的距離為血管壁厚；質心到邊界的距離為血 管直徑。
[0019] 優(yōu)選的，濾波處理采用自適應中值濾波器。
[0020] 優(yōu)選的，在進行區(qū)域增長時，隨機在各獨立的匯管區(qū)選取種子點，增長法則采用最 樸素的灰度值閾值法，多個種子點同時進行增長，分割出以血管域為中心生長出的纖維橋； 去除纖維長度小于最近兩個血管域之間距離的纖維橋，分割出最終的血管間的橋連纖維。
[0021] 優(yōu)選的，所述步驟S5包含以下步驟：標記由橋連纖維分割開的連通域，再結合細 胞通道，獲得肝結節(jié)；計算切片范圍內肝結節(jié)數(shù)目，量化每個肝結節(jié)的面積；檢測各肝結節(jié) 的邊界和提取質心，量化各肝結節(jié)的直徑。
[0022] 優(yōu)選的，將獲得的各數(shù)據(jù)整理為以下量化參數(shù)：纖維總面積百分數(shù)、匯管區(qū)纖維面 積百分數(shù)、橋連纖維面積百分數(shù)、竇周/細胞周纖維面積百分數(shù)、血管密度、血管壁厚度、血 管直徑、肝結節(jié)密度、肝結節(jié)直徑和肝結節(jié)平均面積。
[0023] 更優(yōu)選的，所述肝硬化全量化分析方法還進一步包含數(shù)據(jù)處理步驟S6,所述步驟 S6包含以下步驟：
[0024] S61、將各量化參數(shù)建立分類模型，歸一化之后送入分類器進行系數(shù)訓練；
[0025] S62、用測試樣本對分類模型進行訓練，得出其分類正確率。
[0026] 進一步優(yōu)選的，所述歸一化采用min-max歸一化方法；所述分類器采用多類邏輯 回歸分類器，在訓練階段，樣本函數(shù)可以表示為：
[0027]
【主權項】
1. 一種肝硬化全量化分析方法，其特征在于，包含以下步驟： 51、 進行預處理，分割出纖維通道和細胞通道； 52、 由纖維通道和細胞通道分割出匯管區(qū)纖維，提取匯管區(qū)參數(shù)； 53、 先對纖維通道進行插值連接和濾波處理，后進行區(qū)域增長，提取血管間的橋連纖 維，提取橋連纖維參數(shù)； 54、 纖維通道分割出匯管區(qū)纖維和橋連纖維后，剩下的部分為散落的竇周/細胞周纖 維，提取竇周/細胞周纖維參數(shù)； 55、 標記由橋連纖維分割開的連通域，再結合細胞通道，得到肝結節(jié)，提取肝結節(jié)參數(shù)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的肝硬化全量化分析方法，其特征在于，預處理時提取切片面 積和纖維總面積；所述匯管區(qū)參數(shù)為匯管區(qū)纖維的面積、血管數(shù)量、血管壁厚和血管直徑； 所述橋連纖維參數(shù)為橋連纖維面積；所述竇周/細胞周纖維參數(shù)為竇周/細胞周纖維的面 積；所述肝結節(jié)參數(shù)為肝結節(jié)的平均面積、直徑和數(shù)量。
3. 根據(jù)權利要求1所述的肝硬化全量化分析方法，其特征在于，所述步驟S2包含以下 步驟： 521、 對纖維通道和細胞通道分別通過自適應方式尋找最優(yōu)閾值，初分出血管域、纖維 域，所述纖維域包含血管域內的纖維及血管間橋連的纖維； 522、 將分割出的纖維域和初次分割出的血管域進行融合，去除血管域中面積小于一個 肝細胞面積大小且其周圍沒有橋連的纖維的區(qū)域；再對血管域進行邊緣提取，計算邊界到 中心的距離為血管壁厚度；繼而去除血管壁厚度大于5 μπι的區(qū)域； 523、 將纖維域和再次分割的血管域進行位置映射，最終分割出血管域周圍的纖維，定 義為匯管區(qū)纖維； 524、 計算切片范圍內血管的數(shù)目；進行邊界檢測，提取匯管區(qū)中心線和質心，量化匯管 區(qū)纖維的面積；其中，中心線到邊界的距離為血管壁厚；質心到邊界的距離為血管直徑。
