[發明專利]4DCT的影像組學特征提取圖像重建方法、介質和裝置

有效

• 申請號: 201911009081.0
• 申請日: 2019-10-23
• 公開（公告）號: CN110880195B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 李駿甫;李夏東
• 申請（專利權）人: 李夏東
• 主分類號: G06T11/00
• 分類號: G06T11/00;A61B6/00
• 代理公司: 合肥初航知識產權代理事務所(普通合伙) 34171
• 代理人: 謝永

本發明涉及4DCT圖像重建技術領域，具體地說，涉及一種基于肺部腫瘤4DCT圖像進行影像組學特征提取的專用圖像的重建方法、介質和裝置。其針對如何從4DCT圖像的重建圖像中提取接近于靜態CT圖像的影像組學特征參數以及這些影像組學特征參數對預測模型建模的影響的問題，通過對腫瘤質心運動曲線時域梯度分析提出了基于最小梯度密度投影矩陣重建圖像的概念和數學模型(Minimum gradient density projection matrix,MGDPM)，并驗證了該方法相對于目前傳統的平均密度投影(Average intensity projection,AIP)、最大密度投影(Maximum intensity projection,MIP)圖像提取特征在非小細胞肺癌NSCLC早期轉移中的預測能力。

技術領域

本發明涉及4DCT圖像重建技術領域，具體地說，涉及一種基于肺部腫瘤4DCT圖像進行影像組學特征提取的專用圖像的重建方法、介質和裝置。

背景技術

影像組學概念最早在2012年由荷蘭馬斯特里赫特大學醫療中心的PhilippeLambina等教授提出并發表在歐洲腫瘤學雜志上，該技術是一種新的基于多模態醫學影像的處理分析技術。它基于高性能計算機及算法，從目前普遍使用的計算機斷層圖像CT、磁共振圖像MRI和正電子發射/斷層圖像PET/CT中自動提取海量數據進行分析，能夠為疾病的早期診斷、良惡性腫瘤鑒別、疾病治療管理、個體化精準治療等需求提供更多有價值信息。

影像組學技術得以在腫瘤治療中應用的前提是：以特定的成像介質為基礎的醫學影像數據的定量分析，能夠為醫生提供比常規影像更多維和更有效的信息。影像組學技術基于其無創特性，因此理論上可以進行重復多次的信息提取和分析，能夠為醫生提供比常規基因檢測、蛋白檢測、病理活檢等更多頻度和維度的信息，使得腫瘤治療的全程管理變成可能。同時，影像組學技術可以與全基因測序等基因組學和蛋白組學等技術手段結合起來，以更少的時間、更低的經濟成本分析不同腫瘤、同種腫瘤的不同表型、同種表型的不同患者間異質性。同時，影像組學分析技術可以用于定量追蹤不同治療手段對腫瘤治療的影響，在腫瘤產生肉眼可見的解剖或者代謝活性改變之前發現端倪。影像組學技術的出現為有效利用醫學大數據和人工智能技術提供了可能，具有較大的臨床應用前景。

基于4DCT圖像的影像組學研究的難點是如何從4DCT圖像中提取接近于靜態CT圖像的影像組學特征參數，以及這些影像組學特征參數對預測模型建模的影響。基于目前的研究結果，一般而言肺部腫瘤在一個呼吸周期內，在每個呼吸時相中運動速率差異很大，在呼氣末腫瘤運動速率相對較慢，因此我們平常說的腫瘤運動幅度大其本質是患者呼吸導致的腫瘤運動速率太快，腫瘤運動幅度＝腫瘤運動速率*采樣時間，因此在相同的采樣時間內腫瘤運動速率越快，腫瘤運動幅度越大。這個通過照相機快門原理來解釋可能會更加便于理解，在4DCT成像中，快門時間相當于CT機架旋轉時間，而螺距選擇類似于相機的光圈。如果被拍攝對象腫瘤的運動速率很快而照相機快門又不夠快，在同樣曝光時間內造成了過采樣，最終導致圖像拖沓模糊；或者相機快門速度設置又太快了，進光量太少而不能充分顯像而導致的欠采樣。現有的對肺部腫瘤4DCT圖像的重建方法包括如AIP、MIP等方法，在對肺部腫瘤4DCT圖像的處理上，均存在較大的失真。

發明內容

本發明提供了一種基于肺部腫瘤4DCT圖像進行影像組學特征提取的專用圖像的重建方法，其能夠克服現有技術的某種或某些缺陷。

根據本發明的基于肺部腫瘤4DCT圖像進行影像組學特征提取的專用圖像的重建方法，其包括如下步驟：

步驟S1，對一個呼吸周期內的每個呼吸時相的4DCT圖像進行處理，獲取腫瘤質心在一個呼吸周期內的三維運動軌跡；

步驟S2，根據獲取的三維運動軌跡，獲取一個呼吸周期內腫瘤質心在頭腳CC方向、左右LR方向和前后AP方向上的二維投影平面運動軌跡；