[发明专利]宫颈瘤变检测和诊断的图像分析

说明书

技术领域

一般来说，本发明涉及医学成像，以及更具体来说，涉及用于宫颈癌病变的检测和诊断的自动化图像分析框架。

背景技术

虽然本发明结合宫颈癌来公开，但是它可适用于许多其它医学领域。宫颈癌通过早期检测是可预防的，但是在全球仍然包括所有女性癌症病人的大约12%(世界卫生组织，“Global Health Risks”，2009年12月，通过引用结合到本文中)。这种相当数量的宫颈癌病人主要归因于在发展中国家缺乏宫颈癌预防计划。即使诸如帕帕尼科拉乌(Pap)涂片检查之类的宫颈癌预防计划在降低宫颈癌的发生和死亡率方面是有效的，但是发展中国家常常缺乏实现这些计划所需的复杂实验室设备、训练有素人员和财政资源(R.Sankaranarayanan、A.M.Budukh和R.Rajkumar，“Effective screening programmes for cervical cancer in low-and middle-income developing countries”，Bulletin of the World Health Organization 79，第954-962页，2001；H.S.Cronje，“Screening for cervical cancer in developing countries”，International Journal of Gynecology and Obstetrics 84(2)，第101-108页，2004；以及A.Batson、F.Meheus和S.Brooke，“Chapter 26：Innovative financing mechanisms to accelerate the introduction of HPV vaccines in developing countries”，Vaccine 24，第219-225页，2006；通过引用结合到本文中)。在没有节省成本的宫颈癌筛选解决方案的情况下，宫颈癌仍然是发展中国家的女性癌症相关死亡的主要原因。

为了解决这个问题，研究了备选的节省成本的宫颈癌筛选方法(L.Denny、L.Kuhn、A.Pollack、H.Wainwright和T.Wright，“Evaluation of alternative methods of cervical cencer screening for resource-poor settings”，Cancer 89(4)，第826-833页，2000；T.C.Wright Jr、M.Menton、J.F.Myrtle、C.Chow和A.Singer，“Visualization techniques (colposcopy, direct visual inspection, and spectroscopic and other visual methods), Summary of task force 7”，Acta Cytologica 46(5)，第793-800页，2002；J.Benavides、S.Chang、S.Park、R.Richards-Kortum、N.MacKinnon、C.MacAulay、A.Milbourne、A.Malpica和M.Follen，“Multispectral digital colposcopy for in vivo detection of cervical cancer”，Optics Express 11[10]，第1223-1236页，2003；S.J.Goldie、L.Gaffikin、J.D.Goldhaber-Fiebert、A.Gordillo-Tobar、C.Levin、C.Mahe和T.C.Wright，“Cost-effectiveness of cervical-cancer screening in five developing countries”，The New England Journal of Medicine 353(20)，第2158页，2005；J.Jeronimo、O.Morales、J.Horna、J.Pariona、J.Manrique、J.Rubi?s和R.Takahashi，“Visual inspection with acetic acid for cervical cancer screening outside of low-resource settings”，Revista panamericana de salud publica 17，第1-5页，2005；D.Roblyer、S.Y.Park、R.Richards-Kortum、I.Adewole和M.Follen，“Objective screening for cervical cancer in developing nations: Lessons from Nigeria”，Gynecologic Oncology 107(1S)，第94-97页，2007；S.Y.Park、M.Follen、A.Milbourne、H.Rhodes、A.Malpica、N.MacKinnon、C.MacAulay、M.K.Markey和R.Richards-Kortum，“Automated image analysis of digital colposcopy for the detection of cervical neoplasia”，Journal of Biomedical Optics 13，第014029页，2008；以及N.Thekkek和R.Richards-Kortum，“Optical imaging for cervical cancer detection: solutions for a continuing global problem”，Nature Reviews，Cancer 8(9)，第725页，2008，通过引用结合到本文中)，并且相当大的努力已经投入到采用自动化图像分析技术的数字阴道镜(W.E.Crisp、B.L.Craine和E.A.Craine，“The computerized digital imaging colposcope: future directions”，American Journal of Bbstetrics and Gynecology 162(6)，第1491页，1990；B.L.Craine和E.R.Craine，“Digital imaging colposcopy: basic concepts and applications”，Obstetrics & Gynecology 82(5)，第869页，1993；M.I.Shafi、J.A.Dunn、R.Chenoy、E.J.Buxton、C.Williams和D.M.Luesley，“Digital imaging colposcopy, image analysis and quantification of the colposcopic image”，British Journal of Obstetrics and Gynaecology 101(3)，第234页，1994；P.M.Cristoforoni、D.Gerbaldo、A.Perino、R.Piccoli、F.J.Montz和G.L.Capitanio,“Computerized colposcopy: Results of a pilot study and analysis of its clinical relevance”，Obstetrics and Gynecology 85，第1011页，1995；Q.Ji、J.Engel和E.Craine，“Texture analysis for classification of cervix lesions”，IEEE Transactions on Medical Imaging 19(11)，第1144-1149页，2000；E.D.Dickman、T.J.Doll、C.K.Chiu和D.G.Ferris，“Identification of cervical neoplasia using a simulation of human vision”，Journal of Lower Genital Tract Disease 5(3)，第144页，2001；S.Gordon、G.Zimmerman和H.Greenspan，“Image segmentation of uterine cervix images for indexing in PACS”，Proc. of 17^th IEEE symposium on Computer-Based Medical Systems, 第298-303页，2004；A.Milbourne、S.Y.Park、J.L.Benedet、D.Miller、T.Ehlen、H.Rhodes、A.Malpica、J.Matisic、D.Van Niekirk和E.N.Atkinson，“Results of a pilot study of multispectral digital colposcopy for the in vivo detection of cervical intraepithelial neoplasia”，Gynecologic Oncology 99(3S)，第67-75页，2005；S.Gordon、G.Zimmerman、R.Long、S.Antani、J.Jeronimo和H.Greenspan，“Content analysis of uterine cervix images: initial steps towards content based indexing and retrieval of cervigrams”，Proc. of SPIE Medical Imaging 6144，第1549-1556页，2006；W.Li和A.Poirson，“Detection and characterization of abnormal vascular patterns in automated cervical image analysis”，Lecture Notes in Computer Science 4292，第627页, 2006；W.Li、J.Gu、D.Ferris和A.Poirson，“Automated image analysis of uterine cervical images”，Proc. of SPIE Medical Imaging 6514，第65142P-1页(2007)；S.Y.Park，“A study on diagnostic image analysis for the detection of precancerous lesions using multispectral digital images”，PhD Thesis University of Texas at Austin，2007；S.Y.Park、M.Follen、A.Milbourne、H.Rhodes、A.Malpica、N.MacKinnon、C.MacAulay、M.K.Markey和R.Rchards-Kortum，“Automated image analysis of digital colposcopy for the detection of cervical neoplasia”，Journal of Biomedical Optics 13，第014029页，2008；W.Li、S.Venkataraman、U.Gustafsson、J.C.Oyama、D.G.Ferris和R.W. Lieberman，“Using acetowhite opacity index for detecting cervical intraepithelial neoplasia”，Journal of Biomedical Optics，第14卷，第014020页，2009；以及H.G.Acosta-Mesa、N.Cruz-Ramirez和R.Hermandez-Jimenez，“Acetowhite temporal pattern classification using k-NN to identify precancerous cervical lesion in colposcopic images”，Computers in Biology and Medicine，39(9)，第778-784页，2009，通过引用结合到本文中)。