一种肿瘤消融的综合诊断方法及系统

本发明涉及医疗图像处理，具体而言，涉及一种肿瘤消融的综合诊断方法及系统。

背景技术：

1、在肝脏肿瘤消融检测中，现有技术主要依赖以下几种方法：超声成像（us）、磁共振成像（mri）、计算机断层扫描（ct）以及正电子发射断层扫描（pet）。这些成像技术在临床实践中已得到广泛应用，但各有优缺点。其中，超声成像是一种无创、实时的影像技术，但是超声成像对肿瘤的分辨率有限，特别是对于早期小肿瘤和位于深层组织的肿瘤，识别困难，此外，超声成像依赖于操作者的技术水平，存在主观误差；mri成像时间较长，容易受到患者呼吸、心跳等因素的干扰，图像稳定性较差；ct成像对于软组织的分辨率较低，难以准确区分肿瘤组织与正常组织；还有就是pet扫描分辨率较低，难以精确定位肿瘤边界，同时，放射性示踪剂的使用存在安全隐患和成本问题。因此，现有技术在肿瘤的综合检测和诊断方面仍存在不足，特别是在如何整合多模态影像数据、提高诊断的准确性和全面性方面，尚待进一步改进。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种肿瘤消融的综合诊断方法及系统，以改善上述问题。为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

2、第一方面，本技术提供了一种肿瘤消融的综合诊断方法，包括：

3、利用超声弹性成像设备，获取肝组织的弹性模量数据，其中弹性模量数据包括肝组织在不同位置上的剪切波速度、应力-应变关系以及频域数据；将弹性模量数据经过傅里叶变换处理，得到肝脏组织的硬度分布图，并利用自适应阈值分割算法，得到硬度最高区域的二值图像，记作识别后的第一区域；将第一区域与获取得到的b超影像进行空间位置上的图像配准，将配准后的区域标记为第二区域，其中第二区域为可疑肿瘤区域的融合图像；

4、基于弹性模量数据，利用分层分析算法分析肿瘤在不同深度的硬度变化特征，评估肿瘤的浸润深度，并生成肿瘤浸润深度评估图；

5、利用荧光成像设备获取通过分子探针与肿瘤分子特征结合后所产生的分子成像数据，经过最大似然估计法和高效液相色谱法对分子成像数据进行识别，得到第三区域，其中第三区域为确定肿瘤细胞的活性和代谢状态的高活性区域；

6、将第二区域、肿瘤浸润深度评估图以及第三区域相结合，通过基于小波变换的融合方法，生成融合后的综合图像；

7、根据区域生长的分割方法和特征提取算法，对融合后的综合图像进行肿瘤区域的形态学和功能学特征的定量分析，得到目标肿瘤区域，并对目标肿瘤区域进行相应的消融。

8、优选地，所述将弹性模量数据经过傅里叶变换处理，得到肝脏组织的硬度分布图，并利用自适应阈值分割算法，得到硬度最高区域的二值图像，记作识别后的第一区域，其中包括：

9、对弹性模量数据进行预处理，其中预处理包括去噪和平滑处理，得到处理后的弹性模量数据；

10、提取处理后的弹性模量数据中的每个位置点上的时间域信号，将每个位置点上的时间域信号进行傅里叶变换，转换到频域信号，生成频谱图，分析频谱图中各个频率分量的幅度和相位，识别出肝脏组织中各位置的弹性模量随空间位置变化的特征，得到频谱分析结果，其中时间域信号为剪切波传播过程中的时间变化；

11、基于频谱分析结果，计算每个空间位置的弹性模量，并将每个空间位置的弹性模量值映射到图像上，则生成肝脏组织的硬度分布图，其中硬度分布图通过颜色编码表示不同区域的硬度，并采用不同的颜色梯度显示不同硬度值的空间分布；

12、将肝脏组织的硬度分布图中的硬度值分布转换为直方图，并采用自适应阈值分割算法，将直方图进行二值化处理，得到硬度最高区域的二值图像；

13、利用形态学操作去除硬度最高区域的二值图像中的噪声和伪影，最终将识别处理后的二值图像记作第一区域。

14、优选地，所述基于弹性模量数据，利用分层分析算法分析肿瘤在不同深度的硬度变化特征，评估肿瘤的浸润深度，并生成肿瘤浸润深度评估图，其中包括：

15、将弹性模量数据转换为三维数据集，对三维数据集进行预处理，得到预处理后的三维数据集，其中每一层表示在特定深度的硬度分布情况；

16、根据预处理后的三维数据集，应用分层分析算法，将肝脏组织划分为多个等深切片，并在每个切片中提取硬度变化特征，其中硬度变化特征包括平均弹性模量、最大硬度值和硬度变化梯度；

17、对所有层次的硬度变化特征进行综合分析，构建出硬度随深度变化的曲线，通过分析曲线的形态和变化趋势，识别出肿瘤的硬度随深度变化的规律，其中包括恶性肿瘤在浅层次硬度高，而在深层次硬度逐渐减小；

18、基于肿瘤的硬度随深度变化的规律，采用深度阈值确定方法设定硬度阈值，判断硬度阈值和识别硬度的大小，若识别硬度小于硬度阈值的最深层次，则继续进行识别；若识别硬度大于硬度阈值的最深层次，则确定肿瘤的浸润边界，即肿瘤的浸润深度，其中硬度阈值为用于区分肿瘤组织和正常组织的硬度界限而设定；

