基于图像处理的肺小结节辅助定位系统

摘要

本发明肺部结节定位技术领域，具体公开了基于图像处理的肺小结节辅助定位系统，所述系统包括：近红外光发射模块，用于向切除的肺部组织发射近红外线并在特定范围内调整近红外线的辐射强度；数字影像采集模块，用于采集肺部组织的影像信息；识别模块，用于根据近红外线强度变化过程中的影像信息识别出微小磨玻璃结节的位置；本发明根据不同辐射强度下的影像信息对结节位置和范围进行综合判断，能够避免单一数据下造成的误判及结节位置在一定辐射强度下显像不明显造成的漏判问题，能够提高对于微小结节识别的准确性，进而更加方便病理取材医生对于病理样本的采集过程。

说明书

技术领域

本发明涉及肺部结节定位技术领域，具体为基于图像处理的肺小结节辅助定位系统。

背景技术

肺磨玻璃结节(GGN)指的是CT影像上，像磨砂玻璃质地的密度轻度增高的云雾状淡薄影；GGN中的磨玻璃成分对应的是病理上的鳞屑样生长方式，异常增生的上皮细胞或分化良好肿瘤细胞以鳞屑样方式生长而形成影像上的磨玻璃影；大量研究证实，肺部的微小磨玻璃结节(≤1cm)(以下简称肺小结节)大部分为早期肺腺癌，肺腺癌的发展是一个连续发展的过程，是由肺泡壁上皮细胞不典型增生至肿瘤细胞沿肺泡壁贴壁式生长，最终向周围组织浸润，在此过程中肿瘤影像表现也呈现相应的改变。因浸润前病变(不典型腺瘤样增生AAH及原位腺癌AIS)及浸润性病变(微浸润癌MIA及浸润性腺癌IAC)临床处理显著不同，通常肺微小磨玻璃结节采取肺楔形切除或肺段切除。

手术切除的肺微小磨玻璃结节因为其形态的特殊性，有部分肺微小磨玻璃结节难以用肉眼裸视直接看见，需要病理取材医生广泛取材及镜下观察后方可确定有无结节，因此肺微小磨玻璃结节的大体取材很困难且费时费力。

现有的肺小结节识别定位系统主要针对CT影像进行识别，并通过机器训练识别的方式对肺部的结节进行定位，其作用是为了发现肺部较为明显的结节位置，但对于肺微小磨玻璃结节的病理取材，此种系统起到的效果十分有限，只能作为取材医生的参考依据，不能直观的让小结节清晰的呈现在取材医生眼前，进而对于辅助取材的帮助较小，因此，对于肉眼难以直接发现的肺微小磨玻璃结节，通常还是需要病理取材医生通过显微镜来仔细观察，才能帮助医生准确的进行病理取材，此操作过程较为复杂费力且对于取材医生经验的要求较高。

