一种基于鼻颅镜系统的颅内肿瘤定位系统技术方案

本发明专利技术属于颅骨内肿瘤定位技术领域，本发明专利技术公开了一种基于鼻颅镜系统的颅内肿瘤定位系统，包括图像采集模块、图像定位模块、图像分析模块和输出控制模块；图像采集模块通过鼻颅镜采集鼻颅骨图像以及颅内不同深度的显微图像；图像定位模块根据鼻颅骨图像构建鼻颅骨三维空间模型，图像分析模块对所述显微图像进行灰度预处理，生成灰度显微图像，对所述灰度显微图像进行纹理分析，通过灰度共生矩阵对肿瘤纹理特征提取，获得肿瘤纹理特征关联量；根据预设归一化计算公式计算相似度可获取疑似肿瘤所在比对图像块中的疑似肿瘤灰度值矩阵，将不同深度的所有疑似肿瘤灰度值矩阵整合生成疑似肿瘤灰度值坐标集。疑似肿瘤灰度值坐标集。疑似肿瘤灰度值坐标集。

【技术实现步骤摘要】
一种基于鼻颅镜系统的颅内肿瘤定位系统


[0001]本专利技术涉及颅骨内肿瘤定位
，更具体地说，本专利技术涉及一种基于鼻颅镜系统的颅内肿瘤定位系统。

技术介绍

[0002]鼻颅镜系统是由鼻颅镜、光源、图像传输系统和工作器械组成的一套完整的医疗设备。鼻颅镜是一种用于检查和治疗鼻腔和鼻窦问题的医疗工具，它是一根长而细的柔性管子，上面装有光学系统和摄像头，可以通过鼻腔进入鼻窦区域，将显微镜下的图像传输到显示屏上；可以利用不同角度的镜头，观察到直视下不能观察到的部位。对瘤体的术中切除起到一个重要的帮助，其主要通过鼻镜成像原理展示技术观察颅内肿瘤情况，帮助医生定位和治疗颅内肿瘤,由于颅内肿瘤一般在显微图像上表现为圆形或圆形高密度红肿区域,边缘和瘤内骨化或钙化，病变组织呈毛玻璃样改变，中央可伴有囊性改变，因此瘤体本身边界多清晰光滑，因此通过鼻颅镜常规平扫即可获取显像清晰显微图像。
[0003]但是在实际医疗应用中肿瘤的形态并不是单一的，而目前所采用的显微图像往往都局限于对工作区域内单一肿瘤的识别，如果所选区域内存在一个以上的肿瘤，则不能准确地实现对全部肿瘤的识别，进而对肿瘤的手术切除造成限制，给病人疾病的复发留下隐患。而且当前肿瘤的识别与定位主要还是依靠医师的工作经验来获取肿瘤的位置，该方法过于依赖医师的工作经验。
[0004]鉴于此，本申请专利技术人专利技术了一种基于鼻颅镜系统的颅内肿瘤定位系统，以实现多个肿瘤的快速识别与定位。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术的实施例提供一种基于鼻颅镜系统的颅内肿瘤定位系统。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于鼻颅镜系统的颅内肿瘤定位系统，包括图像采集模块、图像定位模块、图像分析模块和输出控制模块；图像采集模块，通过鼻颅镜采集鼻颅骨图像以及颅内不同深度的显微图像；图像定位模块，根据鼻颅骨图像构建鼻颅骨三维空间模型，根据鼻颅骨三维空间模型获取鼻颅骨尺寸信息，将患者鼻颅骨图像读入计算机，通过三维建模软件对患者显微图像进行处理合成为一个完整的鼻颅骨三维空间模型，从而获取显微图像在颅内的方位信息；所述显微图像在颅内的方位信息包括显微图像的中心坐标以及分界面的边缘坐标；图像分析模块，对所述显微图像进行灰度预处理，生成灰度显微图像，将所述灰度显微图像划分为若干个比对图像块，将若干个比对图像块和皮肤灰度阈值进行分析，生成图像块标识，根据图像块标识输出所述图像块标识对应在灰度显微图像的灰度标签；对所述灰度显微图像进行纹理分析，通过灰度共生矩阵对肿瘤纹理特征提取，获得肿瘤纹理特征关联量；
