基于SPECT平面显像的人体甲状腺测重方法技术

一种基于SPECT平面显像的人体甲状腺测重方法，主要解决现有甲状腺测重方法中手工勾画感兴趣区域误差大效率低的问题。其实现步骤是：(1)输入甲状腺平面显像图；(2)对甲状腺平面显像图进行灰度化；(3)对甲状腺平面显像图进行二值化；(4)提取感兴趣区域；(5)计算感兴趣区域面积；(6)计算感兴趣区域左右半叶最长径；(7)计算甲状腺质量。本发明专利技术具有保证SPECT平面显像图完整性，有效地分割感兴趣区域并提取特征信息，快速地计算甲状腺重量的优点，能够在保证精度的情况下高效地完成甲状腺测重，可用于临床甲状腺疾病治疗中根据甲状腺重量估算用药剂量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电子计算
，更进一步涉及图像数据处理
中的一种基于单光子发射计算机断层显像SPECT(Single-PhotonEmissionComputedTomography)平面显像的人体甲状腺测重方法。本专利技术通过将临床甲状腺疾病治疗过程中人体甲状腺单光子发射计算机断层显像SPECT平面显像图灰度化，采用阈值分割法进行二值化，再利用数学形态学运算进行滤波后提取感兴趣区域，以此计算甲状腺特征值，实现人体甲状腺重量的估测。
技术介绍
临床在甲状腺疾病治疗过程中的治疗效果跟药物剂量密切相关，在决定药物剂量的过程中，需要参考患者的甲状腺重量。目前，常用的人体甲状腺测重方法有触诊法、彩超法、单光子发射计算机断层显像SPECT法等，但是到目前为止还不存在一个通用的方法。计算机断层显像SPECT法对人体甲状腺做体积积分能够构建人体甲状腺三维模型，但他仍然无法精确提取每个横断面感兴趣区域，并且计算量大、成像时间长对病人负担大。目前，单光子发射计算机断层显像SPECT被广泛应用于甲状腺测重中，基于单光子发射计算机断层显像SPECT平面显像图的甲状腺测重算法是最简单、使用最普遍的方法之一。单东风、张新弟、李卫娟在其发表的论文“Graves病131I治疗中甲状腺CT和SPECT两种不同测重方法疗效对比评价”(《临床放射学杂志》2013年第32卷第1期第33-36页)中公开了一种基于单光子发射计算机断层显像SPECT平面显像的甲状腺测重算法。该方法对输入的单光子发射计算机断层显像SPECT平面显像图直接人工勾画感兴趣区域，积分计算感兴趣区域面积，人工目测、手工勾画左右半叶最长径，进而求出甲状腺重量。该方法的不足之处是，在提取感兴趣区域的过程中，需要医生人工勾画感兴趣区域，而单光子发射计算机断层显像SPECT平面显像图因其成像特性，感兴趣边缘由于散射模糊不清，难以准确把握，人为误差较大。上海市第六人民医院在其申请的专利文献“一种用于治疗甲状腺功能亢进症的系统”(专利申请号CN201610014778.7，公布号CN105447335A)中公开了一种针对Graves病所致的甲状腺功能亢进症的治疗系统。该系统中使用了一种人体甲状腺重量的计算方法，该方法根据患者超声检查图测出人体甲状腺左右半叶的左右径、前后径、上下径，利用公式求出人体甲状腺重量。这种计算人体甲状腺重量的方法存在的不足之处是，处理过程中需要手工勾勒人体甲状腺左右径、前后径、上下径，处理效率低，且精度无法保证。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述已有技术的不足，提出一种基于SPECT平面显像的甲状腺测重方法，通过将灰度处理后的甲状腺显像图二值化，利用数学形态学运算进行滤波并提取感兴趣区域，以此计算甲状腺特征值并估算出甲状腺重量，提高了甲状腺测重的效率和准确性。