《電子技術應用》
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CT影像中毛玻璃型肺結(jié)節(jié)提取方法的研究
2018年電子技術應用第2期
唐思源,苗 玥,楊 敏
包頭醫(yī)學院 計算機科學與技術系,內(nèi)蒙古 包頭014040
摘要: 毛玻璃(GGO)型肺結(jié)節(jié)目前研究的比較少,但其惡性可能性也比較大。針對GGO型結(jié)節(jié)的對比度較血管和實體型結(jié)節(jié)的對比度低,直接使用閾值法不能很好地提取GGO型肺結(jié)節(jié),直接使用多尺度圓點濾波器不能提取非球形形狀的GGO型肺結(jié)節(jié)的問題,提出了一種基于形狀特征和濾波器增強的閾值法相結(jié)合的方法來提取GGO型結(jié)節(jié)。首先使用形狀指數(shù)方法提取具有全部或部分球形結(jié)構的GGO型結(jié)節(jié),然后對剔除了血管、球形結(jié)構結(jié)節(jié)的圖像應用濾波增強法來拉伸毛玻璃結(jié)節(jié)和肺實質(zhì)的對比度,利用閾值方法提取不具有球形結(jié)構的毛玻璃結(jié)節(jié)。為了提高檢測的準確率,對肺結(jié)節(jié)的特征進行提取與分類,并選擇最佳特征組合,放入支持向量機分類器提取更精確的肺結(jié)節(jié),并對算法進行評估和對比。實驗結(jié)果表明,該方法能有效降低GGO型肺結(jié)節(jié)的漏檢率,提高檢測的敏感性、特異性,優(yōu)于現(xiàn)有的兩種方法。
中圖分類號: TN911.73;TP391
文獻標識碼: A
DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.171624
中文引用格式: 唐思源,苗玥,楊敏. CT影像中毛玻璃型肺結(jié)節(jié)提取方法的研究[J].電子技術應用,2018,44(2):109-114.
英文引用格式: Tang Siyuan,Miao Yue,Yang Min. GGO lung nodule extraction methods of CT images[J]. Application of Electronic Technique,2018,44(2):109-114.

GGO lung nodule extraction methods of CT images
Tang Siyuan,Miao Yue,Yang Min
Department of Computer Science and Technology,Baotou Medical College,Baotou 014040,China
Abstract: The research of GGO lung nodule is rarely, but it is more possibility of malignant lesions. The direct use of the threshold method is not extract GGO lung nodules of good way due to the contrast of the GGO nodules is lower than the contrast of the blood vessels and the physical nodules, the non-spherical GGO lung nodules can′t be extracted that it used multi-scale dot filter of directly. Therefore, the method detection of GGO nodules is proposed based on shape feature and enhance filter. First of all, shape index method is used to extract all or part of spherical structure GGO nodules, then the spheres of nodules and the vessels are removed of image, and enhancement filter is used to stretch the contrast between GGO nodule and lung parenchyma, then threshold-based approach is used to extract GGO candidate nodules. Accuracy of the test is improved, the characteristics of pulmonary nodules are extracted and selected, the optimal combination of features are trained by SVM classifier and extract pulmonary nodules, algorithms are evaluated and compared. Simulation results show that it is better than the existing two methods,the method can reduce false detection rate,and the sensitivity and specificity are improved.
Key words : GGO lung nodule;shape features;filter enhancement;SVM classifier

0 引言

    據(jù)統(tǒng)計,肺癌是癌癥病例中發(fā)病率較高的一類癌癥,但如果早期發(fā)現(xiàn),可以極大地降低患者的死亡率。發(fā)現(xiàn)早期肺癌的主要方法是通過X射線或者CT發(fā)現(xiàn)病人病灶,X射線成像模糊,不易觀察病灶發(fā)展。目前都采用多層螺旋CT[1]或者磁共振成像(MRI)檢測肺癌,肺結(jié)節(jié)是肺癌在CT上的表現(xiàn)形式,通過詳細地分析并精確地檢測肺結(jié)節(jié),可以提高肺癌早期診斷的準確率,并有著重要的臨床價值。

