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超声图像特征参数分析在乳腺肿瘤鉴别诊断中的应用★.pdf

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超声图像特征参数分析在乳腺肿瘤鉴别诊断中的应用★.pdf

中国组织工程研究与临床康复第14卷第26期2010–06–25出版JOURNALOFCLINICALREHABILITATIVETISSUEENGINEERINGRESEARCHJUNE25,2010VOL14,NO26POBOX1200,SHENYANG110004CNZGLCKFCOM48361EXPERIMENTTECHNOLOGYCENTEROFCHENGDUUNIVERSITY,CHENGDU610106,SICHUANPROVINCE,CHINA;2ELECTRICALINFORMATIONSCHOOLOFSICHUANUNIVERSITY,CHENGDU610065,SICHUANPROVINCE,CHINA;3DEPARTMENTOFULTRASONOGRAPHY,HUAXIHOSPITALOFSICHUANUNIVERSITY,CHENGDU610041SICHUANPROVINCE,CHINAJIANGLING★,MASTER,LECTURER,EXPERIMENTTECHNOLOGYCENTEROFCHENGDUUNIVERSITY,CHENGDU610106,SICHUANPROVINCE,CHINALIUQISCUEDUCNRECEIVED20100203ACCEPTED201003051成都大学实验技术中心,四川省成都市610106;2四川大学电气信息学院,四川省成都市610065;3四川大学华西医院超声科,四川省成都市610041蒋玲★,女,1968年生,四川省都江堰市人,汉族,1991年西南大学毕业,硕士,讲师,主要从事计算机应用研究。LIUQISCUEDUCN中图分类号R3942文献标识码B文章编号167382252010260483605收稿日期20100203修回日期2010030520100203007/GWZ超声图像特征参数分析在乳腺肿瘤鉴别诊断中的应用★蒋玲1,罗莹2,彭玉兰3,刘奇2BREASTTUMORDIFFERENTIALDIAGNOSISBASEDONULTRASOUNDIMAGEFEATUREPARAMETERSANALYSISJIANGLING1,LUOYING2,PENGYULAN3,LIUQI2ABSTRACTBACKGROUNDULTRASOUNDDIAGNOSISISNONINVASIVE,REPRODUCIBLEANDSUITABLEFORIDENTIFICATIONOFSOFTTISSUECHARACTERISTICS,WHICHAREWIDELYUSEDINTHEAUXILIARYDETECTIONOFBREASTCANCERHOWEVER,DUETOTHELACKOFQUANTITATIVECRITERIA,THEDIAGNOSISHASSHOWNAHIGHERFALSEPOSITIVERATEWITHGREATERSUBJECTIVITYANDUNCERTAINTYTHEPROBLEMISUNSOLVEDFORCLINICIANSREGARDINGHOWTOIMPROVETHEDIAGNOSTICACCURACYANDREDUCEUNNECESSARYBIOPSIESOBJECTIVETODETECTBREASTTUMORSUSINGULTRASOUNDIMAGEFEATUREPARAMETERSMETHODSUSINGLEVELSETMETHOD,100BREASTTUMORSWERESEGMENTEDANDCOMPUTEDWITH10FEATUREPARAMETERSINCLUDINGELONGATIONFACTOR,COMPACTNESSFACTOR,CIRCULARITYFACTORAND7HUMOMENTPARAMETERSRESULTSANDCONCLUSIONTHESCATTERGRAPHSHOWEDELONGATION,COMPACTNESSANDCIRCULARITYPOINTSWERENOTSUPERPOSEDBUTALMOSTCONCENTRATEDAROUNDTHESAMEAREAWITHOUTGOODDIFFERENTIALDIAGNOSIS,ANDTHEN7HUVALUESWEREUSEDTOANALYZELOCALAREASAROUNDTUMORSWITHSUPPORTVECTORMACHINECLASSIFICATIONHU1ANDHU2EXHIBITEDBETTEROUTCOMES,THEACCURACYWAS88AND88,SENSITIVITYWAS86AND90,SPECIFICITYWAS90AND86,POSITIVEPREDICTIVEVALUEWAS8958AND8654,ANDTHENEGATIVEPREDICTIVEVALUEWAS8654AND8958,RESPECTIVELYITSUGGESTEDTHATULTRASOUNDIMAGEFEATUREPARAMETERSANALYSISPROVIDESGUIDANCETODIFFERENTIALDIAGNOSISOFBREASTTUMORSJIANGL,LUOY,PENGYL,LIUQBREASTTUMORDIFFERENTIALDIAGNOSISBASEDONULTRASOUNDIMAGEFEATUREPARAMETERSANALYSISZHONGGUOZUZHIGONGCHENGYANJIUYULINCHUANGKANGFU2010;142648364840HTTP//WWWCRTERCNHTTP//ENZGLCKFCOM摘要背景超声诊断具有无损伤、重复性好、适用于鉴别软组织等特点,被广泛地应用于乳腺肿瘤的辅助检测。