發(fā)布時(shí)間：2020-09-08 13:28

　　 膀胱癌是全球普遍惡性腫瘤之一。癌癥統(tǒng)計(jì)《Cancer statistics,2019》顯示美國(guó)新增癌癥病例中,男性膀胱腫瘤患者發(fā)病率和死亡率分別位居第五位和第七位。我國(guó)男性膀胱腫瘤發(fā)病率位居惡性腫瘤第七位,并且呈逐年上升趨勢(shì)。最新《NCCN腫瘤學(xué)臨床實(shí)踐指南》指出,膀胱腫瘤浸潤(rùn)深度是指導(dǎo)醫(yī)生為患者制定合理手術(shù)方案和后續(xù)監(jiān)護(hù)管理的重要指標(biāo),因此如何準(zhǔn)確獲取腫瘤的浸潤(rùn)深度具有重要的研究意義。臨床上,光學(xué)膀胱鏡(Optical Cystoscopy,OCY)聯(lián)合經(jīng)尿道穿刺活檢(Transurethral Biopsy,TUB)技術(shù)是獲取腫瘤浸潤(rùn)深度的金標(biāo)準(zhǔn),但是不同位置腫瘤的浸潤(rùn)深度不同,此外TUB技術(shù)有創(chuàng)、檢查過(guò)程痛苦、易引起患者極度不適且可能造成損傷。因此,臨床上迫切需要一種無(wú)創(chuàng)、全面評(píng)價(jià)腫瘤浸潤(rùn)深度的有效方法。隨著醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的創(chuàng)新與改進(jìn),醫(yī)學(xué)影像分辨率得到極大提升,研究表明,醫(yī)學(xué)影像信息在浸潤(rùn)深度的研究上展現(xiàn)出極大前景。課題組前期基于患者T2加權(quán)MRI腹部成像已采用耦合定向水平集(Coupled Directional Level-set,CDLS)結(jié)合形態(tài)學(xué)特征檢測(cè)獲取疑似腫瘤區(qū)域,本文主要工作是完成疑似腫瘤區(qū)域中腫瘤組織的準(zhǔn)確提取,并計(jì)算腫瘤浸潤(rùn)深度。本文主要工作包括以下兩部分:(1)基于機(jī)器學(xué)習(xí)的膀胱腫瘤分割:該方法首先基于膀胱T2加權(quán)序列核磁共振影像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)使用預(yù)處理方法獲得黏連有腫瘤組織的膀胱壁區(qū)域,通過(guò)對(duì)預(yù)處理獲取的圖像進(jìn)行小波變換(Wavelet Transform,WT),分別提取小波分量以及原圖的紋理、灰度、位置特征,并結(jié)合支持向量機(jī)(Support Vector Machine,SVM)和直推式支持向量機(jī)(Transductive Support Vector Machine,TSVM)實(shí)現(xiàn)對(duì)疑似腫瘤區(qū)域中腫瘤組織的有監(jiān)督和半監(jiān)督分類(lèi),其中訓(xùn)練集、測(cè)試集各包含10例患者,分割結(jié)果與放射醫(yī)師手動(dòng)分割的膀胱腫瘤區(qū)域?qū)Ρ?SVM和TSVM方法分割結(jié)果的平均戴斯相似系數(shù)(Dice Similarity Coefficient,DSC)分別為0.8277、0.8841,其中基于TSVM的方法性能更優(yōu),不僅表明本文提出算法在區(qū)分腫瘤以及壁組織上的有效性,亦表明半監(jiān)督分類(lèi)方法在解決小樣本分類(lèi)及膀胱腫瘤分割中的作用與優(yōu)勢(shì)。(2)膀胱腫瘤浸潤(rùn)深度的計(jì)算評(píng)價(jià):由于上一部分結(jié)果表明TSVM的分類(lèi)性能優(yōu)于SVM,因此本部分基于TSVM的分割結(jié)果計(jì)算腫瘤浸潤(rùn)深度。將分割獲取的腫瘤區(qū)域從預(yù)處理獲得的黏連有腫瘤組織的膀胱壁區(qū)域中剔除,基于拉普拉斯偏微分方程,計(jì)算該區(qū)域的膀胱壁三維厚度,再利用去除疑似腫瘤區(qū)域后剩余膀胱壁的平均厚度減去疑似腫瘤區(qū)域中膀胱壁的最小厚度獲得最終的浸潤(rùn)深度,其結(jié)果與基于金標(biāo)準(zhǔn)(放射醫(yī)師手動(dòng)畫(huà)取的腫瘤區(qū)域)計(jì)算的浸潤(rùn)深度作比較,10例患者M(jìn)RI數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果表明,基于TSVM的浸潤(rùn)深度與基于金標(biāo)準(zhǔn)的浸潤(rùn)深度的平均誤差為0.2525mm,表明本文提出的腫瘤浸潤(rùn)深度的計(jì)算方法能有效評(píng)價(jià)腫瘤的浸潤(rùn)程度,從而為醫(yī)生制定治療方案提供定量信息。
【學(xué)位單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：R737.14;TP391.41
【部分圖文】：

[5]。圖1.1 膀胱癌患者的分期[6]膀胱腫瘤患者根據(jù)腫瘤的浸潤(rùn)程度分為不同的分期，目前其臨床分期多采用國(guó)際抗癌聯(lián)盟(Union Internationale Contre Le Cancer，UICC)提出的 TNM 分期法，其中 T表示原發(fā)腫瘤的大小及浸潤(rùn)深度，N 表示淋巴結(jié)狀況，是否出現(xiàn)淋巴轉(zhuǎn)移，M 表示腫瘤對(duì)其他器官的影響狀況。該分期法中原發(fā)腫瘤 T 分期共分 4 期，分別為 T1(包含更低分期)，T2

WT的由來(lái)[49]

來(lái)本章節(jié)主要對(duì) 2D-DWT、LM 濾波器組以及本文所提取特征的具體步驟進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖2.2 疑似腫瘤區(qū)域。從左到右為：CDLS 分割結(jié)果，腫瘤金標(biāo)準(zhǔn)（綠色），疑似腫瘤區(qū)域（紅色），第 4 列各輪廓含義與 2、3 列相同2.2.1 二維離散小波變換1989 年，Mallat S 等人[51]首次提出 WT 并應(yīng)用于信號(hào)的奇異性檢驗(yàn)以及圖像多尺度邊緣的提取，并取得較好的實(shí)驗(yàn)效果，隨后該技術(shù)在圖像處理領(lǐng)域得到極大發(fā)展，如圖像變換、圖像壓縮、圖像增強(qiáng)與恢復(fù)、圖像分割、圖像分析與理解。WT 與 FT相似，其基本原理是把一個(gè)信號(hào)分解為將母小波經(jīng)過(guò)多次縮放和平移之后的一系列小波，該方法可以理解為用經(jīng)過(guò)縮放和平移的一系列小波函數(shù)代替 FT 的正弦函數(shù)與余弦函數(shù)進(jìn)行 FT 的結(jié)果。此處的母小波又稱(chēng)為小波基，數(shù)學(xué)上小波基可以描述為一個(gè)函數(shù)

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本文編號(hào)：2814233