    在肺結(jié)節(jié)的5種類型中,國內(nèi)外研究最多的是實心型結(jié)節(jié),包括孤立型、粘連血管型、粘連肺壁型三類[2]。而空洞型及毛玻璃型結(jié)節(jié)研究方法相對比較少,毛玻璃型肺結(jié)節(jié)與實心型結(jié)節(jié)相比,沒有固定的形狀、大小以及清晰的邊界,不易提取結(jié)節(jié)圖像的特征,很難通過一種有效的方法檢測并提取出肺結(jié)節(jié)。MAEKADO M[3]通過計算圖像的灰度值,繪制直方圖來提取毛玻璃型肺結(jié)節(jié)。KATSUMATA Y[4]用濾波器拉伸血管和結(jié)節(jié)的對比度,提取肺結(jié)節(jié)的特征,最后用神經(jīng)網(wǎng)絡分類器識別出毛玻璃型結(jié)節(jié)。ZHOU J H[5]首先用圓點濾波器(Dot filter)去掉噪聲和周圍血管,然后提取紋理特征,最后用K-NN分類器識別毛玻璃型結(jié)節(jié)。

    文獻[3]中通過濾波器增強GGO型肺結(jié)節(jié)的灰度值后,可以直接通過閾值法檢測GGO型結(jié)節(jié)。但是用濾波器增強GGO型結(jié)節(jié)對比度時,由于GGO型結(jié)節(jié)邊緣模糊,形態(tài)無規(guī)律,很容易漏檢,再用閾值法提取GGO型結(jié)節(jié)會把血管混淆進去,從而導致檢測的精確率下降。文獻[5]中用圓點濾波器只提取到了圓形的肺結(jié)節(jié),漏掉了部分非圓形肺結(jié)節(jié)。本文在分析毛玻璃型結(jié)節(jié)特點的基礎上,對現(xiàn)有的研究方法進行改進,提出了一種檢測和提取毛玻璃型結(jié)節(jié)的新方法?;谛螤畹臑V波器能很好地提取部分具有球型形狀的GGO型結(jié)節(jié),但會漏掉一部分無規(guī)則的GGO型結(jié)節(jié)。只用閾值法,檢測的準確率會下降;只用形狀濾波器,檢測的漏檢率會提高。把二者結(jié)合起來,與單獨使用閾值法或形狀濾波器方法相比,降低了假陽性,提高了檢測的準確率。

1 基于CT圖像的肺實質(zhì)分割原理

    人體的組織器官是錯綜復雜并相互關聯(lián)的,首先要從組織器官中把肺部區(qū)域分割[6]出來,去掉肺實質(zhì)周圍的氣管、噪聲等無關信息,如果有兩肺部粘連情況,還要對其進行分離。應用改進的閾值法區(qū)分肺部區(qū)域和背景,如果出現(xiàn)左右肺粘連情況時,通過基于分水嶺變換的分割方法分離左右肺區(qū),最后對肺邊界進行修補。

    首先,剔除背景,繪制肺部區(qū)域及周圍背景的灰度直方圖,找到峰谷,獲得初始分割閾值,對于背景和肺實質(zhì)重疊區(qū)域,將多個峰谷應用迭代法進行修復,最終得到最佳閾值,再應用區(qū)域生長方法將背景從肺部區(qū)域中去除。其次,去掉氣管,肺實質(zhì)外部及肺壁上含有的氣管、血管等管狀結(jié)構的器官,為了精確地提取肺部區(qū)域,本文提出一種改進的3D區(qū)域生長方法[7]去除外部管狀器官。如果左右肺有粘連,分離左右肺,首先定位粘連的肺部區(qū)域,然后再進行左右肺區(qū)的分割,最后再應用形態(tài)學運算調(diào)整分割誤差。最后,進行肺邊界的修補,在進行肺實質(zhì)的初始分割后,肺邊界處表現(xiàn)出許多凹凸不平的現(xiàn)象,主要是由于有一些結(jié)節(jié)在肺部內(nèi)邊緣或者粘連的外部區(qū)域,為了降低結(jié)節(jié)的漏檢率,本文利用滾球法和形態(tài)學操作修補肺邊界的缺口,將肺結(jié)節(jié)包含在肺實質(zhì)中,得到平滑和完整的肺邊界。滾球法的原理[8]是設定一定半徑的圓形,利用邊界的曲率變化,圓形模板在肺邊界沿著指定方向滾動一圈,并回到初始位置,最后利用圓形模板對邊界進行形態(tài)學操作的過程。

