[发明专利]利用能谱曲线统计指纹识别病灶组织的系统

说明书

本发明公开了一种利用能谱曲线统计指纹识别病灶组织的系统，包括输入模块，用于输入待测能谱CT序列图像；聚类模块，用于对待测能谱CT序列图像中目标区域的各像素点基于其能谱曲线进行无监督聚类；卷积模块，用于以一个卷积形状为“卷积核”，对目标区域进行等步长的图像卷积，每一步即对卷积形状内像素的能谱曲线按其类别进行统计，并将统计结果与已知的占位性病灶点的能谱曲线统计指纹进行相似度计算，计算结果标记为当前卷积点的相似度；识别模块：用于读取目标区域内每一点的相似度标记，当某一点的相似度计算的结果高于某个阈值，则认为已检测到近似的占位性病灶点。本方案能减轻患者的负担，便于外科医生进行手术规划。

技术领域

本发明涉及医学图像处理技术领域，具体涉及一种利用能谱曲线统计指纹识别病灶组织的系统。

背景技术

目前对于肝结节的良恶性检测最接近的就是使用“普美显”增强MRI扫描，提高肝脏占位性病灶诊断的敏感性和特异度，对肝脏结节良恶性鉴别有一定的作用。该方法存在的不足有：(1)普美显磁共振检查无真正的平衡期，肝细胞对普美显的吸收难以达到饱和状态；(2)肝功能异常或高胆红素症患者，肝实质强化程度降低；(3)对于非肝细胞来源的非肿瘤病变，在肝胆特异期也表现为强化缺失，与肿瘤性病变难以鉴别；(4)持续动态扫描时间长，不适合所有肝病患者。

其次是采用超声造影法，但当病变位置深，声衰减明显时，或病灶位于膈下及较浅表的微小病灶易受气体、患者呼吸等因素影响而漏诊。

多层螺旋CT三期动态增强扫描是根据肝脏正常组织与病变组织供血不同的特点，利用造影剂增强两者之间的密度差，充分显示病灶组织在各时的短暂影像变化，使得大部分肝脏占位病灶能够被捡出，但是在微小病灶的诊断敏感性方面还存在一定的差距。

传统的CT扫描模式是混合能量的，所得到的CT图像只能代表物质密度，而不能代表物质的成分。根据物理学原理，一定物质对应一系列单一能量X射线照射，其衰减曲线是唯一的，这就是能谱曲线。所以能谱曲线具有可以分辨物质性质的能力。

能谱CT改变了传统CT的扫描模式，即由kVp混合能量成像，转变为keV单能量成像。可以提供传统图像外多个单能量图像(这些单能量图像在空间位置上是完全相同的，换句话说每个能量图上的坐标相同的点代表的位置是相同的)、基物质图像、能谱曲线以及有效原子序数等，并进行物质分解和组织定性。

通过能谱CT扫描所得的数据集称为能谱CT数据集，可视化后则为能谱CT图像空间，空间中每个点的能谱CT数据可以用fi(x,y,z)来表示，x,y,z分别是长、宽、高。i是能谱CT的谱数据，即空间每一个点有n个能谱CT数据，每个能谱CT数据分别对应一定的能谱值。例如，某能谱CT由40keV到140keV，每隔10keV扫描一次。即，i＝1，对应40keV；i＝2对应50keV；i＝3对应60keV；......i＝11对应140keV。因此，空间任意一点对应有n个能谱CT数据，即：

F(x,y,z)＝[f1(x,y,z),f1(x,y,z),f1(x,y,z)...fn(x,y,z)]；

空间中一个点的这n个能谱CT数据组成了所谓能谱曲线。

这就是说在空间对比和时间分辨率外提供了能量分辨率和解析化学成分的“化学分辨率”，这些信息都是以往的CT无法获取的。因此，当前技术发展的趋势是采用更为高效的能谱CT扫描进行占位性病灶的组织定性检测，例如肝结节的良恶性检测。

但另一方面，由于占位性病灶(例如肝结节)的化学组成较为复杂且不统一，在能谱CT图像中，即便是同一个占位性病灶，其各个图像点所表现出能谱曲线也存在着差异，那么如何从整个能谱CT图像中准确的将目标占位性病灶部分识别出来，从而为医生的诊断和手术规划提供更为可靠的依据是一个亟待解决的问题。

发明内容