[发明专利]一种基于完整腔壁的空腔器官内病灶的检测方法

说明书

本发明涉及目标检测技术领域，特别是涉及一种基于完整腔壁的空腔器官内病灶的检测方法。其步骤如下：首先提取空腔器官的内外表面，获取完整的腔壁，然后，计算腔壁厚度，确定腔壁内外表面的对应点，分别提取内表面每个点及该点对应的外表面点的形态学特征，并计算这些形态学特征的差值，用于判定空腔器官内病灶的区域。本发明利用腔壁厚度和形态学差值的变化，检测病灶区域，可最大程度反映病灶的信息，极大提升空腔器官内病灶的检测性能。

技术领域

本发明涉及目标检测技术领域，特别是涉及一种基于完整腔壁的空腔器官内病灶的检测方法。

背景技术

腔内肿瘤，例如食管癌、胃癌、结直肠癌、膀胱癌等，由于表现隐匿，大部分患者就诊时已到中晚期，仅这四种常见腔内肿瘤，发病率和死亡率就占到所有恶性肿瘤的20％以上。以结直肠癌为例，从癌前病变进展到浸润性癌平均需要10年时间，早发现早治疗，是预防控制肿瘤发展和降低死亡率的重要手段，因此，开展无创准确的腔内病变筛查及检测手段具有重要临床意义。

作为腔内肿瘤临床检查的金标准，光学内窥镜可实时检测腔内病变并取组织进行活检。但是，对小于10mm的病变、平坦型病变，检出率低；而且，由于是侵入性检查，患者痛苦，并不适合筛查。随着医学图像图形技术的发展，虚拟内窥镜技术在腔内肿瘤的无创筛查及诊断中展示出明显优势。它利用患者相应部位的CT/MRI图像，提取并生成管腔的三维内部结构，以发现腔内息肉、肿瘤等异常改变。在2016年的JAMA上，美国预防服务工作组推荐CT结肠镜作为结直肠癌筛查新技术，建议结直肠癌危险人群，每五年做一次CT结肠镜检查，每十年做一次光学镜检查，充分肯定了CT结肠镜的筛查性能。

目前，大部分的虚拟镜系统主要基于管腔内部的形态学变化对病变进行检测，对早期病变的敏感性不足，特别是对小及平坦型病变的检测能力低。主要原因在于，腔内肿瘤多发生在内边界，并向内腔和外边界浸润生长，其在影像学上多表现为内壁上的突起，但早期浅表型病变并未形成明显的形态学改变。考虑到腔内病变的生长特点，所有可反映病灶的信息都在空腔器官的腔壁上，因此，若能提取完整的腔壁信息，将极大提升空腔器官内病灶的检测性能。

发明内容

本发明旨在解决上述背景中的技术问题，为此，本发明采用如下技术方案：

本发明提供的一种基于完整腔壁的空腔器官内病灶的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.采集待测空腔器官三维影像数据；

S2.分割空腔器官三维影像的内外表面，并提取待测空腔器官三维影像的内外表面；

S3.计算三维影像确定内外表面的对应点，并计算空腔器官壁的厚度；

S4.利用配对关系，提取配对点的形态学特征差值；

S5.利用腔壁厚度和形态学差值的变化，检测病灶区域。

进一步的，S1中影像数据需用三维结构数据，具体为CT或MRI数据。

进一步的，S2具体为：采用管腔内外壁的联合分割方法，将内外壁的灰度变化、梯度方向和厚度约束相结合，利用基于形状先验约束的方向性水平集模型，实现空腔器官内外表面的同时准确分割。

进一步的，S3具体为：在分割空腔器官内外表面的基础上，采用拉普拉斯厚度计算方法，计算腔壁厚度，并通过厚度计算方法，获取内壁上某点p与外壁上唯一对应点p’，通过拉普拉斯方程的调和函数，在空腔器官内外边界间生成等势面，基于拉普拉斯方程，内壁上任意一点p通过场线可以确定外壁上唯一对应点p’，并且这种对应是可逆的，p与p’之间的场线长度即为p点对应的厚度。

进一步的，S4具体为：基于步骤S3获得的空腔器官内外壁对应点关系，计算内壁上某点的形态学特征与外壁对应点形态学特征的差值来表征形态学变化，所述差值具体为内外壁弯曲度差值。