2 肺實質(zhì)分割算法及結(jié)果

2.1 背景剔除

    背景剔除具體算法流程為:

    (1)輸入影像信息,計算獲得CT圖像上X、Y軸方向的最大分辨率Amax、Bmax。   

    (2)計算初始閾值T,通過閾值把像素集分割成A、B兩個區(qū)域,計算兩個區(qū)域像素集的均值μa、μb,獲得最佳閾值:

    jsj4-gs1.gif

    (3)種子點的選擇,從圖像最左側(cè)出發(fā),設定四鄰域模板,掃描周圍像素點,如果像素點的灰度值小于Tz,則為種子點。

    (4)初始參數(shù)設定:Tz=-400 HU,Plefttop=(1,1),Prighttop=(1,Bmax),Pleftdown=(Amax,1),Prightdown=(Amax,Bmax)。

    (5)設定區(qū)域生長規(guī)則:其中I(Ai,Bi)為原始圖像的任意像素值,N4(Ai,Bi)是Ai、Bi的四領域像素點。

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    從左上到右下所有圖像的所有區(qū)域,找出滿足式(2)、式(3)的所有像素點。

    (6)應用區(qū)域生長算法對所有種子點的四鄰域像素進行搜索,直到不滿足條件為止。

    (7)將滿足搜索條件的背景區(qū)域設置成白色,對圖像進行二值化操作。

2.2 去掉氣管

    提取肺實質(zhì)外部氣管的算法思想是:設定種子點后,應用棋盤距離標記方法生成區(qū)域內(nèi)的像素,確定好棋盤間的距離K,經(jīng)過第N次迭代后,依據(jù)區(qū)域生長規(guī)則,搜索滿足條件的所有像素點,最后設置生長終止條件,檢測到氣管區(qū)域。設V(K)為滿足區(qū)域生長的面積值,繪制V(K)值的曲線變化圖,觀察曲線圖中值的變化,如果數(shù)值突然變大,表明檢測到管狀器官,提取并去掉該區(qū)域,具體步驟如下:

    (1)種子點的選擇:從中肺野層片上開始搜索種子點,設定4×4模板,搜索所有滿足像素點的區(qū)域,利用區(qū)域生長法獲得種子點。

    (2)生長規(guī)則:搜索種子點周圍6領域像素的值,保留T+6與T-6之間的像素值,搜索不少于100個像素的面積區(qū)域。

    (3)終止條件:計算函數(shù)V(K)的面積導數(shù),如果面積導數(shù)值大于零,則停止搜索,提取氣管區(qū)域,獲得肺實質(zhì)。

2.3 左右肺分離

    剔除背景及氣管后,有的肺部CT圖像中的左右肺是粘連在一起的,能精確地分離出左右肺是檢測結(jié)節(jié)的前提。具體算法過程如下所示:

    (1)定位感興趣區(qū)域:首先應用投影法[9],公式如下:

    jsj4-gs4.gif

    計算像素點的積分值,應用積分值確定像素點的坐標S(x0,y0)后,以坐標點為中心,確定半徑R,得到一個矩形區(qū)域,該區(qū)域即為左右肺相連的區(qū)域。

