一种PET图像鼻咽癌瘤内异质性的定量刻画方法技术

本发明专利技术属于医学图像分析领域，具体为一种PET图像鼻咽癌瘤内异质性的定量刻画方法。本发明专利技术包括：获取患者的PET/CT扫描数据，将其转换为标准摄取值(SUV)图像；对鼻咽部原发病灶进行三维分割；对病灶进行离散化处理，对处理后的病灶构建4种影像组学矩阵，并全面考虑矩阵构建过程中的对称性、平均策略、距离、邻域个数以及窗宽尺寸5种参数设置；从构建好的矩阵中提取415个纹理特征，结合5个传统SUV特征以实现瘤内代谢异质性的定量刻画。本发明专利技术通过充分挖掘无创的PET图像所蕴含的信息，更加全面地刻画了鼻咽癌的瘤内代谢异质性，为医生实现精准鼻咽癌鉴别提供了定量的评估指标。

【技术实现步骤摘要】
一种PET图像鼻咽癌瘤内异质性的定量刻画方法
本专利技术涉及医学图像分析
，具体涉及一种PET图像鼻咽癌瘤内异质性的定量刻画方法。
技术介绍
鼻咽癌是一种多发于中国华南地区的地方特色病，每10万人中，可高达30人发病。18F-FDGPET/CT已被广泛用于鼻咽癌的检查，然而，由于良性的炎症病变组织通常也会表现出较高的葡萄糖摄取，影像科医生通过肉眼观察病灶的代谢强度及解剖形态无法实现瘤内异质性图像区域的定量刻画。因此早期鼻咽癌的鉴别易受炎症病变的干扰，导致特异性不足85％，其确诊仍然依赖于有创伤的组织病理活检。纹理特征已在多种癌症的诊断、疗效评估以及预后预测等方面展现出其潜在价值。然而，现有技术对于纹理矩阵的构建方法较为单一，并未全面考虑到矩阵构建过程中对称性、平均策略、距离、邻域个数、窗宽尺寸等参数设置的影响，极大地限制了瘤内异质性定量刻画的充分性和全面性。因此，充分挖掘无创的PET图像所蕴含的信息，实现鼻咽癌瘤内异质性的定量刻画甚为必要。
技术实现思路
鉴于上述技术背景，本专利技术的目的在于提供一种PET图像鼻咽癌瘤内异质性的定量刻画方法。本专利技术的上述目的通过如下技术手段实现：提供一种PET图像鼻咽癌瘤内异质性的定量刻画方法，包括：(1)获取目标对象PET/CT扫描的DICOM格式的原始图像，并对所述原始图像进行预处理；(2)在处理后的标准摄取值图像上进行鼻咽部原发病灶三维分割；(3)对分割好的三维病灶进行SUV灰阶离散化处理；并采用多种参数设置构建纹理矩阵；(4)从纹理矩阵提取纹理特征，进行瘤内异质性定量刻画。优选的，所述的获取目标对象PET/CT扫描的DICOM格式的原始图像，并对所述原始图像进行预处理包括：对PET图像进行插值，与CT图像配准融合，并采用式(1)将PET活度图转换为标准摄取值图像：优选的，步骤(2)具体是采用SUV>2.5的阈值进行初始分割，然后再调整得到最后的3D分割病灶。优选的，步骤(3)中的SUV灰阶离散化处理，采用式(2)：其中，SUV(x)表示体素x的标准摄取值，B表示离散化间距，取0.1，SUVDis(x)表示体素x离散化之后的标准摄取值。优选的，步骤(3)中构建纹理矩阵，具体包括四种矩阵，分别为灰度共生矩阵、灰度游程矩阵、灰度区域尺寸矩阵和邻域差分矩阵。优选的，灰度共生矩阵构建过程中包含对称性、平均策略和距离三个参数，灰度游程矩阵构建过程中包含平均策略参数，灰度区域尺寸矩阵构建过程中包含邻域个数参数，邻域差分矩阵构建过程中包含窗宽尺寸参数。