发明内容

本发明的目的在于提供基于图像处理的肺小结节辅助定位系统，解决以下技术问题：

如何辅助病理取材医生快速准确的发现肺小结节。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

基于图像处理的肺小结节辅助定位系统，所述系统包括：

近红外光发射模块，用于向切除的肺部组织发射近红外线并在特定范围内调整近红外线的辐射强度；

数字影像采集模块，用于采集肺部组织的影像信息；

识别模块，用于根据近红外线强度变化过程中的影像信息识别出微小磨玻璃结节的位置。

于一实施例中，所述微小磨玻璃结节位置识别的方法为：

S1、通过近红外光发射模块等梯度依次施加S

S2、对数字影像采集模块采集的影像信息，分别截取S

S3、分别对不同辐射强度下的单帧图像进行位置点识别，根据多张单帧图像识别的结果确定微小磨玻璃结节的位置。

进一步地，所述微小磨玻璃结节位置识别的方法还包括：

S4、对识别出的结节位置进行色度变化分析，根据分析的结果判断最终的定位位置。

进一步地，所述色度变化分析为：

将不同辐射强度带入到色度辐射强度函数中，分别将获得的色度值与不同辐射强度下对应的实际色度值进行比对；

若不同辐射强度下的色度值偏差均在预设范围内，则判断位置存在微小磨玻璃结节；

否则，对该位置点进行标记。

于一实施例中，在识别结节前，通过肺部组织的状况对所述识别模块进行校正。

进一步地，所述校正的过程为：

采集正常光照下肺部组织的色度值，将色度值与预置信息进行比对，调整色度辐射强度函数的相关参数。

于一实施例中，所述系统还包括分布核查模块；

所述分布核查模块用于根据识别模块识别出的结节位置按照预设策略确定结节分布状况。

进一步地，所述预设策略为：

对采样的肺部组织的结构特征进行识别，确定该采样肺部组织所处的位置；

将该肺部组织的结节分布状况按照其所处位置对应的分布规律，预测结节在肺部分布的状况。

于一实施例中，所述系统还包括辅助定位模块；

所述辅助定位模块用于对识别出的结节位置点进行指示。

进一步地，所述辅助定位模块采用投影设备来实现；

所述投影设备设置在用于放置肺部组织平台的上方，在确定结节位置点后，通过投影设备发出的投影对结节的位置进行指示。本发明的有益效果：

(1)本发明利用肺组织中微小磨玻璃结节对近红外光的吸收率与其他组织不同，通过近红外光发射模块向切除的肺部组织发射近红外线，能够显现出肺微小磨玻璃结节所在的位置；同时通过近红外光发射模块向肺部组织样本发射不同辐射强度的近红外线，根据不同辐射强度下的影像信息对结节位置和范围进行综合判断，能够避免单一数据下造成的误判及结节位置在一定辐射强度下显像不明显造成的漏判问题，能够提高对于微小结节识别的准确性，进而更加方便病理取材医生对于病理样本的采集过程。

(2)本发明通过微小结节随近红外光变化产生的色度变化规律，能够判断出识别出的位置点是否为肺微小磨玻璃结节，能够准确判断出此位置是否为肺微小磨玻璃结节，进而实现对获得结节位置点的准确验证。

(3)本发明在识别结节前，通过肺部组织的颜色色度对识别模块进行校正，采集正常光照下肺部组织的色度值，将色度值与预置信息进行比对，进而根据样本的色度值找到对应的色度辐射强度函数对应的参数，通过调整色度辐射强度函数的相关参数，即能满足不同初始色度样本的色度变化分析，保证了色度分析的准确性。

(4)本发明根据采集肺部组织样本的结节分布状况，将实际的分布状况与肺部组织所处位置不同程度的结节分布状况进行对比，能够根据对比找到与实际分布状况对应的结节整体性分布状况通过结节整体性的分布状况，能够对非组织样本区域出的结节分布状况进行初步的预判，协助医生对结节的病变程度进行判断。

(5)本发明通过辅助定位模块，将肺组织中微小磨玻璃结节原位投影显示在肺组织表面，使取材医生能够清晰的识别肺组织中小结节的位置，更加便于对肺部组织进行取材。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明基于图像处理的肺小结节辅助定位系统逻辑框图；

图2是本发明中微小磨玻璃结节位置识别的方法流程图；

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，在一个实施例中，提供了基于图像处理的肺小结节辅助定位系统，该系统利用肺组织中微小磨玻璃结节对近红外光的吸收率与其他组织不同，通过向切除的肺部组织发射近红外线，通过采集近红外线照射下的肺部组织图像数据并对其进行处理，进而能够显现出肺微小磨玻璃结节所在的位置，具体实施中，通过近红外光发射模块向需要取样的肺部组织发射近红外线，同时通过数字影像采集模块对应获取近红外光光照下的影像信息，进而，通过影像信息中的异常区域识别，即能初步判断出微小磨玻璃结节在肺部组织存在的具体的位置及其对应的范围。

