肺结节的纹理特征分析 |
肺癌是癌症相关的死亡，多于乳腺癌，结肠癌的组合，和前列腺癌的全球领先的原因。在过去的几十年中，由于广泛使用计算机断层扫描进行肺癌筛查，每年检测到大量且越来越多的肺结节。评估检测到的结节的最终目标是区分恶性肿瘤和良性恶性肿瘤。由专家或放射科医师评估大量检测到的结节的任务可能非常麻烦。因此，计算机辅助诊断有望在评估任务中发挥重要作用，其中从检测到的结节中提取特征和特征分类是基本的研究兴趣。
已经针对分化任务提出并研究了许多特征，并且可以根据其实现路径将特征分为两类，即临床和图像特征。根据患者的记录，如年龄、性别、癌症史、吸烟史、癌症位置等获得临床特征。一项复杂的研究进一步提出了一个综合的临床特征公式，以评估可疑的恶性肿瘤。虽然这些临床特征在某种程度上有助于分化，但结果仍不令人满意。属性到医疗成像技术，如计算机断层扫描，大量的从肺结节图像的功能已被提取，如大小、形状、形态和质地以及体积在一段时间期间。虽然快速增长率通常表明恶性，但结果需要足够的时间进行生长，更多的计算机断层扫描以及在两个或更多时间点对结节体积进行准确的图像分割。虽然从计算机断层扫描图像的几何相关的功能都发挥了分化任务，纹理特征都获得了极大的关注肺癌的计算机辅助检测。近年来。总结了这些最近报道的图像特征及其性能水平，其中也包括他们使用的数据集。
这项工作旨在提供三种广泛使用的二维纹理特征类型的系统研究。具体来说，打算探讨这些二维纹理特征在区分结节方面的差异，这些纹理特征对于具有不同图像厚度或数据采集协议的结核体数据的分类有多敏感，这些纹理特征是否很有可能在一个相当大的数据库中区分结节。基于上述调查的结果，进一步研究三维扩展将如何影响分化任务。随着要素维度从二维空间增加到三维空间，进一步研究了特征维数的减少将如何影响差异化任务。
在本研究中，研究了三种广泛使用的二维纹理特征的有效性，以便使用整个数据库联盟计算机断层扫描图像数据库来区分肺结节，这是迄今为止最大的一种。全世界。根据它们的理论描述，以类似的方式实现这三种类型的二维特征的提取。
图像信息内容由原始获取的图像确定，通过内插的后图像操作不添加更多信息。当厚度减小时，它们的劣化性能表明图像噪声会损害图像信息内容。换句话说，如果为了改善性能而需要更薄的图像厚度，则必须保持图像噪声水平，并且不可避免地X射线辐射风险将增加。
与其他两种特征类型相比，二维特征类型的增益表明特征可能是进一步研究的首选，例如添加更多其他类型的特征和改进分类器。由于恶性肿瘤评分或标签是基于放射科医师专家对结节图像切片图像特征的视觉感知，因此特征的首选猜想可能被转化为特征可能更相关的猜想。视觉感知。
当从可用的三维体积数据计算二维纹理特征时，与从三维数据中的单个最大切片的计算相比，观察到显着的增益。这一观察结果使猜测，随着各向同性体积图像数据或各向同性体素尺寸通过先进的计算机断层扫描成像技术成为现实，从三维体积数据计算二维纹理具有优势，因为可以通过几乎可忽略的计算成本实现更高的鉴别性能。当前的台式电脑。
将原始理论二维特征模型扩展到三维数据的直接三维计算并未显示来自数据库联盟图像数据库的增益。从理论上讲，三维体积数据的直接三维计算将是有益的。这个开放的问题引导探索两个方向进行进一步研究：一个是修改原始的二维特征模型以利用三维数据信息。例如，梯度和曲率的信息本身是从高阶三维属性三维数据和特征的三维属性可以显示的益处。另一个方向是提高计算机断层扫描图像重建为较薄图像切片而控制图像噪声。
由于不确定结节对于任何特征类型都是非常具有挑战性的任务，通过忽略这些结节来进行假设的测试研究。该测试研究的结果表明通过直接三维扩展或在三维体积数据上计算二维模型获得增益的潜力。虽然在三维空间中直接三维计算中考虑完整的方向是直截了当的，但是较少数量的方向可能是有益的。通过分析，发现沿每个方向的特征提取不包含显着的冗余，因此对于其他应用，可能值得进一步研究方向数量的最佳选择。
虽然数据库联盟数据库是全球最大的肺结节公共数据库，包括严格选择的具有清晰纹理信息的结节计算机断层扫描图像，但由于缺乏病理学基础事实，本研究的实验结果可能有不同的结论当相应的病理学基础事实可用时。这是数据库联盟数据库的一个基本限制。对于使用数据库联盟数据库开发计算机辅助检测，计算机辅助检测和计算机辅助检测算法的所有研究工作，应通知此限制。但研究表明，计算机断层扫描图像中表现的良性和恶性结节的纹理特征可以区分，并且它们可以与人类视觉诊断一致。 |
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| 肺癌的临床表现比较复杂，症状和体征的有无、轻重以及出现的早晚，取决于肿瘤发生部位、病理类型、有无转移及有无并发症，以及患者的反应程度和耐受性的差异。肺癌早期症状常较轻微，甚至可无任何不适。中央型肺癌症状出现早且重，周围型肺癌症状出现晚且较轻，甚至无症状，常在体检时被发现。肺癌的症状大致分为：局部症状、全身症状、肺外症状、浸润和转移症状。 |
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