    (2)左右肺分割:用0和1值對待分割的矩形區(qū)域進行標記,然后計算像素的梯度幅度,求出極值,根據(jù)極值設定“分水嶺”,用山脊來表示雙肺區(qū)域,用山谷表示雙肺間縱膈區(qū),最后用山谷的極值來分割左右肺區(qū)。對分割的左右肺進行二值化處理及顏色的反轉(zhuǎn)。

    (3)腐蝕膨脹方法精確分割區(qū)域:由于左右肺連接處結(jié)構復雜、形態(tài)多樣,本文應用形態(tài)學方法對內(nèi)外分組區(qū)域的像素點進行調(diào)整。通過對連接部件的分析,不斷調(diào)整形態(tài)學算子的初始半徑r0,對矩形區(qū)域進行腐蝕和膨脹運算,直到完全并精確地分割左右肺區(qū)。

2.4 肺邊界修補

    滾球法的算法步驟:

    (1)分別提取左右肺部區(qū)域圖像,對其進行邊界修復;

    (2)通過大量的實驗數(shù)據(jù)獲得合理的圓形半徑,應用圓形模板在邊界滾動,修補邊界的凹陷處;

    (3)應用基于局部區(qū)域的滾球法提高圖像處理速度,縮小形態(tài)學操作的范圍,減少運行時間。

2.5 肺實質(zhì)仿真分割結(jié)果

    實驗數(shù)據(jù)來源于美國LIDC(Lung Imaging Database Consortium)肺影像數(shù)據(jù)庫,按照本文的方法對非粘連左右肺區(qū)采用的分割步驟,獲得的處理結(jié)果如圖1所示。

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3 基于形狀特征和濾波增強法的GGO型結(jié)節(jié)檢測

    GGO型結(jié)節(jié)的形態(tài)特征表現(xiàn)為模糊的稀薄影,與實心型結(jié)節(jié)相比,形狀不規(guī)則、邊界不清晰。但部分GGO型結(jié)節(jié)的局部結(jié)構都是類球型的,很多無規(guī)則形狀的GGO型結(jié)節(jié)都是由這些類球型局部結(jié)構組成的。分析了結(jié)節(jié)的特點后,先提取球型結(jié)構的GGO型結(jié)節(jié),然后再用濾波增強后的閾值法提取剩余結(jié)節(jié),該方法與單獨使用一種方法相比,降低了漏檢率,假陽率也有所下降。

3.1 形狀指數(shù)的定義

    形狀指數(shù)(shape Index)[10]、CT值和曲率可以表示像素的局部特征。形狀指數(shù)的值表示了與球型的接近比例。大部分肺結(jié)節(jié)表現(xiàn)出類球型結(jié)構,而血管是類管狀結(jié)構,通過形狀指數(shù)數(shù)值的差異,可以區(qū)分并提取出肺結(jié)節(jié)。形狀指數(shù)是由曲率以及導數(shù)運算計算得出。設K(s)、H(s)為像素s的高斯曲率值和平均曲率值,可得公式:

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    通過K1(s)、K2(s)計算得出像素s的主曲率,最后推導出形狀指數(shù)的值為:

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    表1給出了5種形狀指數(shù)值及對應的形狀說明。

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3.2 基于形狀特征的GGO型結(jié)節(jié)的提取

    目前,檢測實心型肺結(jié)節(jié)常用的方法有濾波增強法、圓點濾波器法等,但對于低密度的GGO型結(jié)節(jié),由于邊界模糊,直接應用濾波增強法不能精確地檢測和提取肺結(jié)節(jié),部分GGO型結(jié)節(jié)也是由局部類球型的小肺結(jié)節(jié)組成的。因此,利用形狀指數(shù)特征區(qū)分具有球型特征的GGO型結(jié)節(jié)和血管是實際可行的。

    下面給出應用形狀特征提取疑似GGO型結(jié)節(jié)區(qū)域的處理過程,設i、j為所選區(qū)域Rs任意像素值,Vi、Vj為接近球型的經(jīng)驗閾值,閾值的取值范圍在0.8~1.0之間,本文設定Vi=0.91,Vj=0.88。定義SI(i)、SI(j)為像素i、j的形狀指數(shù),對應的公式有:

