CN116211244A - 乳腺病灶活动度的分析方法及探头、存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种乳腺病灶活动度的分析方法及探头、存储介质，属于医学图像采集及数据分析处理领域，具体涉及一种乳腺病灶活动度的分析方法，包括：触诊成像首先对乳腺病灶在冠状面图像中进行定位，再利用超声成像对乳腺病灶在切面断层图像中进行深度定位，得到乳腺病灶的基准位置数据；偏转角度重复触诊检测和超声检测，得到乳腺病灶的第二位置数据，计算基准位置数据与第二位置数据之间相对位移距离的最大值。本发明用于对乳腺病灶活动度进行评估分析，提高获取特征指标的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及一种乳腺病灶活动度的分析方法及探头、存储介质，属于医学图像采集及数据分析处理领域，具体涉及一种乳房内病灶活动度定量分析的方法，以及一种检测乳腺病灶活动度的探头，一种计算机可读存储介质。
背景技术
近年来，组织弹性数据在乳腺良恶性病变的检测和鉴别方面取得了很好的进展。尽管手工触诊在历史上一直是收集组织弹性数据的主要手段，但最近的创新技术已经使这一领域非常有前途。在乳腺癌领域，手工触诊的使用已正式纳入临床乳房检查(CBE)。美国癌症协会建议对40岁以上的女性每年进行一次CBE，对二三十岁的女性每三年进行一次CBE。对于40岁以下的女性，CBE通常是早期发现乳房癌的重要手段。
一项名为触诊成像的技术使用触觉阵列传感器来测量组织表面的应力分布,触诊成像的触觉阵列传感器是专门为测量表面应力分布而设计的，因此，通过将探头按压到软组织上，可使用临床触诊同样的技巧，让我们捕捉到手工触诊时同样的感觉，我们还可以使用先进的算法来提取定量数据来描述病灶特征。现阶段仿生乳腺触诊成像检查（BBE）利用外力加压于乳房软组织后，识别正常组织与病灶的组织弹性差异，获取乳房冠状面应力分布数据，解析为二维序列图像，计算输出乳房内病灶的硬度、大小、形状、边界清晰度、活动度、表面光滑度、内部均质性等病灶特征参数。但是，存在无法显著提高准确性的技术问题。临床研究中对来自多个机构的患者的触诊成像数据与乳房x线摄影、超声数据和病理数据进行比较，以提高病灶特征指标辅助诊断的准确性，并建立关键触诊指标与病理之间的相关性。
由于各种检查技术使用不同原理，所以技术优势不同，可从不同角度揭示乳腺疾病的特征，解决相同的乳腺检查诊断问题。例如：触诊成像利用外力加压于乳房软组织后，识别正常组织与病灶的组织弹性差异，获取乳房冠状面应力分布数据，计算输出乳房内病灶的特征参数，但是检测囊性病灶能力差。这正是超声成像的优势，而且超声成像可以采集乳房内病灶的深度参数，反映人体组织二维切面断层图像。但是超声成像也有其不足，如检查过程耗时长，学习曲线较长，检查结果过度依赖于医生经验，人为干扰因素较多。
美国专利US 2017/0086785公开了一种具有触觉反馈方法和系统的成像系统探头，该方法包括:使用探头获取超声数据，基于超声数据生成图像，确定探头是否处于正确位置以获取所需的感兴趣区域，并通过探头提供第一触觉反馈以响应对探头处于正确位置的阻止。上述美国专利在超声成像系统中集成了触觉反馈功能，通过这种方式，增加探头感兴趣区域定位的准确性，从而产生更准确的医学图像。但是，专利未公开超声结合触诊后，对乳腺病灶显著特征指标检测的相关信息。
如以2022年国家卫健委《乳腺癌筛查工作方案》为应用指南，触诊成像和超声成像在初筛机构联合应用的优化效果是：触诊成像检测乳腺实体肿瘤的敏感度非常高，不易漏诊，超声检测鉴别囊性病灶的特异度非常高，不易误诊。且触诊、超声由一人实施序贯式检查，效率和准确率可大大提高。乳腺癌为侵袭性生长，恶性程度越高，往往侵袭越早、侵犯周边组织越多。所以，活动度是判断肿瘤良恶性的重要特征。针对乳腺病灶活动度这一特征的检测，如果利用触诊成像首先对乳腺病灶在冠状面图像中进行定位，再利用超声成像对乳腺病灶在切面断层图像中进行深度定位，可以得到乳腺病灶的基准位置数据；偏转角度方向重复触诊检测和超声检测，可以得到乳腺病灶的第二位置数据，计算基准位置数据与第二位置数据之间相对位移距离的最大值，便可以定量表征乳腺病灶的活动度，提高乳腺病灶活动度这一特征指标的准确性。
