一种基于先验知识CT亚区影像组学的慢阻肺诊断装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于先验知识CT亚区影像组学的慢阻肺诊断装置，属于医学影像领域。该诊断装置包括：基于先验知识的亚区划分模块，用于根据肺内部CT值将患者CT肺部图像划分为三个亚区，其中，亚区一的肺内部CT值的范围为（

【技术实现步骤摘要】
一种基于先验知识CT亚区影像组学的慢阻肺诊断装置


[0001]本专利技术涉及医学影像领域，尤其涉及基于先验知识CT亚区影像组学的慢阻肺诊断装置。

技术介绍

[0002]慢性阻塞性肺疾病,其特征是存在着不可逆的气流限制，是导致死亡的主要原因之一，同时慢阻肺患者发生原发性肺癌的风险也会增加。全世界有超过6500万人受到其影响。慢性阻塞性肺炎的早期诊断被证明对减缓其临床进展、提高患者的生活质量有着积极的作用。但是事实上，慢性阻塞性肺疾病的漏诊和误诊非常常见（约60%
‑
86%）,这意味着许多慢性阻塞性肺病可能会错过最佳预防和治疗管理来减缓临床进展的机会。因此，慢性阻塞性肺炎的早期诊断是一个亟待解决的问题。
[0003]肺功能测试已经广泛识别和判别肺部气流受阻严重程度的方法，是慢阻肺判别的金标准。但是，肺功能测试中，一个轻微的疏忽可能导致很大的测试偏差。而定量CT被证明是评估慢性阻塞性肺炎的重要方法，可以降低误诊率，从而预防疾病进展、并发症、改善管理和早期死亡率。一系列研究表明，CT影像组学对慢性阻塞性肺炎的诊断、提高临床治疗能力、提供决策有着积极作用。而现有的CT影像组学特征提取，是将整个肺部当成一个整体进行分析和评估。 而实际上，肺内结构也是复杂的，包含了细小支气管、肺泡内空气、肺组织等不同的部分，而细小支气管阻塞、肺泡空气滞留是诊断慢阻肺的重要标准。因此，CT亚区影像组学，可以更细致地观察肺内不同结构，分别提取不同结构的特征，对提高慢阻肺的诊断效率有着更加积极的作用。