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    (1)在Rs區(qū)域內(nèi),提取滿足式(8)的i像素,以及i像素周圍四鄰域的連通區(qū)域Rsi。

    (2)在Rs區(qū)域內(nèi),提取滿足式(9)的j像素,以及j像素周圍八鄰域的連通區(qū)域Rsj。

    (3)如果Rsj區(qū)域至少包含Rsi區(qū)域內(nèi)的一個連通區(qū)域,則Rsi即為疑似候選區(qū)域。

    (4)定位候選區(qū)域后,應用公式:

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其中,fM為Rsi區(qū)域的CT均值,通過式(10)、式(11)計算候選區(qū)域密度的最大值fTH、最小值fTL,應用自適應閾值法對Rsi區(qū)域進行分割,提取出類球型的GGO型肺結(jié)節(jié)。

    在生成的形狀指數(shù)圖上,數(shù)值在0.8~1.0之間是類球型,0.5~0.75之間的是類管狀型,通過數(shù)值可以提取出類球型的GGO型肺結(jié)節(jié)。

3.3 基于自適應非線性濾波器GGO型肺結(jié)節(jié)的提取

    利用形狀指數(shù)特征可以提取具有類球型結(jié)構的GGO型肺結(jié)節(jié),但部分非球型結(jié)構的結(jié)節(jié)還混淆在肺實質(zhì)里,為了降低漏檢率,在第二階段通過自適應非線性濾波器(Adaptive Nonlinear filter,AN filter)[11]拉伸肺實質(zhì)與肺結(jié)節(jié)的對比度,去除噪聲后,用閾值法提取剩余的非球型的肺結(jié)節(jié),提取結(jié)節(jié)步驟:

    (1)去除候選區(qū)域內(nèi)的血管:計算候選結(jié)節(jié)區(qū)域內(nèi)像素的形狀指數(shù)值,由表1可知,血管的形狀指數(shù)值在0.5~0.75之間,設閾值T=0.75,應用閾值法,提取閾值為0.75的像素,組成的像素集就為候選區(qū)域內(nèi)的血管。

    (2)剔除類球型肺結(jié)節(jié):應用第一階段形狀指數(shù)特征檢測出類球型肺結(jié)節(jié),圖像二值化后,去除該類型的結(jié)節(jié),保留肺實質(zhì)及部分非球型肺結(jié)節(jié)。

    (3)應用AN filter濾波器區(qū)分肺結(jié)節(jié):由于肺實質(zhì)與肺結(jié)節(jié)的CT像素密度值比較接近,通過非線性濾波器拉伸肺實質(zhì)與肺結(jié)節(jié)的對比度。設自適應濾波器模板S的大小為k1×k2,用模板系數(shù)mij表示像素(x,y)與像素(x+i,y+j)灰度值之間的相似程度,如果相似程度相似,則mij=1,否則mij=0。模板S的大小及模板系數(shù)mij的公式表達如下所示:

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    為了使濾波器的效果更好,把高通濾波器gH(x,y)與低通濾波器gL(x,y)相結(jié)合,card(S)表示集合S的個數(shù),公式表示如下:

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    (4)去除圖像噪聲:利用多尺度的高斯函數(shù)去除圖像的噪聲,對圖像進行平滑處理,設結(jié)節(jié)大小的取值范圍為[r0,r1],目前檢測的肺結(jié)節(jié)大小通常介于3 mm~30 mm之間,高斯函數(shù)中尺寸參數(shù)σ的值應該為[r0/3,r1/3],具體計算σ值的流程為:

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    (5)閾值法提取肺結(jié)節(jié):繪制候選區(qū)域圖像的灰度分布圖,計算得出閾值T的值,利用估計閾值法分割并提取非球型肺結(jié)節(jié)。