19、将肿瘤的浸润深度和硬度变化特征整合成肿瘤浸润深度评估图，对肿瘤浸润深度评估图中肿瘤浸润的最大深度进行标记，并附加统计信息和定量指标，其中肿瘤浸润深度评估图为二维或三维图像形式展示不同深度的硬度分布情况。

20、优选地，所述利用荧光成像设备获取通过分子探针与肿瘤分子特征结合后所产生的分子成像数据，经过最大似然估计法和高效液相色谱法对分子成像数据进行识别，得到第三区域，其中包括：

21、根据肿瘤类型和目标分子特征，选择相应的荧光分子探针，在分子探针与肿瘤细胞结合后，利用荧光成像设备，采集肝脏内的荧光信号，通过检测荧光信号获取分子成像数据，其中分子成像数据包括二维图像或三维体积数据；

22、利用最大似然估计法计算分子成像数据中每个像素点的荧光强度概率分布，挑选合适的荧光信号分布；

23、利用高效液相色谱法将分子成像数据进行分析，并根据探针的不同结合特性将各组分进行分离，记录各组分的检测信号，并根据检测信号生成色谱图；

24、基于荧光信号分布和色谱图，确定荧光信号最强的区域，并记作第三区域，其中第三区域为肿瘤的生长最为活跃的部分。

25、优选地，所述将第二区域、肿瘤浸润深度评估图以及第三区域相结合，通过基于小波变换的融合方法，生成融合后的综合图像，其中包括：

26、以第二区域作为基准图像，使用基于互信息的配准方法，将肿瘤浸润深度评估图与基准图像进行配准，得到第一互信息共享；将第三区域与基准图像进行配准，得到第二互信息共享；

27、基于第一互信息共享和第二互信息共享，采用小波变换法将空间域数据转换到小波域，并将第二区域、肿瘤浸润深度评估图以及第三区域的系数进行融合，采用最大系数选择法，对每个位置的系数选择最大值，从而保留各图像的特征；

28、对融合后的小波系数进行小波逆变换，将融合后的图像从小波域转换回空间域，生成融合后的综合图像。

29、第二方面，本技术还提供了一种肿瘤消融的综合诊断系统，包括：

30、配准模块：用于利用超声弹性成像设备，获取肝组织的弹性模量数据，其中弹性模量数据包括肝组织在不同位置上的剪切波速度、应力-应变关系以及频域数据；将弹性模量数据经过傅里叶变换处理，得到肝脏组织的硬度分布图，并利用自适应阈值分割算法，得到硬度最高区域的二值图像，记作识别后的第一区域；将第一区域与获取得到的b超影像进行空间位置上的图像配准，将配准后的区域标记为第二区域，其中第二区域为可疑肿瘤区域的融合图像；

31、评估模块：用于基于弹性模量数据，利用分层分析算法分析肿瘤在不同深度的硬度变化特征，评估肿瘤的浸润深度，并生成肿瘤浸润深度评估图；

32、识别模块：用于利用荧光成像设备获取通过分子探针与肿瘤分子特征结合后所产生的分子成像数据，经过最大似然估计法和高效液相色谱法对分子成像数据进行识别，得到第三区域，其中第三区域为确定肿瘤细胞的活性和代谢状态的高活性区域；

33、融合模块：用于将第二区域、肿瘤浸润深度评估图以及第三区域相结合，通过基于小波变换的融合方法，生成融合后的综合图像；

34、分析模块：用于根据区域生长的分割方法和特征提取算法，对融合后的综合图像进行肿瘤区域的形态学和功能学特征的定量分析，得到目标肿瘤区域，并对目标肿瘤区域进行相应的消融。

35、本发明的有益效果为：

36、本发明通过弹性成像数据获取与处理，利用傅里叶变换和自适应阈值分割算法，得到肝脏组织的硬度分布图，有效区分硬度较高的可疑肿瘤区域，这种方法能够精确识别肿瘤组织，提高了肿瘤定位的准确性；通过小波变换对不同图像进行多尺度特征提取，利用高频和低频分量的融合策略，可以全面捕捉肿瘤区域的细节和整体特征，并基于多尺度的图像融合方法，使得生成的综合图像既包含了肿瘤的结构信息，又保留了功能和代谢状态的细节，提升了诊断的全面性。

37、本发明结合分层分析算法，对肿瘤在不同深度的硬度变化特征进行分析，评估其浸润深度，生成肿瘤浸润深度评估图，这一过程不仅提供了肿瘤在各个层面上的结构信息，还能够推测肿瘤的侵袭性，为临床治疗方案提供了重要的依据；还利用荧光成像设备和分子探针技术，通过最大似然估计法和高效液相色谱法，对肿瘤的分子特征进行识别，获取高活性区域的数据，并将这些数据与弹性成像和b超影像数据进行图像配准和小波变换融合，生成包含形态学、硬度和分子特征的综合图像，为肿瘤的全面评估提供了可靠的数据支持。

38、本发明最终生成的融合图像，通过区域生长的分割方法和特征提取算法，进行定量分析，得到肿瘤区域的综合特征数据，这些综合特征数据为医生提供了详细的肿瘤形态、硬度分布和活性区域的信息，有助于精准制定治疗方案，提高了诊断和治疗的效率和效果。因此，本发明利用先进的图像处理和分析算法，实现了对肿瘤的全面、精准评估，显著提升了肿瘤诊断的准确性和临床应用的实用性。

39、本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。