[發明專利]一種肺結節周邊血管量化評估系統及方法

有效

• 申請號: 201710848435.5
• 申請日: 2017-09-19
• 公開（公告）號: CN107633514B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 王曉華;譚石;朱巧;金發光;南巖東
• 申請（專利權）人: 北京大學第三醫院
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/13;G06T7/136;G06T5/00
• 代理公司: 北京世譽鑫誠專利代理事務所(普通合伙) 11368
• 代理人: 劉玲玲

本發明公開了一種肺結節周邊血管量化評估系統及方法，其中，該系統包括：肺結節分割模塊(對肺部CT影像中的肺結節的邊界進行自動勾畫，分割出肺結節)、包圍盒處理模塊(以肺結節為中心提取包圍盒)、血管骨架計算模塊(提取包圍盒內的血管并計算其骨架)和血管量化模塊(依據血管的骨架與肺結節之間的距離對肺結節周邊血管進行自動量化)。本發明的有益之處在于：(1)本發明的系統，能對肺結節周邊血管的數量進行全自動的量化分析，提高臨床評估效率；能在三維空間中分析肺結節和周邊血管的關系，明顯提高精確度；(2)本發明的方法，實現了肺結節周邊血管的量化分析，可計算可能含粘連肺結節的局部凸包，不會漏掉與肺邊界的粘連結節。

技術領域

本發明涉及一種肺結節周邊血管量化系統及方法，屬于數字圖像處理技術領域。

背景技術

肺癌位居全世界所有癌癥死亡率之首，其高死亡率主要歸結于缺乏早期癥狀和缺乏有效的篩查手段。美國國家肺癌篩查試驗(NLST)的研究表明，進行肺癌篩查使用CT檢查比胸部x射線更為有效，可降低20％左右的肺癌死亡率。雖然如此，使用CT檢查時，其中96％的結節經查證是假陽性，這往往會導致不必要的過度診斷(如隨訪掃描、侵入性活檢)。因此，如何降低過度診斷、提高CT對肺癌篩查的有效性是目前臨床面臨的主要問題。

在臨床實踐中，放射科醫師確定結節的良惡性主要是根據結節的影像學特征，如實性百分比、鈣化、毛刺和增長速度等。而與癌癥有關的一個重要特征即血管增生，還沒有從影像學的角度被很好地探索，盡管它在腫瘤生長和轉移過程中起著非常關鍵性的作用，被廣泛認為是一種肺癌風險、進展和療效的生物學標志。目前，評估腫瘤血管增生的標準方法是從腫瘤取樣，然后利用其它技術手段來評估腫瘤內部微血管密度(MVD)或者腫瘤細胞代謝負荷。在成像方面，主要的手段是通過量化結節中的灌注或代謝活動水平來間接評估腫瘤血管增生，例如雙能量CT、PET-CT和磁共振成像(MRI)，所有這些技術主要側重于腫瘤的內部微血管。1990年Mori等首次在CT影像上研究腫瘤血管增生，并報告說肺靜脈向惡性結節的匯集明顯大于向良性結節的匯集，相關文獻也支持這一觀點，認為CT影像中的血管向結節匯聚或環繞結節的程度可能與肺癌階段和病理相關。

因此，分析肺部CT影像中結節與周邊血管的關系，如結節周邊血管的數量及體積量化分析，對判斷肺結節的良、惡性及腫瘤生長階段有重要意義。

目前，分析肺結節周邊血管數量及體積的步驟如下：

(1)在肺部CT影像序列中選中感興趣的肺結節；

(2)通過肉眼觀察肺結節周邊血管數量；

(3)利用醫學影像瀏覽軟件的測量工具手繪肺結節周邊血管的邊界，并得到血管體積。

肉眼觀察肺結節周邊血管數量及手繪血管邊界計算血管體積的方法的缺點如下：

(1)準確性差

CT影像為灰度圖像，尤其對于低劑量CT影像，肺血管和肺結節及周邊其他結構的對比度并不明顯，肺血管和肺結節的空間關系復雜，在軸狀面上肉眼通過對比度判斷穿過肺結節或與肺結節相連并不容易，因此很難保證肺結節周邊血管的數量及體積計算的準確性。

(2)效率低

為了準確判斷血管數量，需要反復查看對比包含肺結節的多張2D影像，另外，肺血管在形狀上接近圓柱體，因此需要在多個2D CT影像的軸狀面上手繪血管的邊界。因此，這種手工方法分析方法非常耗時，不適用多個肺結節周邊血管分析。

(3)漏檢

目前提取肺實質的算法主要是肺區域分割算法，比如基于閾值的各種區域填充方法，雖然這種算法可有效地提取肺實質，但當肺區域與肺壁相鄰并且密度相近時，會錯誤地過濾掉這些區域，導致這些區域中可能含有的粘連結節漏檢。

發明內容