[发明专利]超声图像中病变的检测和分类

说明书

技术领域

本发明涉及超声图像的数字图像处理，更具体地涉及这类图像中病变的检测和分类。

背景技术

乳腺癌风险评估使得有机会设计监测计划，此计划包括增强对较高乳腺癌风险个人的普查。对乳房造影实质(mammographic parenchymal)模式的计算机分析提供了这些模式的可能与乳腺癌风险相关的客观和定量的特征和分类。基于只对乳房X线照片或者结合流行病学风险因素(例如年龄)分析的乳腺癌风险计算机评估可以替换现有的预测乳腺癌风险昂贵和/或信息相关的诊断方法。

乳房主要由两部分组成：纤维腺组织和脂肪组织。乳房平均由50％的纤维腺组织和50％的脂肪组成。纤维腺组织是纤维连接组织和排列乳房导管的腺上皮细胞的混合物(软组织)。

主要的乳房疾病从乳房的末端导管小叶单元开始发展，并且主要起因于排列导管的上皮细胞。然而，也可涉及纤维或连接组织。一些人认为恶性乳房疾病是通过上皮细胞增生开始即上皮细胞数量增加的过程而产生的。上皮细胞增生发展到非典型的增生，其中上皮细胞不仅数量增加而且这些细胞以非正常的方法变化。在目前阶段认为此过程可逆。一旦达到某非典型标准水平，则可以诊断为原位癌，其中在导管外没有恶性细胞进入。在目前阶段认为恶性转变过程不可逆。在发展的最后阶段，癌细胞摆脱导管壁进入周围的基质组织，在这里此病称为浸润(infiltrating)癌或侵袭性(invasive)癌。

多数(80％-85％)乳腺癌可视为乳房X线照片上的块、一串微小钙化、或者其组合。其它乳房造影畸变与块和/或钙化相比特征和发病率都较小，并包括皮肤或乳头变化、腋窝畸变、不对称密度和结构变形。

早期检测到乳房癌会改进存活率。一些统计表明诊断为乳腺癌的妇女总的五年存活率为84％，但是如果在小的局部阶段发现，则5年存活率为97％。至少一项研究表明使用普查乳房造影会减小检测的病变尺寸和阶段，改进对存活的预测。现在，乳房造影是早期检测乳腺癌公认的成像技术。建议对超过40岁的妇女每年进行至少一次普查乳房造影。

美国专利6,282,305(Huo等人)涉及一种计算机评估乳腺癌风险的方法和系统，其中采集乳房的数字图像并且从数字图像中感兴趣的区域提取至少一个特征。提取的特征与预定的模型比较，此预定的模型将提取特征的模式与从相应特征模式获得的风险评估关联，相应的特征模式与基于基因载体信息或临床信息或者基因载体信息和临床信息两者的预定模型相关，并且输出风险分类因子作为比较结果。从数字图像中提取的优选特征包括1)基于所述感兴趣区域中像素灰度级绝对值的一个或多个特征，2)基于所述感兴趣区域中像素灰度级直方图分析的一个或多个特征；3)基于所述感兴趣区域中像素值傅立叶分析的一个或多个特征；和4)基于感兴趣区域内像素灰度级中空间关系的一个或多个特征。

美国专利5,984,870(Giger等人)涉及一种分析解剖组织中存在的病变的方法，包括下面的步骤：(a)获得从其中存在病变的解剖组织超声图像中导出的第一数字图像数据；(b)确定病变相对于第一数字图像的位置；(c)选取下面内容的至少一个进行特征提取分析：(1)病变边缘上感兴趣的区域，(2)包括病变的感兴趣的区域和处于病变周围附近的感兴趣的区域，和(3)包括病变的感兴趣的区域和处于病变边缘的感兴趣的区域；(d)从在所述选择步骤选择的每个感兴趣区域中提取至少一个表征所述第一图像数据中病变的第一特征；和(e)基于所提取的至少一个第一特征表征所述病变。

美国专利申请2003/0161513和2003/0125621描述了相似的系统，其分别采用了对超声图像中病变阴影和声像图(sonographic image)径向梯度指数(RGI)的分析。

用于检测和诊断乳腺病变的计算机系统的困难在于分割病变区域与周围组织。一些系统通过采用图形用户接口人工绘制病变而实现分割，例如美国专利5,984,870(Giger等人)。该手工步骤费力、妨碍全自动化，并且易于受到人为错误、不一致性和主观性的影响。因为从不准确的病变轮廓计算的特征(例如美国专利5,984,870(Giger等人)教导的内容)对病变分类不准确，所以所引起的病变轮廓中的不准确性对随后的计算机诊断产生负面影响。

因此，期望设计一种自动分割模块以将计算机乳房造影分析系统制成流线型。