根据肿瘤纹理特征关联量与医学数据库中定义的肿瘤纹理特征通过归一化计算公式计算相似度Q，将相似度Q高于相似度阈值的肿瘤纹理特征对应的比对图像块定义为疑似肿瘤所在比对图像块，由此获取疑似肿瘤所在比对图像块中的疑似肿瘤灰度值矩阵；将不同深度的所有疑似肿瘤灰度值矩阵整合，并通过对所有的疑似肿瘤所在比对图像块进行插值法处理，得到相邻疑似肿瘤所在比对图像块之间区域的疑似肿瘤灰度值坐标集；将疑似肿瘤灰度值坐标集中所述疑似肿瘤所在比对图像块和所述相邻疑似肿瘤所在比对图像块之间区域的疑似肿瘤灰度值坐标集转化为像素点，通过灰度显微图像在颅内的方位信息获得所述疑似肿瘤的方位信息；所述疑似肿瘤的方位信息通过概率赋值法对所述疑似肿瘤的方位信息中的肿瘤发生概率进行赋值，所述概率赋值越大，发生概率越大，将疑似肿瘤确定为肿瘤的概率越大，从而输出肿瘤的方位信息；对所述肿瘤的方位信息进行3D滤波，以去除比对图像块中的噪声，并通过聚合来重建整个灰度显微图像，获取不含噪声的所述肿瘤的方位信息；输出控制模块，用于输出所述肿瘤的方位信息。
[0007]优选的，显微图像在颅内的方位信息的分析逻辑如下：根据鼻颅骨三维空间模型确定鼻颅骨的三维坐标系，通过鼻颅骨三维坐标系获取鼻颅骨边缘轮廓线；提取颅内不同深度的显微图像的图像极限轮廓线，并将所有的所述图像极限轮廓线叠加地显示在所述鼻颅骨三维坐标系上，如果叠加后的所有所述图像极限轮廓线与鼻颅骨边缘轮廓线完全重叠，则将叠加地显示在所述鼻颅骨三维坐标系上的显微图像进行坐标指示，否则重新获取颅内不同深度显微图像的图像极限轮廓线；所有的所述显微图像根据其在颅内的深度不同进行依次排列，将第一张显微图像的Z轴坐标记为0，则深度为D的显微图像的Z轴坐标记为D；从Z轴坐标记为0对应的所有显微图像中选取一显微图像作为X轴和Y轴坐标平面；并取X轴和Y轴坐标平面对应的显微图像所处位置的中心点为中心坐标，根据所述中心坐标确定显微图像在颅内的方位信息。
[0008]优选的，生成比对图像块的逻辑如下所示：根据BM3D算法中相似块原理将灰度显微图像设置为n个像素为3的比对图像块，n表示像素为3比对图像块的序号，其中，，且每个比对图像块大小相等。
[0009]优选的，所述灰度标签包括常规组织灰度标签、低灰度组织标签和高灰度组织标签；生成常规组织灰度标签、低灰度组织标签和高灰度组织标签的逻辑为：所述图像块标识包括常规组织块、低灰度组织块和高灰度组织块；获取n个比对图像块的灰度值，并设置皮肤灰度阈值区间，大于，其中皮肤灰度阈值区间为正常皮肤组织在颅内对应的灰度值区间，若灰度值大于或等于PF1且小于或等于PF2，则对对应的划分区域标识为常规组织块；将常规组织块对应的比对图像块生成常规组织灰度标签；
若灰度值小于PF1，则对对应的划分区域标识为低灰度组织块；将低灰度组织块对应的比对图像块生成低灰度组织标签；若灰度值大于PF2，则对对应的划分区域标识为高灰度组织块；将高灰度组织块对应的比对图像块生成高灰度组织标签。
