一种同侧异位乳腺钼靶图像的点位置关联方法技术

技术编号:18665662 阅读:26 留言:0更新日期:2018-08-14 20:02
一种同侧异位乳腺钼靶图像的点位置关联方法,将CC位压缩图像上的病灶点带入数学模型中,得到病灶点经旋转后在与CC位压缩图像同侧异位的MLO位压缩图像上的位置,将带有病灶点的CC位压缩图像和MLO位压缩图像作为输入图像,恢复自由状态下的三维乳腺图像,再将CC位压缩图像的病灶点恢复到自由状态时形成的病灶曲线,对三维乳腺图像和病灶曲线进行MLO角度旋转,再对旋转后的三维乳腺图像和病灶曲线进行MLO位压缩操作,利用投射投影原理,将病灶曲线投影于MLO位压缩图像上,并得出病灶点在MLO位压缩图像上的位置。将两幅图像的同一病灶点对应起来,建立同侧异位乳腺钼靶图像的点位置关联关系,进而帮助医生全面分析病灶点。

A point position correlation method for mammography images of ipsilateral ectopic breast

A method of point position correlation for ipsilateral heterotopic mammography is proposed. The focus points on the compressed image of CC position are introduced into the mathematical model to obtain the position of the focus points on the ipsilateral heterotopic MLO compressed image after rotation. The compressed image of CC position and MLO position with the focus points are used as input images. The 3D mammary gland image in free state is restored, and then the focus curve formed when the focus point of the compressed image is restored to the free state is restored. The 3D mammary gland image and the focus curve are rotated by MLO angle. Then the 3D mammary gland image and the focus curve are compressed by MLO position. The projection projection principle is used to compress the 3D mammary gland image and the focus curve. The lesion curve is projected onto the MLO compressed image and the location of the lesion on the MLO compressed image is obtained. Corresponding the same lesion points of the two images, the relationship between the location of the lesion points in the ipsilateral heterotopic mammography is established, which helps doctors to analyze the lesion points comprehensively.

