膀胱癌是全球普遍惡性腫瘤之一。癌癥統(tǒng)計《Cancer statistics,2019》顯示美國新增癌癥病例中,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。最新《NCCN腫瘤學(xué)臨床實踐指南》指出,膀胱腫瘤浸潤深度是指導(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)是獲取腫瘤浸潤深度的金標(biāo)準(zhǔn),但是不同位置腫瘤的浸潤深度不同,此外TUB技術(shù)有創(chuàng)、檢查過程痛苦、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創(chuàng)、全面評價腫瘤浸潤深度的有效方法。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,并計算腫瘤浸潤深度。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,通過對預(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)實現(xiàn)對疑似腫瘤區(qū)域中腫瘤組織的有監(jiān)督和半監(jiān)督分類,其中訓(xùn)練集、測試集各包含10例患者,分割結(jié)果與放射醫(yī)師手動分割的膀胱腫瘤區(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)督分類方法在解決小樣本分類及膀胱腫瘤分割中的作用與優(yōu)勢。(2)膀胱腫瘤浸潤深度的計算評價:由于上一部分結(jié)果表明TSVM的分類性能優(yōu)于SVM,因此本部分基于TSVM的分割結(jié)果計算腫瘤浸潤深度。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深度,其結(jié)果與基于金標(biāo)準(zhǔn)(放射醫(yī)師手動畫取的腫瘤區(qū)域)計算的浸潤深度作比較,10例患者M(jìn)RI數(shù)據(jù)計算結(jié)果表明,基于TSVM的浸潤深度與基于金標(biāo)準(zhǔn)的浸潤深度的平均誤差為0.2525mm,表明本文提出的腫瘤浸潤深度的計算方法能有效評價腫瘤的浸潤程度,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)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：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)腫瘤的浸潤程度分為不同的分期，目前其臨床分期多采用國際抗癌聯(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[49]

來本章節(jié)主要對 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)用于信號的奇異性檢驗以及圖像多尺度邊緣的提取，并取得較好的實驗效果，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信號分解為將母小波經(jīng)過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。此處的母小波又稱為小波基，數(shù)學(xué)上小波基可以描述為一個函數(shù)

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本文編號：2814233