·实现本专利技术目的的具体步骤如下：(1)输入甲状腺平面显像图：输入待处理的单光子发射计算机断层显像SPECT的甲状腺平面显像图；(2)对甲状腺平面显像图进行灰度化：(2a)利用灰度值计算公式，计算甲状腺平面显像图中每个像素点的灰度值；(2b)将计算后所有像素点的灰度值，组成灰度化后的甲状腺平面显像图；(3)对灰度化后的甲状腺平面显像图进行二值化；(3a)使用最大类间方差法，计算灰度化后甲状腺平面显像图的全局阈值；(3b)利用二值计算公式，计算甲状腺平面显像图中每个像素点的二值；(3c)将计算的所有像素点的二值，组成二值化后的甲状腺平面显像图；(4)提取甲状腺平面显像图的感兴趣区域：(4a)从二值化后的甲状腺平面显像图中，滤除区域内像素总数小于2000个像素点的八邻域连通区域，得到第一次滤波后的甲状腺平面显像图；(4b)选取半径为2的平坦型圆盘结构算子，对第一次滤波后的甲状腺平面显像图执行形态学膨胀运算，对运算结果执行形态学腐蚀运算，得到的第二次滤波后的甲状腺平面显像图；(4c)将第二次滤波后的甲状腺平面显像图中，所有二值为0的像素点组成的区域作为甲状腺平面显像图的感兴趣区域；(5)利用区域面积计算公式，计算甲状腺平面显像图的感兴趣区域的面积；(6)计算甲状腺左右半叶最长径：(6a)利用重心横坐标计算公式，计算甲状腺平面显像图的感兴趣区域的重心所对应的横坐标值；(6b)在以重心的横坐标为中心，半径为100个像素点的水平邻域内，搜索感兴趣区域内垂直于水平方向的最短线段，以该最短线段为界，将感兴趣区域分为左右两部分，分别作为感兴趣区域的左半叶图像和感兴趣区域的右半叶图像；(6c)选取半径为2的平坦型圆盘结构算子，对感兴趣区域的左半叶执行形态学腐蚀运算，得到的运算结果作为腐蚀后的左半叶图像，计算感兴趣区域的左半叶图像与腐蚀后的左半叶图像的对应像素点的二值的差，将得到的图像作为感兴趣区域的左半叶的边界图像；(6d)在感兴趣区域的左半叶的边界图像中，任意选取两个二值为0的像素点组成线段，在所有可能组成的线段中，将最长的线段作为甲状腺的左半叶的最长径，将该最长径的长度作为甲状腺的左半叶的最长径值；(6e)选取半径为2的平坦型圆盘结构算子，对感兴趣区域的右半叶执行形态学腐蚀运算，得到的运算结果作为腐蚀后的右半叶图像，计算感兴趣区域的右半叶图像与腐蚀后的右半叶图像的对应像素点的二值的差，将得到的图像作为感兴趣区域的右半叶的边界图像；(6f)在感兴趣区域的右半叶的边界图像中，任意选取两个二值为0的像素点组成线段，在所有可能组成的线段中，将最长的线段作为甲状腺的右半叶的最长径，将该最长径的长度作为甲状腺的右半叶的最长径值；(7)按照下式，计算待处理的单光子发射计算机断层显像SPECT的甲状腺平面显像图中甲状腺的重量：W＝(HL+HR)×S×k其中，W表示待处理的单光子发射计算机断层显像SPECT的甲状腺平面显像图中甲状腺的重量，HL表示甲状腺的左半叶的最长径值，HR表示甲状腺的右半叶的最长径值，S表示甲状腺平面显像图的感兴趣区域的面积，k表示常数0.32。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：第一，由于本专利技术引入了提取感兴趣区域，通过面积像素阈值滤除多余面积并通过数学形态学运算滤除感兴趣区域内部噪点，自动提取出正确的感兴趣区域，克服了现有技术中需要医生人工勾画感兴趣区域，而单光子发射计算机断层显像SPECT平面显像图因其成像特性，感兴趣边缘由于散射模糊不清，难以准确把握，人为误差较大的问题，使得本专利技术能够在较好保证图像信息的完整性的情况下快速准确地提取感兴趣区域。第二，由于本专利技术引入计算甲状腺左右半叶最长径，在数学形态学边缘提取的基础上分别求出甲状腺左右半叶最长径，克服了现有技术中需要手工勾勒人体甲状腺左右径、前后径、上下径，处理效率低，且精度无法保证的问题，使得本专利技术能够精确计算出感兴趣区域特征值，保证甲状腺重量计算的准确性。