正态分析形状检测方法 |
形状表征和分类是一个非常广泛的主题，在广泛的科学和工程学科中引起了极大的兴趣。值得注意的是，它在医学成像方面有广泛的应用。特别是，有在形状上的作用很大的兴趣在预测的可能性，在计算机断层扫描检测小的固体型肺结节会变成恶性生长。
除了临床因素，如年龄、吸烟史、性别、病变位置和放射性结节特性如质地，尺寸/生长速率，和正电子发射断层摄影术标准摄取值，表面形态和更一般的形状已被确定为用于在计算机断层扫描。此外，形状为肺结节检测与分割从血管和胸壁，并且也被证明影响结节尺寸计算可变性。形状也是众所周知用于帮助预测乳腺病变看到的乳房X射线摄影，超声波的行为和磁共振成像。
存在无数的形状度量，最流行的属于统计矩，傅里叶描述符或曲率度量。这些方法虽然广泛，但它们直接依赖于图像几何属性而联合起来。因此，他们通常需要关于哪些特征将允许适当分割成所需类别的显着直觉。
在目前的工作中，提出了一种新的自动形状预测方法，称之为正常模式分析形状检测。该方法通过将体素类比为分子中的原子，将物理化学和结构生物学的重要工具连接到图像分析。因为它们不是真正的原子，并且结节不是真正的分子，将体素表示为假原子，将结节/形状表示为假分子。然后，将正常模式分析应用于假分子，以产生结节将经历的主要运动，如果它是分子。通过分析这些运动，可以向后工作来预测结节的形状，因为这种形状决定了上述运动。
这种方法的优点是使用户能够可视化对象的内部运动并形成直觉，运动是重要的，以及哪些几何特征会产生它们。以这种方式，它可以帮助识别适当的分类特征以区分感兴趣的类别。
作为原理验证，将正常模式分析应用于由假分子表示的模拟结节。所研究的三种形状类型代表了最广泛的肺结节形态分类：光滑 - 细分为圆形和椭圆形，并且不规则，主要表现为表面分叶和毛刺
目前的工作表明，可以根据相应假分子的预测运动对形状进行分类。应该注意的是，预期肺结节实际上不会显着移动，因此它们的假分子运动不能直接预测生物学或医学上的任何东西。然而，如此处所示，运动允许推断结节形状，这是恶性潜能的重要预测因子。
目前的工作研究了三个重要的和一般的形状,这些形状在实体肺结节的研究中特别相关：圆形、椭圆形和不规则形。然而所示的原理应该适用于一系列二维和三维形状中的任何一种。
在目前的工作中，已经将正常模式分析应用于二维结节切片，这是特别有用的，因为放射科医师通常在胸部计算机断层扫描中滚动二维轴向平面。放射科医师用于通知他们对这些图像的解释的大多数定量工具被应用于二维图像切片。虽然已将正常模式分析应用于二维结节切片，但这些切片的厚度非零，因此它们存在并在三维空间中移动，因为它们需要正常模式分析才能正常工作。因此，该方法可直接应用于三维图像表示。
在这里介绍的工作中,一个非常简单的运动测量成功地将三种形状类型划分为类。然而，可以想象使用许多其他度量，例如运动矢量的分布和特定类型的运动的测量，其是给定形状或表面特征的特征。同时使用的多个度量可以进一步区分形状类别。
从结构生物学中众所周知,极低频率的非平凡模式通过反映全局几何和连通性对原生运动贡献最大。较高频率模式反映的结构差异小于低频模式。因此，分析中频和更高频率对于探索形状上更适度的差异是有用的，这在放射学上是重要的。
因此，检查的正常模式应该足够高以研究感兴趣的形状的特定差异。另一方面，模式不应该太高，在这种情况下，它们将反映尺寸特征小于所研究的尺寸特征。需要根据正在研究的系统调整适当模式的窗口。
正常模式分析对于旋转和平移是不变的，因为只有内部假分子几何和假共轭因子成为预测运动。它也是尺度不变的，因为可以调整伪模式截止距离以反映整体尺度。
该方法的一个重要限制是其计算时间。这通常取决于许多因素，包括正在使用的正常模式分析的特定实现。对于此处研究的系统，正常模式分析挂钟时间范围为结节左右。对于本工作的简单分类任务，许多形状描述符将在更短的时间内执行任务。
正常模式分析的一个显着优势是能够可视化正常模式，从而深入了解有意义的运动，后者反映了关键的结构主题。这些见解可以指导选择适当的功能，以便有效地划分为感兴趣的类别。这些动画可以允许用户可视化假分子运动，这提供了识别区分不同形状的关键结构元素的直观途径。由此获得的见解还有助于在更快的形状分类器中发现适当的特征。
未来的工作将涉及计算正常模式并为其他感兴趣的系统找到所得运动的适当特征。 |
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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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