但是,由于缺乏量化标准,在诊断上具有较大的主观性和不确定性。如何提高诊断的准确性,减少不必要的活检,是临床急待解决的难题。目的利用超声图像特征参数分析对经病理证实的乳腺良恶性肿瘤进行鉴别。方法利用LEVELSET分割方法对100例乳腺肿瘤做超声图像分割,选用了伸长度、紧凑性和圆形度及7个HU不变矩共10个特征值进行计算分析。结果与结论采用伸长度、紧凑性和圆形度3个参数做三维散点图观察,良性肿瘤和恶性肿瘤几乎集中在G2528G980个G2318G3507,良恶性肿瘤的G2318分G6940G7536不好,G1889选用7个不变矩对G11458标肿瘤的G2620G17805G1461G5699进行分析,G5194用G6915G6357G2533量G7438进行分G12879,G1866中,HU1和HU2的G2040别性G14033较好,准确G10587分别G103888和88,G6947G5875性分别G103886和90,特G5334性分别G103890和86,G19463性G20056测G10587分别G10388958和8654,G19464性G20056测G10587分别G10388654和8958。提G12046超声图像特征参数分析对乳腺肿瘤的鉴别诊断具有辅助G1328用。关键词超声图像G727LEVELSETG727特征参数G727鉴别诊断G727数G4395化G5445像G6228G7427DOI103969/JISSN16738225201026021G14943G10630,G13611G14733,G5441G10589G1860,G2028G3867超声图像特征参数分析在乳腺肿瘤鉴别诊断中的应用J中G3281组织G5049G12255G11752G12362G994临床G5259复,2010,142648364840HTTP//WWWCRTERORGHTTP//CNZGLCKFCOM0引言由于超声诊断具有无损伤、非侵入性、灵敏度高、重复性好、适用于鉴别软组织等一系列独特的特点,被越来越多地应用于乳腺肿瘤的辅助检测。但是,由于缺乏量化标准,在诊断上具有较大的主观性和不确定性,导致假阳性率较高,造成大量不必要的活检。如何提高诊断的准确性,减少不必要的活检,是临床医生急待解决的难题。鉴于此,国内外学者就提取超声图像特征并利用计算机辅助诊断进行过大量研究。STAVROS等1研究认为阴影、结节、针状、G16294状G17805G13548、G3250声G7209、G5506G4579G16022G10267、G13449G8190G8616、G5506G19053化G1209G2462导G12661G6205G5364等特征G4557于辅助诊断是有G6940的G727RADHIKA2认为HARALICKG13453G10714特征G2454G6980和G2530G18108G3250声G15940减算G4388是有G6940的G727KUO等3G18331用的是G2339G7053G5058G13453G10714特征G2454G6980G727CHEN等4在研究G1025提取G1114G7053G5058G8616、G11468G1863G8616G1209G2462G13453G10714G4579G8886G2476G6454系G6980等特征G727ZHENG等5G17885用MARKOVIANG13453G10714特征、过G9205G2476化G8616、G13449G8190G8616G727CHOU等6提取的是肿瘤G2318的G5191G3355G2334G5464和G13449G8190G8616特征。G7424G7003在G2081G17860G7003G10498的研究G3534G11796上,G18331用G5430G5589特征G994G13453G10714特征结G2524的G7053G8873,利用G6915G6357G2533量机G4557乳腺肿瘤的G14403G5706性进行鉴别G2010G7524。蒋玲,等超声图像特征参数分析在乳腺肿瘤鉴别诊断中的应用ISSN16738225CN211539/RCODENZLKHAH4837WWWCRTERORG1243591乳腺肿瘤二维声像图的特征参数分析G4570一G5145图像G2010G2118成不G2528G2318G3507G2530,G1363用一G12193G7368适G2524于计算机进一G8505G3800G10714的G5430G5347,G4557G5483G2052的被G2010G2118的G16949G13044G19610进行G15932G12046和G6563G17860,G15932G12046一G1022G2318G3507G2499G1209G1016G12193G7053G8873G726一G12193G2499G1209用G1866外G18108特性来G15932G12046G2318G3507如G4439的G17805G11040,G2490外G2499G1209用G1866内G18108特性来G15932G12046G2318G3507如组成G2318G3507的G16949G13044。G13792G6563G17860G2318G3507特点G2499G1209用G5430G5589特征和G13453G10714特征G2454G6980。11形状特征形状参数G5430状G3252G4388F是G7693G6466G2318G3507的G2620G19283和G2318G3507G19766G12227计算G1998来的G726由上G5347G2499G16277,1G1022G17842G13505G2318G3507为G3290G5430G7114F为1G7114,G5415G2318G3507为G1866G1194G5430状G7114F大于1,G2375F的G1552G5415G2318G3507为G3290G7114G17810G2052G7380G4579。