附图说明图1为本专利技术的流程图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的具体实施步骤做进一步的详细描述。参照附图1，本专利技术的具体步骤如下。步骤1.输入甲状腺平面显像图。输入待处理的单光子发射计算机断层显像SPECT的甲状腺平面显像图。步骤2.对甲状腺平面显像图进行灰度化。第1步，利用灰度值计算公式，计算甲状腺平面显像图中每个像素点的灰度值。本专利技术实施例中，所述的灰度值计算公式如下：Li＝0.29本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于SPECT平面显像的人体甲状腺测重方法，具体步骤如下：(1)输入甲状腺平面显像图：输入待处理的单光子发射计算机断层显像SPECT的甲状腺平面显像图；(2)对甲状腺平面显像图进行灰度化：(2a)利用灰度值计算公式，计算甲状腺平面显像图中每个像素点的灰度值；(2b)将计算后所有像素点的灰度值，组成灰度化后的甲状腺平面显像图；(3)对灰度化后的甲状腺平面显像图进行二值化；(3a)使用最大类间方差法，计算灰度化后甲状腺平面显像图的全局阈值；(3b)利用二值计算公式，计算甲状腺平面显像图中每个像素点的二值；(3c)将计算的所有像素点的二值，组成二值化后的甲状腺平面显像图；(4)提取甲状腺平面显像图的感兴趣区域：(4a)从二值化后的甲状腺平面显像图中，滤除区域内像素总数小于2000个像素点的八邻域连通区域，得到第一次滤波后的甲状腺平面显像图；(4b)选取半径为2的平坦型圆盘结构算子，对第一次滤波后的甲状腺平面显像图执行形态学膨胀运算，对运算结果执行形态学腐蚀运算，得到的第二次滤波后的甲状腺平面显像图；(4c)将第二次滤波后的甲状腺平面显像图中，所有二值为0的像素点组成的区域作为甲状腺平面显像图的感兴趣区域；(5)利用区域面积计算公式，计算甲状腺平面显像图的感兴趣区域的面积；(6)计算甲状腺左右半叶最长径：(6a)利用重心横坐标计算公式，计算甲状腺平面显像图的感兴趣区域的重心所对应的横坐标值；(6b)在以重心的横坐标为中心，半径为100个像素点的水平邻域内，搜索感兴趣区域内垂直于水平方向的最短线段，以该最短线段为界，将感兴趣区域分为左右两部分，分别作为感兴趣区域的左半叶图像和感兴趣区域的右半叶图像；(6c)选取半径为2的平坦型圆盘结构算子，对感兴趣区域的左半叶执行形态学腐蚀运算，得到的运算结果作为腐蚀后的左半叶图像，计算感兴趣区域的左半叶图像与腐蚀后的左半叶图像的对应像素点的二值的差，将得到的图像作为感兴趣区域的左半叶的边界图像；(6d)在感兴趣区域的左半叶的边界图像中，任意选取两个二值为0的像素点组成线段，在所有可能组成的线段中，将最长的线段作为甲状腺的左半叶的最长径，将该最长径的长度作为甲状腺的左半叶的最长径值；(6e)选取半径为2的平坦型圆盘结构算子，对感兴趣区域的右半叶执行形态学腐蚀运算，得到的运算结果作为腐蚀后的右半叶图像，计算感兴趣区域的右半叶图像与腐蚀后的右半叶图像的对应像素点的二值的差，将得到的图像作为感兴趣区域的右半叶的边界图像；(6f)在感兴趣区域的右半叶的边界图像中，任意选取两个二值为0的像素点组成线段，在所有可能组成的线段中，将最长的线段作为甲状腺的右半叶的最长径，将该最长径的长度作为甲状腺的右半叶的最长径值；(7)按照下式，计算待处理的单光子发射计算机断层显像SPECT的甲状腺平面显像图中甲状腺的重量：W＝(HL+HR)×S×k其中，W表示待处理的单光子发射计算机断层显像SPECT的甲状腺平面显像图中甲状腺的重量，HL表示甲状腺的左半叶的最长径值，HR表示甲状腺的右半叶的最长径值，S表示甲状腺平面显像图的感兴趣区域的面积，k表示常数0.32。...