优选的，构建纹理矩阵采用的多种参数设置，其中对称性包括构建了对称的和非对称的GLCM；平均策略在于GLCM或GLRLM的构建包括从13个方向分别构建，然后再取13个方向特征的平均，还包括同时考虑13个方向只构建得到1个GLCM或GLRLM，提取特征时不进行平均；距离设置为1，2，3，…10个像素进而构建GLCM；邻域个数设置为6，18，26进而构建GLSZM；窗宽尺寸设置为3，5，7，9，11个像素进而构建NGTDM。优选的，纹理特征提取共计415个，其中包含338个GLCM特征，26个GLRLM特征，26个GLSZM特征以及25个NGTDM特征。优选的，提取的纹理特征，具体包括：26个GLCM特征，包括能量，熵，差熵，和熵，方差，和平方差，和方差，最大可能性，对比度，非相似性，同质性，逆差矩，相关性，差异方差，自相关性，聚类显著性，聚类阴影，聚类趋势，信息相关度量1，信息相关度量2，逆方差，标准逆差矩，标准逆差，和平均1，和平均2，一致性；13个GLRLM特征，短游程增强，长游程增强，灰度不均匀性，游程不均匀性，游程百分比，低灰度游程增强，高灰度游程增强，短游程低灰度增强，短游程高灰度增强，长游程低灰度增强，长游程高灰度增强，灰度方差，游程方差；13个GLSZM特征，小区域增强，大区域增强，灰度不均匀性，区域不均匀性，区域百分比，低灰度区域增强，高灰度区域增强，小区域低灰度增强，小区域高灰度增强，大区域低灰度增强，大区域高灰度增强，灰度方差，区域方差；5个NGTDM特征，粗糙度，对比度，繁冗度，复杂度，强度。本专利技术同时提供基于PET图像定量刻画鼻咽癌瘤内异质性的方法在鼻咽癌判定方面的用途。本专利技术的PET图像鼻咽癌瘤内异质性的定量刻画方法，能够有效实现鼻咽癌瘤内异质性的定量刻画。本专利技术全面考虑了矩阵构建过程中对称性，平均策略，距离，邻域个数，窗宽尺寸等参数设置的影响，丰富了PET图像瘤内代谢异质性定量刻画的充分性和全面性。为辅助医生实现精准鼻咽癌鉴别提供了定量的评估指标。附图说明利用附图对本专利技术作进一步的说明，但附图中的内容不构成对本专利技术的任何限制。图1是本专利技术PET图像鼻咽癌瘤内异质性的定量刻画方法的示意图。图2是实施例1PET图像鼻咽癌瘤内异质性的定量刻画方法的示意图。具体实施方式结合以下实施例对本专利技术作进一步描述。实施例1。一种PET图像鼻咽癌瘤内异质性的定量刻画方法，如图1所示，包括：第一步骤，获取目标对象PET/CT扫描的DICOM格式的原始图像，并对所述原始图像进行预处理。由于PET图像分辨率较低，图像尺寸较小，通常为128*128，因此，需要将DICOM格式的PET图像进行插值，使其与CT图像(512*512)配准融合，可以采用三次样条插值。为了获得各组织的标准摄取值，也需要将重建好的，经过衰减校正的活度图转换为标准摄取值SUV图像，本专利技术采对原始图像进行预处理包括：对PET图像进行插值，与CT图像配准融合，并采用式(1)将PET活度图转换为标准摄取值图像：第二步骤，在处理后的标准摄取值图像上进行鼻咽部原发病灶三维分割，具体是采用SUV>2.5的阈值进行初始分割，然后再调整得到最后的3D分割病灶。第三步骤，构建矩阵之前，为了提升矩阵构建的速度，同时也为了使得不同病例之间具有可比性，还需要对分割好的病灶进行统一的灰阶离散化处理，对分割好的三维病灶进行SUV灰阶离散化处理，再采用多种参数设置构建纹理矩阵。步骤(3)中的SUV灰阶离散化处理，采用式(2)：其中，SUV(x)表示体素x的标准摄取值，B表示离散化间距，取0.1，SUVDis(x)表示体素x离散化之后的标准摄取值。需要特别说明的是，矩阵的构建过程全面考虑了对称性，平均策略，距离，邻域个数，窗宽尺寸等参数设置的影响。