HARALICK等7G5062G16789G7138,G4557G6980G4395图像来G16840,如G7536G17805G11040G19283度是G63654G17842G17902计算的,G2029G4557G8503G1855G17805G5430G2318G3507取G7380G4579G1552G727如G7536G17805G11040G19283度是G63658G17842G17902计算的,G2029G4557G8503G14789G5430G2318G3507F取G7380G4579G1552。G5430状G2454G6980在一定G12255度上G6563G17860G1114G2318G3507的G13051凑性,G4439没有量纲,所G1209G4557尺度G2476化不敏感。除掉由于离散G2318G3507旋转带来的误G5058,G4439G4557旋转也不敏感。需要注意的是,在有的情况下,仅靠G5430状G2454G6980F并不能把不G2528G5430状的G2318G3507G2318G2010开。偏心率偏心率E也G2499叫伸G19283度,G4439在一定G12255度上G6563G17860G1114G2318G3507的G13051凑性。偏心率E有多G12193计算公G5347。一G12193常用的简单G7053G8873是计算G17805G11040G19283轴直G5464G19283度G994短轴G19283度的G8616G1552,这样定义的偏心率不受G5191移、旋转和尺度G2476G6454的影响。不过这样的计算受物体G5430状和噪声的影响较大。较好的G7053G8873是利用整G1022G2318G3507的所有G16949G13044,这样抗噪声等干扰的能力较强。圆形度G3290G5430度C是一G1022用G2318G3507R的所有G17805G11040点定义的特征量G726G1866G1025R为从G2318G3507重心G2052G17805G11040点的G5191G3355距离,RΣ为从G2318G3507重心G2052G17805G11040点的距离的G3355G7053G5058。特征量CG5415G2318G3507R趋G2533G3290G5430G7114单增趋G2533无穷的,G4439不受G2318G3507G5191移、旋转和尺度G2476化的影响,也很容易推广G1209G6563G178603D目标。12纹理特征G13453G10714是图像G2010G7524G1025常用的概念,直观来G16840G13453G10714G6563G17860G2499提供G2318G3507的G5191滑、稀疏、规G2029性等特性8。一G1022重要的G2318G3507G6563G17860G7053G8873是量化G2318G3507的G13453G10714内容,常用的3G12193G13453G10714G6563G17860G7053G8873包括统计G8873、结构G8873和频谱G8873。G7380简单的统计G8873借助于灰度直G7053图的矩来G6563G17860G13453G10714。令Z为一G1022代G15932灰度级的随机G2476量,并令IPZ,0,1,2,1IL−,为G4557应的直G7053图,这里L是G2499G2318G2010的灰度级G6980目。G1863于Z的G3355G1552的第N阶矩为G726这里M是Z的G3355G1552G5191G3355灰度级G726G53473G1025,01,10。二阶矩G7053G505822ZZΣ在G13453G10714G6563G17860G1025特别重要。G4439是G15932G12046灰度级G4557G8616度的量度,G2499G1209用于建立有G1863G5191滑度的G6563G17860符。三阶矩3G15932G12046G1114直G7053图的偏斜度,四阶矩4G15932G12046G1114直G7053图的G11468G4557G5191坦性。G7368高阶矩的物G10714意义不直接,但也定量地G6563G17860G1114G13453G10714的内容。仅借助灰度直G7053图的矩来G6563G17860G13453G10714没能利用G16949G13044G11468G4557位置的空间信息。为利用这些信息,G2499建立G2318G3507灰度共生矩阵。设S为目标G2318G3507RG1025具有特定空间联系的G16949G13044G4557的G19610G2524,G2029共生矩阵G2499定义为9G726上G5347等号右G17805的G2010G4388是具有某G12193空间G1863系、灰度G1552G2010别为1G和2G的G16949G13044G4557的G1022G6980,G2010母为G16949G13044G4557的总和G1022G6980N代G15932G6980量,不这样G5483G2052的P是归一化的。G3534于共生矩阵PG2499定义和计算几G1022常用的G13453G10714G6563G17860符,G2375G13453G10714二阶矩MW、熵EW、G4557G8616度CW和G3355匀性HWG726678G1866G1025MWG4557应图像的G3355匀性或G5191滑性,G5415所有12,PGG都G11468等G7114,MWG17810G2052G7380G4579G1552G727EW给G19981G1022图像内容随机性的量度,G5415所有12,PGG都G11468等G7114G3355匀G2010布,EWG17810G2052G7380大G727CW是共生矩阵G1022元G13044灰度G1552的一阶矩,G5415PG1025大的元G13044接近矩阵主G4557G16294线G7114,CW较大G15932G7138图像G1025的近邻G16949G13044有较大的反G5058G727HW在一定G12255度上G2499看作是的倒G6980K的作用是G18003G1825G2010母为G19658,但的大G4579受HWG1552的影响较大。