【技术实现步骤摘要】
一种同侧异位乳腺钼靶图像的点位置关联方法
本专利技术涉及乳腺钼靶图像
,特别是涉及一种同侧异位乳腺钼靶图像的点位置关联方法。
技术介绍
随着经济发展和生活水平的提高,人们越来越关注自身的健康保持及对疾病的早期检测。乳腺癌作为危害中老年妇女健康的第一大杀手,对其生活的影响不容忽视。据统计,全球每年新发乳腺癌约170万,其中发达国家乳腺癌发病率比发展中国家更高。预计至2021年乳腺癌患者数量将达到250万左右,发病率将从不到60例/10万女性(55岁~69岁)增加到超过100例/10万女性(沈坤炜,李宏为.乳腺癌诊治进展——多学科与个体化.中国实用外科杂志2011:891-893.)。乳腺癌发病机理相对复杂,目前针对乳腺癌治疗的各国实施手段并无明显差异,均采用外科手术为主,同时配合放射治疗、化学治疗等。然而,东西方乳腺癌患者存活率却存在较大差异。究其原因,在于发现病情阶段的不同。因此,普及乳腺癌筛查和诊断以实现乳腺癌的早期发现,对提高乳腺癌的存活率和改善患者的生活质量起关键作用。乳腺癌的影像学筛查诊断一般包括,超声诊断,数字钼靶摄影(X射线)诊断,磁共振成像(MRI)诊断。X线乳腺筛查,作为一种无创性的检查手段,痛苦相对较小,简便易行,且分辨率高,重复性好,留取的图像可供前后对比,不受年龄、体形的限制,目前诊断乳腺疾病的首选和最简便、最可靠的无创性检测手段。临床上,乳腺钼靶摄影在操作时要对乳腺进行特定方位的压缩,原因主要有两点:(1)对乳腺压缩可减少X射线组织的重叠成像,减少医生的误判率;(2)对易变形的物体进行压缩可以缩短X射线穿过的厚度,从而减少X射线的辐射剂量。大多数对压缩的乳腺必须成像的方位是内外斜(MLO)位,此方位能使更多的乳腺组织成像,从而能全面的反映乳腺的病变。同时,医生认为头尾(CC)位也是一个不可忽略的方位,它能与MLO位图像配合共同反映病灶点的空间信息,极大地提高医生诊断的灵敏性和准确性。研究表明,作为乳腺癌早期病变特征,微小钙化点和肿块的形状,大小及数目对乳腺癌的诊断有重要的指导作用。一般来说,目前的钙化点和肿块识别均是利用图像的灰度特征进行识别,因为钙化点在X片图像上表现为高亮点,肿块表现为边缘弱化中心低密度。如Dengler等人提出的结合两个阶段的钙化点高亮度检测和形状提取算法(DenglerrJ,BehrensS,DesagaJF.Segmentationofmicrocalcificationsinmammograms.IEEETransactionsonMedicalImaging1993;12:634.),第一个阶段利用高斯滤波器的加权差分确定钙化点的几何位置关系和钙化点的数目,第二阶段利用形态滤波器确定钙化点的形状,从而可对钙化点进行独立分割。Wu等人(WuY,DoiK,GigerML,NishikawaRM.Computerizeddetectionofclusteredmicrocalcificationsindigitalmammograms:applicationsofartificialneuralnetworks.MedicalPhysics1992;19:555-560.)利用神经网络在频率域对钙化点簇进行识别,结果显示这种识别方法是明显优于传统的基于纹理识别的方法,能够在频率域将真实钙化点簇和假阳性钙化点区分开来。此外,Chang等人还提出了一种探测肿块的方法(ChangYH,GurD,ZhengB.Identificationofsuspiciousmassregionsinmammograms:US,US5615243[P].1997.),利用五种不同检测方法从图像中识别可以区域,并尽可能地减少相互之间的重叠,最终在图像中最多出现五个假阳性区域,从一定程度上提高了肿块检测的准确性。但是,以上及其他经典算法的思维都是把疑似钙化点和肿块作为一种特征对象对待,以类似策略形成的方法至少有以下几种缺陷:1)只对单一的CC位或者MLO位压缩图像进行检测,不能将CC位图像和MLO位图像中的同一病灶点进行匹配的,由于乳腺可变形的形态特征,其在不同方位的压缩程度不一样,这就导致放射科医生很难将CC位和MLO位图像联系起来;2)由于乳腺钼靶图像本身是二维图像,图像内容高度重叠,常常存在钙化点或肿块和周围组织图像高度融合的情况,钙化点或肿块图像特征不明显或者不存在,造成以上算法结果很差。如果我们能对乳腺钼靶图像的任意乳腺位置点找到其同侧异位钼靶图像的对应位置,实现钙化点或肿块以及其他组织在两个同侧异位图像上的关联位置匹配,那么可以脱离钙化点或者肿块不确定性特征的影响,对于放射科医生做出精确诊断具有巨大的帮助。因此,针对现有技术不足,提供一种同侧异位乳腺钼靶图像的点位置关联方法以解决现有技术不足甚为必要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种同侧异位乳腺钼靶图像的点位置关联方法,该同侧异位乳腺钼靶图像的点位置关联方法通过对同侧异位图像进行辅助诊断,将两幅图像的同一病灶点对应起来,尤其是微小钙化点之间的对应关系,建立同侧异位乳腺钼靶图像的点位置关联关系,进而帮助医生全面分析病灶点,将CC位图像和MLO位图像用立体视觉几何联系起来。本专利技术的上述目的通过如下技术手段实现。提供一种同侧异位乳腺钼靶图像的点位置关联方法,将CC位压缩图像上的病灶点带入数学模型中,得到病灶点经旋转后在与CC位压缩图像同侧异位的MLO位压缩图像上的位置。具体而言的,建立数学模型的步骤如下:S1、将带有病灶点的CC位压缩图像和MLO位压缩图像作为输入图像,恢复自由状态下的三维乳腺图像;S2、再将CC位压缩图像的病灶点恢复到自由状态时形成的病灶曲线;S3、对三维乳腺图像和病灶曲线进行MLO角度旋转;S4、再对旋转后的三维乳腺图像和病灶曲线进行MLO位压缩操作;S5、利用投射投影原理,将病灶曲线投影于MLO位压缩图像上,并得出病灶点在MLO位压缩图像上的位置。优选的,步骤S1中恢复三维乳腺图像的具体步骤如下:S11、分别对CC位压缩图像和MLO位压缩图像进行缩放提取轮廓,同时,对缩放后的MLO位压缩图像以乳头为旋转中心进行旋转;S12、以乳头中心点到胸壁的最短距离所在的直线为X轴方向,且最短距离与胸壁的交点为坐标系原点,分别在CC位乳腺轮廓和MLO位乳腺轮廓上建立直角坐标系;CC位乳腺轮廓中的乳头坐标为(jnCC,inCC),MLO位乳腺轮廓的乳头坐标为(jnMLO,inMLO);S12、在旋转后的MLO位乳腺轮廓上选取上、下拐点,并经过上、下拐点向胸壁方向做切线;S13、将CC位乳腺轮廓和MLO位乳腺轮廓调整至同一坐标系内;以乳头中心点到胸壁的最短距离所在的直线为X轴方向,且最短距离与胸壁的交点为坐标系原点,根据左手定则建立三维直角坐标系;S14、在CC位乳腺轮廓和MLO位乳腺轮廓的X轴上选取一点向X轴方向做垂线,分别交CC位乳腺轮廓于两点;定义CC位乳腺轮廓上的交点到Y=0的距离分别为上、下短径,MLO位乳腺轮廓上的交点到Z=0的距离分别为上、下长径;再根据上、下短径和上、下长径重建三维乳腺轮廓的内部图像具体如下:根据式(1),重建乳腺右上部分的内部图像:根据式(2)本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种同侧异位乳腺钼靶图像的点位置关联方法,其特征在于:将CC位压缩图像上的病灶点带入数学模型中,得到病灶点经旋转后在与CC位压缩图像同侧异位的MLO位压缩图像上的位置。

