[发明专利]一种辅助多染色病理切片异质性诊断的图像配准方法

说明书

本发明属于医学图像病理分析领域，公开了一种辅助多染色病理切片异质性诊断的图像配准方法。该方法针对临床整张切片图像首先创建大量关键点用以标记切片图像上的多种染色生物标志物特征；然后检索关键点周围生物标志物特征相似性以及关键点空间分布一致性两方面的信息来获得匹配的地标，最后基于匹配地标，联合刚性和仿射变换模型校准整张切片图像的局部区域获得切片组织同源但不同染色生物标志物的共定位区域。以乳腺癌组织整张切片图像配准为例，使用配准的连续共定位区域所包含的生物标志物阳性面积，来分析乳腺癌组织的Ki‑67生物标志物指数以辅助病理学家日常诊断异质性。

技术领域

本发明属于医学图像病理分析领域，尤其涉及一种辅助多染色病理切片异质性诊断的图像配准方法。

背景技术

多染色病理切片异质性是指人体组织细胞在多次有丝分裂的过程当中，可能会因为细胞分子生物学或者基因表达方面的改变而导致肿瘤内部产生不同亚群的细胞增殖，进而产生肿瘤的耐药性。乳腺癌的临床诊断已经进入分子分型时代，目前病理科室出具乳腺癌诊断意见很大程度上依赖于准确的分子分型评估，而异质性的存在可能导致不准确的分子分型判断结果，进而影响制定可靠的治疗方案。

为避免可能出现的治疗失效，联合判读连续整张切片图像中的不同染色的生物标志物为肿瘤治疗提供了一套适用的解决方案。以HE、ER、Ki-67染色的乳腺癌切片为例，通常HE切片使用4微米厚的组织切片经过苏木精—伊红染色后制成的，乳腺癌肿瘤细胞核被染成蓝色，而细胞质呈现红色，为病理诊断提供了直观的肿瘤组织的形态学知识。其中ER(雌激素受体)和Ki-67均属于免疫组织化学染色法(IHC)的一种是决策乳腺癌治疗的重要免疫组化指标，全阳的ER切片作为评估Ki-67阳性水平的对照组能够很好的反应Ki-67指数。通过消除ER切片中非阳性表达的无关背景细胞，以保留的ER阳性生物标志物为基准来评估Ki-67异质性水平。Ki-67阳性水平与细胞增殖密切相关，能够反应肿瘤细胞的恶性程度；较高的异质性水平被认为会导致乳腺癌增殖和转移，或者被判读为肿瘤细胞已扩散到机体其它部位。

然而，在临床病理检查过程中，病理学家为评估Ki-67的异质性水平常常需要克服切片之间的颜色差异，旋转，形变问题手动查找局部共定位区域，这导致病理科室的工作量激增，严重限制了大规模病理切片在乳腺癌疾病治疗方面的临床推广。另外，由于不同的病理学家参与人工配准多染色切片时常常需要关心有限的局部区域，这种基于经验的方式可能导致评估同一患者的Ki-67异质性水平存在差异，因此开发更加客观的辅助异质性评估方法用于病理检查十分必要。

发明内容

为了解决上述日常诊断中遇到的现实问题，辅助病理学家分析多染色病理切片异质性，本发明公开了一种辅助多染色病理切片异质性诊断的图像配准方法。

本发明公开的一种辅助多染色病理切片异质性诊断的图像配准方法采用以下技术路线实现：

步骤一，使用不同染色的整张切片图像作为待配准图像，在待配准图像上标记关键点；

步骤二，使用关键点筛选方案，通过迭代不同关键点之间的特征相似性及其空间分布一致性获得待配准图像之间的匹配地标；

步骤三，使用匹配地标在待配准图像之间计算同源生物标志物的像素坐标位置和图像旋转角度，分别用于定位局部共定位区域和校准多染色生物标志物；

步骤四，分块整个肿瘤组织获得一系列校准的共定位图像块，计算共定位图像块中不同染色生物标志物阳性面积的比值以辅助分析异质性。

优选地，所述步骤一中包括以下内容：

所述整张切片图像表示由HE(苏木精伊红染色法，hematoxylin-eosinstaining)和IHC(免疫组织化学染色法，Immunohistochemistry staining)染色肿瘤组织切片获得；