4 GGO型結(jié)節(jié)特征提取原理

    得到分割后的肺結(jié)節(jié)區(qū)域后,由于肺部結(jié)構的復雜,在肺結(jié)節(jié)內(nèi)包含部分假陽性結(jié)節(jié),即血管或氣管及噪聲等。對肺結(jié)節(jié)的特征進行定性和定量的分析,并提取結(jié)節(jié)的特征,可以更精確地區(qū)分出肺結(jié)節(jié),提高了檢測結(jié)節(jié)的準確率,也降低假陽率。目前,肺結(jié)節(jié)的特征有形狀、灰度、位置等三大類。本文主要在結(jié)節(jié)的大小、外部形狀、內(nèi)部特征[12]等方面進行特征提取,通過對提取出的特征進行合理的排列,選擇一組最佳的特征組合,放入分類器中提取并識別肺結(jié)節(jié)。具體的特征如下:

4.1 形狀特征

    為了反應結(jié)節(jié)的形狀、大小等方面的差異性,本文計算的形狀特征值有如下幾個,其中I表示像素數(shù),C1表示結(jié)節(jié)區(qū)域內(nèi)接圓的面積,C0表示結(jié)節(jié)區(qū)域外接圓的面積,R是結(jié)節(jié)區(qū)域的長軸與短軸形成的矩形。

    (1)面積A:

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4.2 灰度特征

    灰度特征統(tǒng)計了圖像中像素點灰度值的分布情況,本文主要提取肺結(jié)節(jié)中以下幾個灰度特征值,其中面積Cx表示結(jié)節(jié)包含的像素數(shù),I(x,y)表示每個像素點的灰度值。

    (1)灰度平均值Mx

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4.3 位置特征

    位置特征反應肺結(jié)節(jié)在肺區(qū)域內(nèi)所處的位置信息,本文主要提取中心距、中心角兩個位置特征,(xp,yp)表示肺結(jié)節(jié)質(zhì)心p的坐標值,(xo,yo)表示肺實質(zhì)質(zhì)心o的坐標值。中心距EU表示p與o的歐式距離。中心角AX表示質(zhì)心p對肺實質(zhì)質(zhì)心o的輻角,令jsj4-gs29-30-s1.gif(0≤jsj4-gs29-30-s1.gif≤2π)為op與x軸的夾角。

    (1)中心距EU:

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5 GGO型結(jié)節(jié)特征選擇及分類算法

    特征選擇[13]就是從特征集中挑選能準確地區(qū)分肺結(jié)節(jié)和其他組織器官的最佳特征組合,本文應用遺傳算法選擇特征值,根據(jù)最佳特征組合去除錯分的肺結(jié)節(jié),把選擇好的最佳特征組合值放入SVM分類器進行訓練,提取出更精確的肺結(jié)節(jié)。圖2給出特征選擇的框架圖。

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    最后把最佳特征組合放入SVM分類器中訓練,訓練的算法過程為:(1)繪制結(jié)節(jié)區(qū)域的灰度圖;(2)提取結(jié)節(jié)的特征值;(3)設置特征維數(shù)I(1~9);(4)根據(jù)維數(shù)選擇特征組合;(5)將組合值代入SVM分類器進行運算,得出參數(shù)值;(6)繼續(xù)對訓練樣本進行檢測,得出特征組成的檢測率;(7)檢測是否為最佳的特征組合,若是,則結(jié)束;(8)特征維數(shù)I=I+1,繼續(xù)選擇最佳特征組合,重復步驟(1)。

6 實驗結(jié)果與分析

6.1 實驗數(shù)據(jù)

    實驗數(shù)據(jù)來源于LIDC(Lung Image Database Consortium)數(shù)據(jù)庫,從數(shù)據(jù)庫中隨機選取40張病例影像CT圖像。影像數(shù)據(jù)圖像里共含有結(jié)節(jié)229個,經(jīng)過篩查,包含粘連血管型結(jié)節(jié)有69個,孤立型結(jié)節(jié)90個,毛玻璃型結(jié)節(jié)有42個,肺壁型結(jié)節(jié)有28個,結(jié)節(jié)的直徑在3 mm~30 mm之間,毛玻璃型結(jié)節(jié)是本實驗要檢測的結(jié)節(jié),樣本的部分結(jié)節(jié)的特征值如表2所示。