4. 根據(jù)權利要求1所述的肝硬化全量化分析方法，其特征在于，濾波處理采用自適應 中值濾波器。
5. 根據(jù)權利要求1所述的肝硬化全量化分析方法，其特征在于，在進行區(qū)域增長時，隨 機在各獨立的匯管區(qū)選取種子點，增長法則采用最樸素的灰度值閾值法，多個種子點同時 進行增長，分割出以血管域為中心生長出的纖維橋；去除纖維長度小于最近兩個血管域之 間距離的纖維橋，分割出最終的血管間的橋連纖維。
6. 根據(jù)權利要求1所述的肝硬化全量化分析方法，其特征在于，所述步驟S5包含以下 步驟：標記由橋連纖維分割開的連通域，再結合細胞通道，獲得肝結節(jié)；計算切片范圍內肝 結節(jié)數(shù)目；檢測各肝結節(jié)的邊界和提取質心，其中，每個肝結節(jié)中質心到邊界的距離為該肝 結節(jié)的直徑。
7. 根據(jù)權利要求1所述的肝硬化全量化分析方法，其特征在于，將獲得的各數(shù)據(jù)整理 為以下量化參數(shù)：纖維總面積百分數(shù)、匯管區(qū)纖維面積百分數(shù)、橋連纖維面積百分數(shù)、竇周 /細胞周纖維面積百分數(shù)、血管密度、血管壁厚度、血管直徑、肝結節(jié)密度、肝結節(jié)直徑和肝 結節(jié)平均面積。
8. 根據(jù)權利要求7所述的肝硬化全量化分析方法，其特征在于，所述基于組織結構學 的肝硬化全量化分析方法還進一步包含數(shù)據(jù)處理步驟S6,所述步驟S6包含以下步驟： 561、 將各量化參數(shù)建立分類模型，歸一化之后送入分類器進行系數(shù)訓練； 562、 用測試樣本對分類模型進行訓練，得出其分類正確率。
9.根據(jù)權利要求8所述的肝硬化全量化分析方法，其特征在于，所述歸一化采用 min-max歸一化方法；所述分類器采用多類邏輯回歸分類器，在訓練階段，樣本函數(shù)可以表 示為：
其中，h0 (X)為樣本函數(shù)，θ ( Θ。，Θ p θ 2，. . . Θ J為邏輯回歸系數(shù)；X (Xl，x2，x3，. . . Xm) 表示特征向量，下標m為特征向量維度； 它的概率估計表示為：P(y|χ ; Θ ) = Oi0 (x))y(l-h0 (x))1-% 其中，0為權重系數(shù)，X為特征向量，P(y|x;0)表示在該參數(shù)下，樣本屬于y類的概 率。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種肝硬化全量化分析方法，包含以下步驟：S1、進行預處理，分割出纖維通道和細胞通道；S2、由纖維通道和細胞通道分割出匯管區(qū)纖維，提取匯管區(qū)參數(shù)；S3、先對纖維通道進行插值連接和濾波處理，后進行區(qū)域增長，提取血管間的橋連纖維，提取橋連纖維參數(shù)；S4、纖維通道分割出匯管區(qū)纖維和橋連纖維后，剩下的部分為散落的竇周/細胞周纖維，提取竇周/細胞周纖維參數(shù)；S5、標記由橋連纖維分割開的連通域，再結合細胞通道，得到肝結節(jié)，提取肝結節(jié)參數(shù)。本發(fā)明可以避免不同病理醫(yī)師的經(jīng)驗誤差，實時反映肝硬化期內的組織學進展變化。
【IPC分類】G06F19-00, G06T7-00
【公開號】CN104657624
【申請?zhí)枴緾N201510119631
【發(fā)明人】汪艷, 黃唯, 侯金林, 馮前進
【申請人】汪艷
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2015年3月18日