【技术特征摘要】
1.一种基于SPECT平面显像的人体甲状腺测重方法，具体步骤如下：(1)输入甲状腺平面显像图：输入待处理的单光子发射计算机断层显像SPECT的甲状腺平面显像图；(2)对甲状腺平面显像图进行灰度化：(2a)利用灰度值计算公式，计算甲状腺平面显像图中每个像素点的灰度值；(2b)将计算后所有像素点的灰度值，组成灰度化后的甲状腺平面显像图；(3)对灰度化后的甲状腺平面显像图进行二值化；(3a)使用最大类间方差法，计算灰度化后甲状腺平面显像图的全局阈值；(3b)利用二值计算公式，计算甲状腺平面显像图中每个像素点的二值；(3c)将计算的所有像素点的二值，组成二值化后的甲状腺平面显像图；(4)提取甲状腺平面显像图的感兴趣区域：(4a)从二值化后的甲状腺平面显像图中，滤除区域内像素总数小于2000个像素点的八邻域连通区域，得到第一次滤波后的甲状腺平面显像图；(4b)选取半径为2的平坦型圆盘结构算子，对第一次滤波后的甲状腺平面显像图执行形态学膨胀运算，对运算结果执行形态学腐蚀运算，得到的第二次滤波后的甲状腺平面显像图；(4c)将第二次滤波后的甲状腺平面显像图中，所有二值为0的像素点组成的区域作为甲状腺平面显像图的感兴趣区域；(5)利用区域面积计算公式，计算甲状腺平面显像图的感兴趣区域的面积；(6)计算甲状腺左右半叶最长径：(6a)利用重心横坐标计算公式，计算甲状腺平面显像图的感兴趣区域的重心所对应的横坐标值；(6b)在以重心的横坐标为中心，半径为100个像素点的水平邻域内，搜索感兴趣区域内垂直于水平方向的最短线段，以该最短线段为界，将感兴趣区域分为左右两部分，分别作为感兴趣区域的左半叶图像和感兴趣区域的右半叶图像；(6c)选取半径为2的平坦型圆盘结构算子，对感兴趣区域的左半叶执行形态学腐蚀运算，得到的运算结果作为腐蚀后的左半叶图像，计算感兴趣区域的左半叶图像与腐蚀后的左半叶图像的对应像素点的二值的差，将得到的图像作为感兴趣区域的左半叶的边界图像；(6d)在感兴趣区域的左半叶的边界图像中，任意选取两个二值为0的像素点组成线段，在所有可能组成的线段中，将最长的线段作为甲状腺的左半叶的最长径，将该最长径的长度作为甲状腺的左半叶的最长径值；(6e)选取半径为2的平坦型圆盘结构算子，对感兴趣区域的右半叶执行形态学腐蚀运算，得到的运算结果作为腐蚀后的右半叶图像，计算感兴趣区域的右半叶图像与腐蚀后的右半叶图像的对应像素点的二值的差，将得到的图像作为感兴趣区域的右半叶的边界图像；(6f)在感兴趣区域的右半叶的边界图像中，任意选取两个二值为0的像素点组成线段，在所有可能组成的线段中，将最长的线段作为甲状腺的右半叶的最长径，将该最长径的长度作为甲状腺的右半叶的最长径值；(7)按照下式，计算待处理的单光子发射计算机断层显像SPECT的甲状腺平面显像图中甲状腺的重量：W＝(HL+HR)×S×k其中，W表示待处理的单光子发射计算机断层显像SPECT的甲状腺平面显像图中甲状腺的重量，HL表示甲状腺的左半叶的最长径值，HR表示甲状腺的右半叶的最长径值，S表示甲状腺平面显像图的感兴趣区域的面积，k表示常数0.32。2.根据权利要求1所述的基于SPECT平面显...

【专利技术属性】
技术研发人员：王俊平，邓晟，宁宁，禹舟，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61