一种辅助多染色病理切片异质性诊断的图像配准方法技术

本发明专利技术属于医学图像病理分析领域，公开了一种辅助多染色病理切片异质性诊断的图像配准方法。该方法针对临床整张切片图像首先创建大量关键点用以标记切片图像上的多种染色生物标志物特征；然后检索关键点周围生物标志物特征相似性以及关键点空间分布一致性两方面的信息来获得匹配的地标，最后基于匹配地标，联合刚性和仿射变换模型校准整张切片图像的局部区域获得切片组织同源但不同染色生物标志物的共定位区域。以乳腺癌组织整张切片图像配准为例，使用配准的连续共定位区域所包含的生物标志物阳性面积，来分析乳腺癌组织的Ki

【技术实现步骤摘要】
一种辅助多染色病理切片异质性诊断的图像配准方法


[0001]本专利技术属于医学图像病理分析领域，尤其涉及一种辅助多染色病理切片异质性诊断的图像配准方法。

技术介绍

[0002]多染色病理切片异质性是指人体组织细胞在多次有丝分裂的过程当中，可能会因为细胞分子生物学或者基因表达方面的改变而导致肿瘤内部产生不同亚群的细胞增殖，进而产生肿瘤的耐药性。乳腺癌的临床诊断已经进入分子分型时代，目前病理科室出具乳腺癌诊断意见很大程度上依赖于准确的分子分型评估，而异质性的存在可能导致不准确的分子分型判断结果，进而影响制定可靠的治疗方案。
[0003]为避免可能出现的治疗失效，联合判读连续整张切片图像中的不同染色的生物标志物为肿瘤治疗提供了一套适用的解决方案。以H&E、ER、Ki
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67染色的乳腺癌切片为例，通常H&E切片使用4微米厚的组织切片经过苏木精—伊红染色后制成的，乳腺癌肿瘤细胞核被染成蓝色，而细胞质呈现红色，为病理诊断提供了直观的肿瘤组织的形态学知识。其中ER(雌激素受体)和Ki
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种辅助多染色病理切片异质性诊断的图像配准方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，使用不同染色的整张切片图像作为待配准图像，在待配准图像上标记关键点；步骤二，使用关键点筛选方案，通过迭代不同关键点之间的特征相似性及其空间分布一致性获得待配准图像之间的匹配地标；步骤三，使用匹配地标在待配准图像之间计算同源生物标志物的像素坐标位置和图像旋转角度，分别用于定位局部共定位区域和校准多染色生物标志物；步骤四，分块整个肿瘤组织获得一系列校准的共定位图像块，计算共定位图像块中不同染色生物标志物阳性面积的比值以辅助异质性分析。2.根据权利要求1所述的一种辅助多染色病理切片异质性诊断的图像配准方法，其特征在于：所述步骤一中包括以下内容；所述整张切片图像表示由H&E和IHC染色肿瘤组织切片获得；所述待配准图像由多种组合方式，包括由H&E和IHC染色的整张病理切片图像组成，或者由不同类型IHC染色的整张病理切片图像组成；所述待配准图像由多幅整张病理切片图像组成；所述关键点的标记方法使用特征点提取算法获得，特征点提取算法包括SIFT特征提取算法、FAST角点检测算法；或者直接使用像素坐标作为关键点。3.根据权利要求2所述的一种辅助多染色病理切片异质性诊断的图像配准方法，其特征在于：采用首先缩小待配准切片图像至128x128像素尺寸，随后放大切片图像染色区域的所有像素坐标到目标图像尺寸范围的办法把像素坐标作为关键点。4.根据权利要求1所述的一种辅助多染色病理切片异质性诊断的图像配准方法，其特征在于：所述步骤二中关键点筛选方案包括以下子步骤；(2
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1)使用特征相似性描述子对关键点周围生物标志物特征进行相似性编码获得关键点的特征向量；(2
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2)计算每对特征向量之间的欧氏距离来表示的关键点周围生物标志物的相似性，把最相似的配对特征点作为待配准图像之间的粗匹配地标；(2
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3)使用空间分布一致性规则删除初始匹配地标中可能存在的不准确的匹配地标，保留准确匹配地标作为精匹配地标；(2
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4)以精匹配地标为依据，使用双圆映射算法引导迭代运算过程，从未配对的关键点中迭代出配准地标，以获得更多潜在的精匹配地标作为最终的匹配结果。5.根据权利要求4所述的一种辅助多染色病理切片异质性诊断的图像配准方法其特征在于：步骤(2
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1)中，所述生物标志物特征包括：生物标志物染色特征、纹理结构特征、像素能量特征；所述关键点的特征向量由关键点描述子算法编码生物标志物特征获得，其中关键点描述子算法包括：BRIEF、SURF描述子算法。6.根据权利要求4所述的一种辅助多染色病理切片异质性诊断的图像配准方法，其特征在于：步骤(2
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3)中，所述空间分布一致性规则的算法包括；计算全部匹配地标之间的欧氏距离，求解每个地标到其他地标的欧式距离之和作为特征空间分布的量化指标，所述量化指标遵守以下公式：
其中，D为第一张待匹配切片图像上的匹配地标到其他地标的欧氏距离，d表示在第二张待匹配切片图像上的匹配地标到其他地标的欧氏距离，i表示匹配地标的数目，和表示当相邻两迭代点，j表示迭代次数，ε表示迭代终止阈值，理想中第一和第二图像上的匹配地标空间分布完全一致，此时迭代终止阈值为0，对于因整张切片图像发生形变的非理想场景，迭代终止阈值趋近于0；所述精匹配地标之间同时满足最高水平的生物标志物相似性和关键点空间分布一致性两个维度的条件。7.根据权利要求4所述的一种辅助多染色病理切片异质性诊断的图像配准方法，其特征在于：步骤(2
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4)中，所述双圆映射算法使用待配准图像之间的匹配地标与未匹配特征点之间的位置距离关系来映射未匹配关键点的对应关系，据此引导匹配更多潜在的地标，所述双圆映射算法包括以下步骤：使用至少三对精匹配地标，配对地标的坐标表示为：[C1(...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷诚，李肖肖，胡涛波，龙孟平，梅礼晔，黄金，王度，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：