[發明專利]一種基于互關聯規則的鼻咽癌原發病灶臨床靶區自動勾畫方法

有效

• 申請號: 201710152831.4
• 申請日: 2017-03-15
• 公開（公告）號: CN106875367B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 陸遙;孫穎;喻莎;田皎;林麗;李賦
• 申請（專利權）人: 北京思創科泰科技有限公司
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T15/00;G06T7/11
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

1.一種基于互關聯規則的鼻咽癌原發病灶臨床靶區自動勾畫方法，其特征在于，包括下述步驟：

S1、生成鼻咽原發腫瘤區域的二值圖像，所述二值圖像為：讀入醫生勾畫好的腫瘤輪廓文件，對應腫瘤區域的圖像像素格點置1，不含腫瘤區域的像素格點置0；

S2、去掉二值圖像中腫瘤表面的不穩定數據，所述的不穩定數據是指：腫瘤表面的數據，由于拍片時間不同，會導致腫瘤表面最外層體素聯合出現的頻數計算出現誤差；

S3、對模板CT的圖像序列進行數據離散操作，將圖像序列劃分并生成對應三維網格；

S4、在三維的腫瘤區域內，對體素聯合出現的頻數進行統計，建立關聯規則的數據庫；

S5、讀入需要勾畫臨床靶區的新病人大體腫瘤數據，使用互關聯規則，模擬腫瘤生長，自動勾畫出臨床放療靶區，具體為：以腫瘤邊界處的三個相鄰體素為索引，在頻繁項集合數據庫中，找出與該索引相關聯的候選體素，再根據互關聯規則，判斷腫瘤下一步將侵犯的體素位置。

2.根據權利要求1所述基于互關聯規則的鼻咽癌原發病灶臨床靶區自動勾畫方法，其特征在于，步驟S1中，所述腫瘤區域采用判斷像素點是否在多邊形內的方法InPolygon，分開非腫瘤與腫瘤區域。

3.根據權利要求1所述基于互關聯規則的鼻咽癌原發病灶臨床靶區自動勾畫方法，其特征在于，步驟S2中，去掉二值圖像中腫瘤表面的不穩定數據的方法為：

對N例病人在模板CT圖像上的腫瘤區域運用腐蝕算法imageerosion，去掉最外層的會對頻數統計造成影響的不穩定數據，具體的，腫瘤區域erosion的計算公式為：

式中B(x)是結構元素，對空間E中的每一點，結構元素B(x)平移之后，X為使B包含于E的點構成的集合。

4.根據權利要求1所述基于互關聯規則的鼻咽癌原發病灶臨床靶區自動勾畫方法，其特征在于，步驟S3具體為：

S301、將模板CT的圖像序列進行網格化，將CT圖像序列劃分為width×height×zLen的三維網格，其中，width和height分別是一個CT切片橫向和縱向上的格點數目，zLen為模板CT的層數，讀取N例病人的GTV數據文件在模板CT上占位的網格號并存儲。

5.根據權利要求1所述基于互關聯規則的鼻咽癌原發病灶臨床靶區自動勾畫方法，其特征在于，步驟S4中，還包括下述步驟：S401、遍歷生成的占位三維網格，生成頻繁項集合，所述頻繁項集，分為頻繁一項集、頻繁二項集、頻繁三項集和頻繁四項集，具體的生成方式如下：

遍歷之前步驟中生成的占位三維網格，統計每個屬于GTV區域內部的體素格點在N例病人中出現的頻數，記為頻繁一項集；再依次統計空間上連續的兩個體素格點，在所有病例中，同時出現的頻數，記為頻繁二項集；同理，再依次生成頻繁三項集和頻繁四項集，具體的判定連續的判斷條件為：空間距離小于的格點被認為連續。

6.根據權利要求1所述基于互關聯規則的鼻咽癌原發病灶臨床靶區自動勾畫方法，其特征在于，步驟S5具體為：

S501、讀入需要勾畫臨床靶區的新病人大體腫瘤數據，對新病人的腫瘤區域進行網格化處理，生成新病人的頻繁三項集；

S502、以腫瘤邊界處的三個相鄰體素組成的頻繁三項集為索引，在頻繁項集合數據庫中，找出與該索引相關聯的候選體素，并找出對應頻繁四項集的頻數，依據互關聯規則，判斷腫瘤下一步將侵犯的體素位置。

7.根據權利要求6所述基于互關聯規則的鼻咽癌原發病灶臨床靶區自動勾畫方法，其特征在于，步驟S501具體為：

計算該病人腫瘤區域的表面格點坐標，遍歷所有邊緣格點，以每一個格點為中心，在其周圍x×y×z＝5×5×3的立方體網格區內找尋空間位置連續的格點三項集{i，j，k}，在此三項集的基礎上，找尋一個位于腫瘤區外部并與該三項集在空間上連續的節點l，組成四項集{i，j，k，l}。

8.根據權利要求7所述基于互關聯規則的鼻咽癌原發病灶臨床靶區自動勾畫方法，其特征在于，步驟S502中，腫瘤是否會擴散到l號格點的計算公式為：

式中P(l)是需要考慮的是否新增的潛在腫瘤擴散點，l，i，j，k為中離散化的網格序號，Freset₃和Freset₄的值分別表示{i，j，k}和ascent{l，i，j，k}頻繁項點集在N例GTV中出現的頻數，ascent{l，i，j，k}表示對集合{l，i，j，k}進行升序排列；其中，三項集由腫瘤區域內部的體素格點組成，且至少包含一個腫瘤邊緣格點，四項集中的新增點為空間上與三項集相鄰的腫瘤區域外的點；T表示一個頻繁度閾值，多次試驗之后，由臨床醫生根據經驗選擇0.5作為判斷是否擴散的標準閾值；Freset₄/Freset₃的計算依據為概率統計中的P(B|A)＝P(AB)/P(A)，即：在A發生的條件下，同時發生B的概率，因此，Freset₄(ascent{l，i，j，k})/Freset₃(i，j，k)可理解為，在(i，j，k)這三個相鄰體素點已被腫瘤侵犯時，與之相鄰的體素點l，被包括在腫瘤擴散危險區域的概率，P(l)＝1時，表示l體素點屬于危險區域，需要被預防照射；反之，則不需要將l體素點勾畫進預防照射區域。