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6.2 實驗環(huán)境

    本實驗所有數(shù)據(jù)是在Windows 7、主頻2 GHz、內(nèi)存4 GB的計算機配置上完成的,編程軟件為MATLAB2012,開發(fā)平臺是在NIL庫下實現(xiàn)的。

6.3 實驗結(jié)果

    圖3給出了利用形狀指數(shù)提取GGO型結(jié)節(jié)的過程。圖4給出了利用閾值法提取剩余結(jié)節(jié)的過程,圖4(d)圖中黑色圈標注區(qū)域即為提取的GGO型肺結(jié)節(jié)。

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    對于實驗數(shù)據(jù)及算法的評價,通過敏感性和特異性來評估實驗結(jié)果。敏感性(Me)[14]:算法能否把金標準指定的結(jié)節(jié)全部檢測出來,有多少漏檢情況。特異性(Te):根據(jù)金標準,能否把不是結(jié)節(jié)的判斷出來,有多少誤檢情況。敏感性值高,漏檢的少。特異性值低,誤檢率低。定義TP為檢測出真結(jié)節(jié)的個數(shù),即真陽性;FN為沒有檢測出真結(jié)節(jié)的個數(shù),即假陰性;TN為檢測不是結(jié)節(jié)的個數(shù),即真陰性;FP為檢測出假結(jié)節(jié)的個數(shù),即假陽性。定義公式如下所示:

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    根據(jù)結(jié)節(jié)的“金標準”區(qū)域,按照如下3個準則統(tǒng)計該算法的敏感性和特異性,共檢測出42個毛玻璃型結(jié)節(jié)中的39個結(jié)節(jié),檢測的敏感性達到92.8%時,特異性達到15.6%。

    去除假陽性結(jié)節(jié)后,把最佳特征組合放入分類器中,提取出肺結(jié)節(jié),本文的算法與現(xiàn)有的文獻[3]以及文獻[5]的方法相比,結(jié)果如表3所示,該算法在性能上都有所改進。

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6.4 實驗分析

    本文提出的分兩階段檢測毛玻璃型結(jié)節(jié)的算法,從檢測性能上來看,效果比現(xiàn)有的方法要好。應用形狀指數(shù)檢測GGO型結(jié)節(jié),其中閾值的選取對結(jié)節(jié)檢測的敏感性和特異性影響比較大。圖5繪制了受試者工作特征(ROC)曲線圖[15],以假陽性率(FPS)表示橫坐標,以真陽性率(TPF)表示縱坐標。從曲線圖可以得知,閾值取0.88~0.91之間,敏感性達到最大,即漏檢的結(jié)節(jié)數(shù)最少。

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7 結(jié)論

    在分析了GGO型結(jié)節(jié)的特征后,在現(xiàn)有方法的基礎上,提出了一種提取GGO型結(jié)節(jié)的新方法。該方法主要針對4 mm~30 mm的肺結(jié)節(jié)進行檢測,首先檢測類球型肺結(jié)節(jié),再用濾波器增強的閾值法檢測非球型肺結(jié)節(jié)。兩個部分相結(jié)合,降低了結(jié)節(jié)的漏檢率。接下來提取結(jié)節(jié)的部分特征,通過遺傳算法進行特征選擇。最后,根據(jù)最佳特征組合去除假陽性結(jié)節(jié),利用SVM分類器識別出GGO型肺結(jié)節(jié)。

    從LIDC數(shù)據(jù)庫中下載100張CT圖像來評估本文的算法,在檢測敏感性達到92.8%時,特異性為15.6%,評估結(jié)果表明本文的方法能較好地提取出GGO型肺結(jié)節(jié)。

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