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一種肝硬化全量化分析方法

文檔序號:8339871閱讀:259來源:國知局
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
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