在图像G3800G10714G1025,把二G13512超声图像看成一G1022矩阵,G4557于二G13512G17842G13505G2001G6980,FXY,PQ阶矩定义为G726蒋玲,等超声图像特征参数分析在乳腺肿瘤鉴别诊断中的应用POBOX1200,SHENYANG110004CNZGLCKFCOM4838WWWCRTERORG10,0,1,2PQ。如G7536,FXY是G2010G8585G17842G13505的并G1000仅在XYG5191G19766内有G19492的G18108G2010具有非G19658G1552,G2029G4396在G2520阶矩,并G1000矩的G5219列PQM由,FXYG5811一决定。G11468反,PQM也G5811一地决定,FXY。此外,HU等10于1962G5192G20330G8437提G1998G1114一组7G1022不G2476矩,来G14270于二阶和三阶矩G726这些矩组G4557于G5191移、旋转和G8616G1375G13565G6930是不G2476的。G1863于矩的定义G726G4557于一G5145NN的图像,G2419点矩的G15932G17810G5347为11⋅⋅⋅2,1,0,QPG1866G1025FX,YG15932G12046图像在X,Y的灰度G1552,矩G5219列G2499G1209G2819一确定FX,Y。G3252为目标图像的位置移G2172G1262G1363G2419点矩G2469生G6925G2476,所G1209在G2419点矩G3534G11796上提G1998G1025心矩的概念。G20330G1820定义重心YX,,G1866G1025G727由此,就G2499G5483G2052G994物体G5191移位置无G1863的G1025心矩G726QP,0,1,212取QP,0,1,2,3,G2029G5483G2052,,,,02200110002112033011,,,,共10G1022G1025心矩。为G9052除目标大G4579G4557矩的影响,G4557G1025心矩进行归一化G726,13进过规一化G2530,G4396在G983G1022不G2476矩组G2524G726141516171819202特征参数分析实验结果G7424G4466G20576所G17885用的100G1375乳腺肿瘤G3355为四G5041大学G2338G16211医G19510超声G12197就诊过的G5751者,G11354作过超声检G7609,并G13475G6175G7427G2462G11161G10714G16789G4466,G1866G1025G14403性肿瘤B50G1375,G5706性肿瘤M50G1375,G5192G218481968G4693,G3355为G3911性。G1363用G1214G3132为GEMSKRETZTECHNIKVOLUSON730G3423高频G5437G14406多G7234G2214超声诊断G1214。G6518G3848G12879G3423是RSP616/SMP。G5751者取G5191G2363位或G1403G2363位,G6518G3848G1209乳G3848为G1025心,G8851G6930G4568状G6502列的乳G12661G19283轴为G2011G19766,G1582G20046G7114针或G17882G7114针检G7609乳腺,并G13449G8190多G7053G6207G7609,G18331G19610的图像G13475G5751者G2528意,作为临床诊断研究的G2419G3999G17176G7021。利用LEVELSETG2010G2118G7053G88731112,G20330G1820G4557这100G51452D乳腺肿瘤超声图像进行G2010G2118。G1375如,图1A所G12046为一G14403性肿瘤导G12661瘤的2D超声图像,图1B所G12046为G2010G2118结G7536。图2A所G12046为一G5706性肿瘤G9036G9082性导G12661G11296的2D超声图像,图2B所G12046为G2010G2118结G7536。G3534于这些G2010G2118的结G7536,G7424G4466G20576G17885取伸G19283度、G13051凑性、G3290G5430度G24627G1022HU不G2476矩,G4557肿瘤特征G2454G6980进行G2010G7524。从伸G19283度、G13051凑性和G3290G5430性这三G1022G2454G6980来鉴别乳腺肿瘤的G14403G5706性。图3所G12046为G1209上G15932G2454G6980所G1582的一G1022三G13512散点图,用伸G19283度、G13051凑性和G3290G5430性G2454G6980作为X、Y和Z轴。ATWODIMENSIONALIMAGEBSEGMENTRESULTFIGURE1TWODIMENSIONALIMAGEANDSEGMENTRESULTOFTHEBENIGNTUMOR图1良性肿瘤的2D超声图像及分割结果蒋玲,等超声图像特征参数分析在乳腺肿瘤鉴别诊断中的应用ISSN16738225CN211539/RCODENZLKHAH4839WWWCRTERORGG1866G1025伸G19283度用目标肿瘤G17805G11040G19283轴G19283度G994短轴G19283度的G8616G1552G15932G12046,G13051

注意事项

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