[发明专利]4DCT的影像组学特征提取图像重建方法、介质和装置

说明书

本发明涉及4DCT图像重建技术领域，具体地说，涉及一种基于肺部肿瘤4DCT图像进行影像组学特征提取的专用图像的重建方法、介质和装置。其针对如何从4DCT图像的重建图像中提取接近于静态CT图像的影像组学特征参数以及这些影像组学特征参数对预测模型建模的影响的问题，通过对肿瘤质心运动曲线时域梯度分析提出了基于最小梯度密度投影矩阵重建图像的概念和数学模型(Minimum gradient density projection matrix,MGDPM)，并验证了该方法相对于目前传统的平均密度投影(Average intensity projection,AIP)、最大密度投影(Maximum intensity projection,MIP)图像提取特征在非小细胞肺癌NSCLC早期转移中的预测能力。

技术领域

本发明涉及4DCT图像重建技术领域，具体地说，涉及一种基于肺部肿瘤4DCT图像进行影像组学特征提取的专用图像的重建方法、介质和装置。

背景技术

影像组学概念最早在2012年由荷兰马斯特里赫特大学医疗中心的PhilippeLambina等教授提出并发表在欧洲肿瘤学杂志上，该技术是一种新的基于多模态医学影像的处理分析技术。它基于高性能计算机及算法，从目前普遍使用的计算机断层图像CT、磁共振图像MRI和正电子发射/断层图像PET/CT中自动提取海量数据进行分析，能够为疾病的早期诊断、良恶性肿瘤鉴别、疾病治疗管理、个体化精准治疗等需求提供更多有价值信息。

影像组学技术得以在肿瘤治疗中应用的前提是：以特定的成像介质为基础的医学影像数据的定量分析，能够为医生提供比常规影像更多维和更有效的信息。影像组学技术基于其无创特性，因此理论上可以进行重复多次的信息提取和分析，能够为医生提供比常规基因检测、蛋白检测、病理活检等更多频度和维度的信息，使得肿瘤治疗的全程管理变成可能。同时，影像组学技术可以与全基因测序等基因组学和蛋白组学等技术手段结合起来，以更少的时间、更低的经济成本分析不同肿瘤、同种肿瘤的不同表型、同种表型的不同患者间异质性。同时，影像组学分析技术可以用于定量追踪不同治疗手段对肿瘤治疗的影响，在肿瘤产生肉眼可见的解剖或者代谢活性改变之前发现端倪。影像组学技术的出现为有效利用医学大数据和人工智能技术提供了可能，具有较大的临床应用前景。

基于4DCT图像的影像组学研究的难点是如何从4DCT图像中提取接近于静态CT图像的影像组学特征参数，以及这些影像组学特征参数对预测模型建模的影响。基于目前的研究结果，一般而言肺部肿瘤在一个呼吸周期内，在每个呼吸时相中运动速率差异很大，在呼气末肿瘤运动速率相对较慢，因此我们平常说的肿瘤运动幅度大其本质是患者呼吸导致的肿瘤运动速率太快，肿瘤运动幅度＝肿瘤运动速率*采样时间，因此在相同的采样时间内肿瘤运动速率越快，肿瘤运动幅度越大。这个通过照相机快门原理来解释可能会更加便于理解，在4DCT成像中，快门时间相当于CT机架旋转时间，而螺距选择类似于相机的光圈。如果被拍摄对象肿瘤的运动速率很快而照相机快门又不够快，在同样曝光时间内造成了过采样，最终导致图像拖沓模糊；或者相机快门速度设置又太快了，进光量太少而不能充分显像而导致的欠采样。现有的对肺部肿瘤4DCT图像的重建方法包括如AIP、MIP等方法，在对肺部肿瘤4DCT图像的处理上，均存在较大的失真。

发明内容

本发明提供了一种基于肺部肿瘤4DCT图像进行影像组学特征提取的专用图像的重建方法，其能够克服现有技术的某种或某些缺陷。

根据本发明的基于肺部肿瘤4DCT图像进行影像组学特征提取的专用图像的重建方法，其包括如下步骤：

步骤S1，对一个呼吸周期内的每个呼吸时相的4DCT图像进行处理，获取肿瘤质心在一个呼吸周期内的三维运动轨迹；

步骤S2，根据获取的三维运动轨迹，获取一个呼吸周期内肿瘤质心在头脚CC方向、左右LR方向和前后AP方向上的二维投影平面运动轨迹；