在具体的异常区域识别过程中，可采用灰度处理并结合Canny边缘算法的方式，先截取影像信息中的对应帧图像，由于微小磨玻璃结节在近红外光的照射下与周围的组织在色度上产生明显的区别，因此，灰度处理后，微小磨玻璃结节的位置能够在Canny边缘算法确定出微小磨玻璃结节的外部轮廓，同时，其位置点也能够确定。

另外，为了进一步提高结节位置及范围识别的准确性，本实施例通过近红外光发射模块向肺部组织样本发射不同辐射强度的近红外线，近红外线的辐射强度根据设定的范围和梯度进行，因此，根据不同辐射强度下的影像信息对结节位置和范围进行综合判断，能够避免单一数据下造成的误判及结节位置在一定辐射强度下显像不明显造成的漏判问题，进而，识别模块根据近红外线强度变化过程中的影像信息识别出微小磨玻璃结节的位置，能够提高对于微小结节识别的准确性，进而更加方便病理取材医生对于病理样本的采集过程。

相对常规的肺部结节识别系统，本实施例中的系统针对的体外组织的微小磨玻璃结节位置点进行识别，其作用在于协助取材医生对微小的结节进行取样，同时，本实施中系统的识别模块相对于通过训练库训练的机器识别方式，其识别方法在保证了识别准确性的同时，对于图像处理的运算量也较低，进而提高了识别的效率及具体应用过程中对于硬件设施的要求。

进一步地，请参阅图2所示，本实施例提供了一种微小磨玻璃结节位置识别的具体实施方法，首先，通过近红外光发射模块等梯度依次施加S

请参阅图2所示，作为本发明的一种实施方式，不同辐射强度下，获取的数字影像中肺微小磨玻璃结节的色度会产生不同的色度变化，为了进一步提高获得微小结节位置的准确性，本实施还提供了色度变化分析的方法对于获得的结节位置点进行验证，通过微小结节随近红外光辐射变化产生的色度变化规律，能够判断出识别出的位置点是否为肺微小磨玻璃结节，显然，当此位置点不同辐射强度下的色度符合肺微小磨玻璃结节随辐射强度的变化规律时，能够确定此位置为肺微小磨玻璃结节；而当此位置点不同辐射强度下的色度不符合肺微小磨玻璃结节随辐射强度的变化规律时，说明此位置点可能存在其他种类病变的可能，进而需要进一步的分析。

进一步地，本实施例提供了色度变化分析的具体方式，具体的，首先根据肺微小磨玻璃结节的特性建立色度辐射强度函数F(S)，本实施例中的色度辐射强度函数采用RGB模式，因此，辐射强度函数F(S)包括F

需要说明的是，由于同一部位肺微小磨玻璃结节的色度数据也会在各个像素点之间存在着差异，因此，通过结节区域内像素色度平均值的方式来获取该结节位置点的色度数据，同时，在实际色度分析过程中，同一部位结节范围内图像的各个像素色度的差别并不大，因此，采用平均值的方式计算不会对精确度造成影响。

进一步地，本实施例是对色度变化分析具体实施方式的进一步补充，由于不同肺部样本的初始颜色存在差异，因此在进行色度变化分析时，样本的颜色差异会影响色度辐射强度函数获取标准色度的准确性，因此在识别结节前，通过肺部组织的颜色色度对识别模块进行校正，具体地，采集正常光照下肺部组织的色度值，将色度值与预置信息进行比对，进而根据样本的色度值找到对应的色度辐射强度函数对应的参数，通过调整色度辐射强度函数的相关参数，即能满足不同初始色度样本的色度变化分析，保证了色度分析的准确性。

需要说明的是，上述中的预置信息包含不同色度范围下的函数参数，因此通过获取样本的色度值，即能够根据其对应的范围确定对应的系数，确定出对应的色度辐射强度函数。

进一步说明，上述中结节区域的色度均为该结节范围内图像个像素色度的平均值，因为同一部位结节范围内图像的各个像素色度的差别并不大，因此色度平均值能够代表该结节的色度值。