[0010]优选的，对灰度显微图像进行纹理分析的逻辑如下：首先选取灰度显微图像中任一比对图像块，设该对比图像块大小为，灰度级别为，根据图像中相距为d的两个灰度像素同时出现的联合概率分布，由灰度共生矩阵函数：；其中，#(x)表示集合x中的元素个数，为的矩阵，若与间距离为d,两者与坐标横轴的夹角为θ，则可以得到各种间距及角度的灰度共生矩阵；其中，元素的值表示一个灰度为i，的值表示另一个灰度为j的两个相距为d的像素对在角的方向上出现的次数;采用反差、能量、熵、相关性4种统计量来提取肿瘤纹理特征关联量。
[0011]优选的，所述插值法采用基于灰度值的插值方法，对第一张和最后一张比对图像块采用线性插值形成断层比对图像块，对第一张和最后一张比对图像之间的比对图像块采用基于Z方向上的4个点的三次样条插值。
[0012]优选的，所述疑似肿瘤的方位信息的处理逻辑如下所示：步骤一：所述灰度标签包括常规组织灰度标签、低灰度组织标签与高灰度组织标签对应标记为、与；常规组织灰度标签、低灰度组织标签与高灰度组织标签对应权重标记为、c2、c3，其中，且；依据公式分别求得常规组织灰度标签对应的常规组织灰度系数、低灰度组织标签对应的低灰度组织灰度系数、高灰度组织标签对应的高灰度组织灰度系数，其中：；；；因此，根据常规组织灰度系数、低灰度组织灰度系数与高灰度组织灰
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于鼻颅镜系统的颅内肿瘤定位系统，其特征在于，包括图像采集模块（10）、图像定位模块（20）、图像分析模块（30）和输出控制模块（40）；图像采集模块（10），通过鼻颅镜采集鼻颅骨图像以及颅内不同深度的显微图像；图像定位模块（20），根据鼻颅骨图像构建鼻颅骨三维空间模型，根据鼻颅骨三维空间模型获取鼻颅骨尺寸信息，将患者鼻颅骨图像读入计算机，通过三维建模软件对患者显微图像进行处理合成为一个完整的鼻颅骨三维空间模型，从而获取显微图像在颅内的方位信息；所述显微图像在颅内的方位信息包括显微图像的中心坐标以及分界面的边缘坐标；图像分析模块（30），对所述显微图像进行灰度预处理，生成灰度显微图像，将所述灰度显微图像划分为若干个比对图像块，将若干个比对图像块和皮肤灰度阈值进行分析，生成图像块标识，根据图像块标识输出所述图像块标识对应在灰度显微图像的灰度标签；对所述灰度显微图像进行纹理分析，通过灰度共生矩阵对肿瘤纹理特征提取，获得肿瘤纹理特征关联量；根据肿瘤纹理特征关联量与医学数据库中定义的肿瘤纹理特征通过归一化计算公式计算相似度Q，将相似度Q高于相似度阈值的肿瘤纹理特征对应的比对图像块定义为疑似肿瘤所在比对图像块，由此获取疑似肿瘤所在比对图像块中的疑似肿瘤灰度值矩阵；将不同深度的所有疑似肿瘤灰度值矩阵整合，并通过对所有的疑似肿瘤所在比对图像块进行插值法处理，得到相邻疑似肿瘤所在比对图像块之间区域的疑似肿瘤灰度值坐标集；将疑似肿瘤灰度值坐标集中所述疑似肿瘤所在比对图像块和所述相邻疑似肿瘤所在比对图像块之间区域的疑似肿瘤灰度值坐标集转化为像素点，通过灰度显微图像在颅内的方位信息获得所述疑似肿瘤的方位信息；所述疑似肿瘤的方位信息通过概率赋值法对所述疑似肿瘤的方位信息中的肿瘤发生概率进行赋值，所述概率赋值越大，发生概率越大，将疑似肿瘤确定为肿瘤的概率越大，从而输出肿瘤的方位信息；对所述肿瘤的方位信息进行3D滤波，以去除比对图像块中的噪声，并通过聚合来重建整个灰度显微图像，获取不含噪声的所述肿瘤的方位信息；输出控制模块（40），用于输出所述肿瘤的方位信息。