【技术特征摘要】
1.一种同侧异位乳腺钼靶图像的点位置关联方法,其特征在于:将CC位压缩图像上的病灶点带入数学模型中,得到病灶点经旋转后在与CC位压缩图像同侧异位的MLO位压缩图像上的位置。2.根据权利要求1所述的一种同侧异位乳腺钼靶图像的点位置关联方法,其特征在于:建立数学模型的步骤如下:S1、将带有病灶点的CC位压缩图像和MLO位压缩图像作为输入图像,恢复自由状态下的三维乳腺图像;S2、再将CC位压缩图像的病灶点恢复到自由状态时形成的病灶曲线;S3、对三维乳腺图像和病灶曲线进行MLO角度旋转;S4、再对旋转后的三维乳腺图像和病灶曲线进行MLO位压缩操作;S5、利用投射投影原理,将病灶曲线投影于MLO位压缩图像上,并得出病灶点在MLO位压缩图像上的位置。3.根据权利要求2所述的一种同侧异位乳腺钼靶图像的点位置关联方法,其特征在于:步骤S1中恢复三维乳腺图像的具体步骤如下:S11、分别对CC位压缩图像和MLO位压缩图像进行缩放提取轮廓,同时,对缩放后的MLO位压缩图像以乳头为旋转中心进行旋转;S12、以乳头中心点到胸壁的最短距离所在的直线为X轴方向,且最短距离与胸壁的交点为坐标系原点,分别在CC位乳腺轮廓和MLO位乳腺轮廓上建立直角坐标系;CC位乳腺轮廓中的乳头坐标为(jnCC,inCC),MLO位乳腺轮廓的乳头坐标为(jnMLO,inMLO);S12、在旋转后的MLO位乳腺轮廓上选取上、下拐点,并经过上、下拐点向胸壁方向做切线;S13、将CC位乳腺轮廓和MLO位乳腺轮廓调整至同一坐标系内;以乳头中心点到胸壁的最短距离所在的直线为X轴方向,且最短距离与胸壁的交点为坐标系原点,根据左手定则建立三维直角坐标系;S14、在CC位乳腺轮廓和MLO位乳腺轮廓的X轴上选取一点向X轴方向做垂线,分别交CC位乳腺轮廓于两点;定义CC位乳腺轮廓上的交点到Y=0的距离分别为上、下短径,MLO位乳腺轮廓上的交点到Z=0的距离分别为上、下长径;再根据上、下短径和上、下长径重建三维乳腺轮廓的内部图像,具体如下:根据式(1),重建乳腺右上部分的内部图像:根据式(2),重建乳腺左上部分的内部图像:根据式(3),重建乳腺右下部分的内部图像:根据式(4),重建乳腺左下部分的内部图像:其中,a和b分别为Z>0时的短径和长径,c和d分别对应Z<0时的短径和长径。4.根据权利要求3所述的一种同侧异位乳腺钼靶图像的点位置关联方法,其特征在于:步骤S2的具体操作如下:S21、在CC位压缩图像上确定一个病灶点,坐标为(jsCC,isCC);S22、计算病灶点所在横断面y=inCC-isCC与压缩板的交点PuCC,与成像暗盒的交点PlCC,与X轴正方向的交点Pc;PuCC的坐标为:xuCC=a*jsCC*(L-HCC)/LyuCC=a*(inCC-isCC)*(L-HCC)/LzuCC=HCC/2......式(5);Pc的坐标为:xcCC=a*jsCC*(L-HCC/2)/LycCC=a*(inCC-isCC)*(L-HCC/2)/LzcCC=0......式(6);PlCC的坐标为:xlCC=a*jsCCylCC=a*(inCC-isCC)zlCC=-HCC/2......式(7);其中,a为图像的像素大小,L是X射线源到成像暗盒的距离,HCC是CC位压缩图像中乳房的厚度;S23、利用近似简化条件,恢复PuCC和PlCC在三维乳腺图像表面上Pu和Pl的坐标;S24、再根据步骤S23中Pc、Pu和Pl的坐标,恢复病灶曲线PcPu和病灶曲线PcPl在三维乳腺图像内部的点坐标。5.根据权利要求4所述的一种同侧异位乳腺钼靶图像的点位置关联方法,其特征在于:步骤S23中计算Pu点坐标的方法如下:定义:P1是y=inCC-isCC的横断面与胸壁的交点,P2是压缩板与胸壁的交点,P3是压缩后的乳房沿压缩板下降的拐点,P4是横断面离胸壁最远的点,Pu是PuCC对应的三维乳腺图像中乳房上表面上的一点,Pl是PlCC对应的三维乳腺图像中乳房上表面上的一点,P1P2的长度为L1,P2P3的长度为L2,P3P4的长度为L3,P1Pu曲线的长度为lu,P1P4曲线的长度为Lu,Lu'=L1+L2+L3,l是P1到PuCC的折线长度,满足P1Pu占P1P4的比例和压...

【专利技术属性】
技术研发人员:徐圆段小曼凌庆庆周凌宏秦耿耿陈卫国甄鑫曾辉
申请(专利权)人:南方医科大学
类型:发明
国别省市:广东,44

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