作为本发明的一种实施方式，为了协助医生对于结节病变程度的判断，本实施例中的系统还包括分布核查模块，分布核查模块能够在识别出结节位置点的基础上，根据切除肺部样本在整体的部位，对结节的分布状况进行预测，具体地，首先通过对采样的肺部组织样本的图像识别，此处的图像识别可采用现有的机器识别的方法，进而能够大致判断出该组织在整个肺部所处的位置，其次，根据采集肺部组织样本的结节分布状况，将实际的分布状况与肺部组织所处位置不同程度的结节分布状况进行对比，进而能够根据对比找到与实际分布状况对应的结节整体性分布状况，进一步的，通过结节整体性的分布状况，能够对非组织样本区域出的结节分布状况进行初步的预判，进而能够有效的协助医生对结节的病变程度进行判断。

进一步说明，本实施中的分布核查模块是协助医生进行病情分析的，其起到的效果是预测式的，且预测的方法是基于多组样本数据的结节分布状况分析总结而得来的，因此，分布核查模块预测的结果并不代表该组织实际的病变情况，仅起到对于医生协助判断的效果。

作为本发明的一种实施方式，为了在病理取材医生操作阶段对其进行有效的辅助，本实施例设置了辅助定位模块，辅助定位模块的功能在于，当完成对结节位置及其范围的判断后，对位置点进行具体的指示，进而帮助病理取材医生对该位置点的结节进行取样，辅助定位模块的实现可采用多种方式，例如通过激光指示器指示出结节的位置及范围，进而能够直观的辅助病理取材医生进行准确的取样，同时还可以采用投影设备来完成指示功能，将肺组织中微小磨玻璃结节原位投影显示在肺组织表面，使取材医生能够清晰的识别肺组织中小结节的位置，更加便于对肺部组织进行取材；具体的，可以利用现有成熟的DLP投影方案，在协助医生照射到难以用肉眼裸视直接看见的肺小结节的同时，方便医生在采样过程中确定结节的具体位置及结节具体的轮廓范围，还保障了使用性能和操作安全性。

本发明的工作原理：本发明利用肺组织中微小磨玻璃结节对近红外光的吸收率与其他组织不同，通过近红外光发射模块向切除的肺部组织发射近红外线，进而能够显现出肺微小磨玻璃结节所在的位置；同时，通过近红外光发射模块向肺部组织样本发射不同强度的近红外线，根据不同辐射强度下的影像信息对结节位置和范围进行综合判断，能够避免单一数据下造成的误判及结节位置在一定辐射强度下显像不明显造成的漏判问题，能够提高对于微小结节识别的准确性，进而更加方便病理取材医生对于病理样本的采集过程；本发明通过将各张图像信息上的微小结节位置和范围进行叠加，选取重合程度最多的部位，能够准确的获得微小结节的范围和位置；本发明通过微小结节随近红外光变化产生的色度变化规律，能够判断出识别出的位置点是否为肺微小磨玻璃结节，能够准确判断出此位置是否为肺微小磨玻璃结节，进而实现对获得结节位置点的验证；本发明在识别结节前，通过肺部组织的颜色色度对识别模块进行校正，采集正常光照下肺部组织的色度值，将色度值与预置信息进行比对，进而根据样本的色度值找到对应的色度辐射强度函数对应的参数，通过调整色度辐射强度函数的相关参数，即能满足不同初始色度样本的色度变化分析，保证了色度分析的准确性；本发明根据采集肺部组织样本的结节分布状况，将实际的分布状况与肺部组织所处位置不同程度的结节分布状况进行对比，能够根据对比找到与实际分布状况对应的结节整体性分布状况通过结节整体性的分布状况，能够对非组织样本区域出的结节分布状况进行初步的预判，协助医生对结节的病变程度进行判断；本发明通过辅助定位模块，将肺组织中微小磨玻璃结节原位投影显示在肺组织表面，使取材医生能够清晰的识别肺组织中小结节的位置，方便医生在采样过程中确定结节结节具体的轮廓范围，更加便于对肺部组织进行取材。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。