2.根据权利要求1所述的一种基于鼻颅镜系统的颅内肿瘤定位系统，其特征在于，显微图像在颅内的方位信息的分析逻辑如下：根据鼻颅骨三维空间模型确定鼻颅骨的三维坐标系，通过鼻颅骨三维坐标系获取鼻颅骨边缘轮廓线；提取颅内不同深度的显微图像的图像极限轮廓线，并将所有的所述图像极限轮廓线叠加地显示在所述鼻颅骨三维坐标系上，若叠加后的所有所述图像极限轮廓线与鼻颅骨边缘轮廓线完全重叠，则将叠加地显示在所述鼻颅骨三维坐标系上的显微图像进行坐标指示，否则重新获取颅内不同深度显微图像的图像极限轮廓线；所有的所述显微图像根据其在颅内的深度不同进行依次排列，将第一张显微图像的Z轴坐标记为0，则深度为D的显微图像的Z轴坐标记为D；从Z轴坐标记为0对应的所有显微图像中选取一显微图像作为X轴和Y轴坐标平面；并取X轴和Y轴坐标平面对应的显微图像所处位置的中心点为中心坐标，根据所述中心坐标确定
显微图像在颅内的方位信息。3.根据权利要求2所述的一种基于鼻颅镜系统的颅内肿瘤定位系统，其特征在于，生成比对图像块的逻辑如下：根据BM3D算法中相似块原理将灰度显微图像设置为n个像素为3的比对图像块，n表示像素为3比对图像块的序号，其中，，且每个比对图像块大小相等。4.根据权利要求3所述的一种基于鼻颅镜系统的颅内肿瘤定位系统，其特征在于，所述灰度标签包括常规组织灰度标签、低灰度组织标签和高灰度组织标签；生成常规组织灰度标签、低灰度组织标签和高灰度组织标签的逻辑为：所述图像块标识包括常规组织块、低灰度组织块和高灰度组织块；获取n个比对图像块的灰度值，并设置皮肤灰度阈值区间，大于，其中皮肤灰度阈值区间为正常皮肤组织在颅内对应的灰度值区间，若灰度值大于或等于PF1且小于或等于PF2，则对对应的划分区域标识为常规组织块；将常规组织块对应的比对图像块生成常规组织灰度标签；若灰度值小于PF1，则对对应的划分区域标识为低灰度组织块；将低灰度组织块对应的比对图像块生成低灰度组织标签；若灰度值大于PF2，则对对应的划分区域标识为高灰度组织块；将高灰度组织块对应的比对图像块生成高灰度组织标签。5.根据权利要求4所述的一种基于鼻颅镜系统的颅内肿瘤定位系统，其特征在于，对灰度显微图像进行纹理分析的逻辑如下：选取灰度显微图像中任一比对图像块，设该对比图像块大小为，灰度级别为，根据图像中相距为d的两个灰度像素同时出现的联合概率分布，由灰度共生矩阵函数：；其中，#(x)表示集合x中的元素个数，为的矩阵，若与间距离为d,两者与坐标横轴的夹角为θ，则可以得到各种间距及角度的灰度共生矩阵；其中，元素的值表示一个灰度为i，的值表示另一个灰度为j的两个相距为d的像素对在角的方向...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡惠明，李长流，朱淳，潘洁，胡学山，卢露，倪轲娜，王玉叶，张岩，
申请(专利权)人：南京诺源医疗器械有限公司，
类型：发明
国别省市：