1.灰度共生矩阵(GLCM)的构建灰度共生矩阵的元素P(i,j)表示两个灰度分别为i和j，且距离为D的体素在方向θ上出现的次数。该矩阵的构建涉及对称性、平均策略以及距离三个参数的设置。1.1对称性当只统计θ方向上的体素对的情况时，构建得到的是非对称矩阵(记为A)，当同时统计θ方向和θ方向的反方向上体素对的情况时，构建得到的是对称矩阵(记为S)。1.2平均策略如果分别统计三维空间中13个方向下的体素对出现情况，将会得到13个矩阵，每个矩阵分别进行特征提取，之后再将13个方向得到的特征进行平均，以得到最终特征结果(记为13)。如果同时统计三维空间中13个方向下的体素对的出现情况，那么只能构建得到一个矩阵，直接从该矩阵提取特征即可，不再需要进行平均(记为1)。综合1.1和1.2中的两个因素，可得到以下4种策略：1S，1A本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种PET图像鼻咽癌瘤内异质性的定量刻画方法，其特征在于，包括：(1)获取目标对象PET/CT扫描的DICOM格式的原始图像，并对所述原始图像进行预处理；(2)在处理后的标准摄取值图像上进行鼻咽部原发病灶三维分割；(3)对分割好的三维病灶进行SUV灰阶离散化处理；并采用多种参数设置构建纹理矩阵；(4)从纹理矩阵提取纹理特征，进行瘤内异质性定量刻画。

【技术特征摘要】
1.一种PET图像鼻咽癌瘤内异质性的定量刻画方法，其特征在于，包括：(1)获取目标对象PET/CT扫描的DICOM格式的原始图像，并对所述原始图像进行预处理；(2)在处理后的标准摄取值图像上进行鼻咽部原发病灶三维分割；(3)对分割好的三维病灶进行SUV灰阶离散化处理；并采用多种参数设置构建纹理矩阵；(4)从纹理矩阵提取纹理特征，进行瘤内异质性定量刻画。2.根据权利要求1所述的一种PET图像鼻咽癌瘤内异质性的定量刻画方法，其特征在于，所述的获取目标对象PET/CT扫描的DICOM格式的原始图像，并对所述原始图像进行预处理包括：对PET图像进行插值，与CT图像配准融合，并采用式(1)将PET活度图转换为标准摄取值图像：3.根据权利要求2所述的一种PET图像鼻咽癌瘤内异质性的定量刻画方法，其特征在于，步骤(2)具体是采用SUV>2.5的阈值进行初始分割，然后再调整得到最后的3D分割病灶。4.根据权利要求3所述的一种PET图像鼻咽癌瘤内异质性的定量刻画方法，其特征在于：步骤(3)中的SUV灰阶离散化处理，采用式(2)：其中，SUV(x)表示体素x的标准摄取值，B表示离散化间距，取0.1，SUVDis(x)表示体素x离散化之后的标准摄取值。5.根据权利要求4所述的一种PET图像鼻咽癌瘤内异质性的定量刻画方法，其特征在于：步骤(3)中构建纹理矩阵，具体包括四种矩阵，分别为灰度共生矩阵、灰度游程矩阵、灰度区域尺寸矩阵和邻域差分矩阵。6.根据权利要求5所述的一种PET图像鼻咽癌瘤内异质性的定量刻画方法，其特征在于：灰度共生矩阵构建过程中包含对称性、平均策略和距离三个参数，灰度游程矩阵构建过程中包含平均策略参数，灰度区域尺寸矩阵构建过程中包含邻域个数参数，邻域差分矩阵构建过程中包含窗宽尺寸参数。7.根据权利要求6所述的一种PET图像鼻咽癌瘤内异质性的定量刻画方法，其特征在于，构建纹理矩阵采用的多...

【专利技术属性】
技术研发人员：路利军，吕闻冰，马建华，冯前进，陈武凡，
申请(专利权)人：南方医科大学，
类型：发明
国别省市：广东,44