技术实现思路
r/>[0004]本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，充分考虑肺内不同结构，提供了基于CT图像亚区影像组学特征的慢性阻塞性肺炎的诊断装置。
[0005]本专利技术采用的技术方案如下：一种基于先验知识CT亚区影像组学的慢阻肺诊断装置，包括：亚区划分模块，用于根据肺内部CT值将患者CT肺部图像划分为三个亚区，其中，亚区一的肺内部CT值的范围为（
‑
1024，
‑
950）、亚区二的肺内部CT值的范围为（
‑
190，110）、亚区三的肺内部CT值的范围为（
‑
950，
‑
190）；特征提取模块，用于分别提取三个亚区的影像组学特征；并获取亚区一的LAA
‑
950I特征；分类模块，用于根据特征提取模块提取的特征区分患者是否患有慢阻肺病。
[0006]进一步地，所述影像组学特征具体为形状特征、纹理特征和/或统计特征。
[0007]进一步地，所述分类模块采用支持向量机（SVM）、决策树或逻辑回归分类模型。
[0008]进一步地，所述特征提取模块还用于提取亚区一的连通域特征，所述连通域特征为亚区一中连通域体积占图像中整个肺体积的百分比。
[0009]进一步地，所述连通域特征包括三个，分别为亚区一中根据体积从大至小排序为前三的连通域对应的连通域特征。
[0010]本专利技术装置的诊断过程为：基于先验知识的CT亚区划分：将患者CT肺部图像划分成三个子区域；特征提取：针对每个CT亚区都进行影像组学特征提取，同时还根据医学知识设计新的特征并进行提取，包括亚区一的LAA
‑
950I特征和连通域特征；根据提取的特征，判别是否为慢性阻塞性肺病。
[0011]本专利技术的有益效果是，本专利技术装置根据医学先验知识，通过阈值分割，将肺部分成不同亚区，侧重评估不同区域，比如肺泡空气滞留区域、肺组织或细小支气管阻塞等。在医学上，肺部低衰减区域（CT中低于
‑
950HU的区域）对提示肺气肿有重要作用。而肺低衰减区占全肺体积的百分比LAA
‑
950，通常用做肺气肿指数。CT阈值在（
‑
190，110）之间区域，一般表征腺体和软组织，可以提示肺内支气管的情况。因此，本专利技术装置通过划分亚区，分别提取不同结构的特征，对提高慢阻肺的诊断效率有着更加积极的作用。
附图说明
[0012]图1为本专利技术装置的结构图；图2为本专利技术装置诊断的流程图。
具体实施方式
[0013]本专利技术根据先验知识，将肺部划分成不同的亚区，再进行影像组学特征提取（图2），从而更好地关注肺内结构，如肺泡滞留空气、细小支气管等结构，从而提高慢性阻塞性肺炎的诊断效果，该诊断装置的结构如图1所示，具体包括：亚区划分模块，用于将患者CT肺部图像根据先验知识划分成为三个子区域，具体如下：（1）将肺内CT值在（
‑
1024，
‑
950）之间的部分分割出来，分割出来的部分为亚区一，该亚区表示空气值，可以提示肺气肿的相关情况；（2）将肺内CT值在（
‑
190，110）之间的部分分割出来，分割出来的部分为亚区二，该亚区提示腺体和软组织，可以提示肺内支气管的情况；（3）将肺内CT值在（
‑
950，
‑
190）之间的部分分割出来，分割出来的部分为亚区三，该亚区提示除去肺泡和支气管之外的肺内情况。
[0014]特征提取模块，用于分别提取三个亚区的影像组学特征，并获取亚区一的LAA
‑
950I特征；其中，LAA
‑
950I特征为亚区一中，小于950HU的体积占整个肺体积的百分比，具体计算公式如下：具体地，影像组学特征包括形状特征、纹理特征、统计特征等，本实施例中基于pyradiomics工具进行提取。
[0015]分类模块，用于根据提取的三个亚区的影像组学特征和LAA
‑
950I特征区分病人是
否患有慢阻肺。
[0016]其中，分类模块可以采用SVM、决策树、逻辑回归等分类模型，分类模块需要预先训练，采用已有诊断标签的CT肺部图像输入至亚区划分模块和特征提取模块后得到的特征进行训练。
[0017]作为一优选方案，特征提取模块中还包括提取亚区一中的三个连通域特征。通常肺部低衰减区域（CT值小于
‑
950区域）提示肺气肿。而计算肺气肿区域的大小，可以评估肺部呼吸支气管气腔出现异常持续扩张的严重程度。因此，计算亚区一的前三大连通域的大小可以一定程度上评估肺气肿的严重程度。故本专利技术还提取了亚区一中的三个连通域特征。
[0018]其中连通域特征为亚区一中，第一、二、三大连通域的体积占整个肺体积的百分比，具体获取流程为：1）将划分获得的亚区一图像转化为二值图像；2）利用OpenCV获取所有连通域信息；3）对所有连通域根据其体积从大到小进行排序，获得排名第一至三连通域的体积Connected_Vol
No.1
、Connected_Vol
No.2
、Connected_Vol
No.3
。
[0019]4）计算排名第一至三连通域的体积占整个肺体积的百分比Connected_feature
No.1
、Connected_feature...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于先验知识CT亚区影像组学的慢阻肺诊断装置，其特征在于，包括：亚区划分模块，用于根据肺内部CT值将患者CT肺部图像划分为三个亚区，其中，亚区一的肺内部CT值的范围为（
‑
1024，
‑
950）、亚区二的肺内部CT值的范围为（
‑
190，110）、亚区三的肺内部CT值的范围为（
‑
950，
‑
190）；特征提取模块，用于分别提取三个亚区的影像组学特征；并获取亚区一的LAA
‑
950I特征；分类模块，用于根据特征提取模块提取的三个亚区的影像组学...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱闻韬，申慧，陈凌，金源，黄海亮，
申请(专利权)人：之江实验室，
类型：发明
国别省市：