为了解决乳腺病灶活动度定量检测及提高特征指标准确性的技术问题，亟需研发人员开发一种乳腺病灶活动度的分析方法及探头、存储介质。
发明内容
（一）要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种乳腺病灶活动度的分析方法及探头、存储介质，主要用于对患者乳房内病灶活动度进行定量评估分析，提高特征指标的准确性，辅助判断肿瘤良恶性。
（二）技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种乳腺病灶活动度的分析方法，具体的步骤为：
S01.使用触诊成像系统探头，垂直于皮肤表面施加法向力采集乳房内病灶位置，并将乳房内病灶的位置数据解析，在冠状面图像上标注相应位置；
S02.使用超声成像系统探头，垂直于皮肤表面施加法向力采集乳房内病灶的深度数据，并结合触诊成像系统探头采集的冠状面位置数据，形成乳房内病灶的基准位置数据；
S03.再利用触诊成像系统探头与皮肤表面垂直线呈一定角度单方向偏转，施加步骤S01相同外力在乳房内病灶位置，并将乳房内病灶的位置数据解析，标注在第二冠状面图像上；
S04.再利用超声成像系统探头与皮肤表面垂直线呈一定角度单方向偏转，施加步骤S02相同外力在乳房内病灶位置，并结合触诊成像系统探头采集的第二冠状面位置数据，形成乳房内病灶的第二位置数据；
S05.计算基准位置数据与第二位置数据之间相对位移距离的最大值，并将相对位移距离最大值映射到设定阈值区间，并基于最大值的相对位移距离状况表征活动度。
作为本发明进一步的改进，所述触诊成像系统探头与皮肤表面垂直线呈一定角度多次单方向偏转，多次偏转角度相同或不同；所述超声成像系统探头与皮肤表面垂直线呈一定角度多次单方向偏转，多次偏转角度相同或不同；所述触诊成像系统探头、超声成像系统探头与皮肤表面垂直线偏转角度一致。多次偏转角度可以得到多组数据，利用多组数据可以得到平均值，对于计算乳房内病灶的活动度有利。例如：首先，所述触诊成像系统探头与皮肤表面垂直线呈15°单方向偏转，得到冠状面位置数据，所述超声成像系统探头与皮肤表面垂直线呈15°单方向偏转，得到深度位置数据，形成乳房内病灶的第二位置数据；其次，所述触诊成像系统探头与皮肤表面垂直线呈30°单方向偏转，得到冠状面位置数据，所述超声成像系统探头与皮肤表面垂直线呈30°单方向偏转，得到深度位置数据，形成乳房内病灶的第三位置数据。最后，利用获得的第二位置数据与基准位置数据计算相对位移距离，再利用获得的第三位置数据与基准位置数据计算相对位移距离，使用相对位移距离的平均值状况表征活动度更为准确。所述触诊成像系统探头、超声成像系统探头与皮肤表面垂直线偏转角度一致,可以保证检测得到的数据更加准确，尤其是触诊成像系统探头、超声成像系统探头获得数据可以一一对应，形成第二位置数据、第三位置数据。
作为本发明的具体实施方式还可以是以下一种，所述步骤S03具体包括：触诊成像系统探头与皮肤表面垂直线呈15°角度方向第一次偏转，施加与步骤S01相同外力在乳房内病灶位置，并将乳房内病灶的位置数据解析，标注在第二冠状面图像上；所述步骤S04具体包括：超声成像系统探头与皮肤表面垂直线呈15°角度方向第一次偏转，施加与步骤S02相同外力在乳房内病灶位置，并结合触诊成像系统探头采集的第二冠状面位置数据，形成乳房内病灶的第二位置数据。
所述触诊成像系统探头与皮肤表面垂直线呈30°角度方向第二次偏转，施加与步骤S01相同外力在乳房内病灶位置，并将乳房内病灶的位置数据解析，标注在第三冠状面图像上；所述超声成像系统探头与皮肤表面垂直线呈30°角度方向第二次偏转，施加与步骤S02相同外力在乳房内病灶位置，并结合触诊成像系统探头采集的第三冠状面位置数据，形成乳房内病灶的第三位置数据；计算基准位置数据与第三位置数据之间相对位移距离的最大值，设为参考最大值；根据基准位置数据与第二位置数据之间相对位移距离的最大值，计算最大值与参考最大值之间的平均值，并将平均值映射到设定阈值区间，并基于平均值的相对位移距离状况表征活动度。
针对触诊成像系统探头、超声成像系统探头与皮肤表面垂直线呈一定角度单方向偏转，该角度的限定可以有效检测乳房内病灶的活动度。具体地，所述触诊成像系统探头与皮肤表面垂直线之间的夹角设为δ，15°≤δ≤45°。所述超声成像系统探头与皮肤表面垂直线之间的夹角设为δ，15°≤δ≤45°。
本发明根据患者数据分析，所述相对位移距离最大值与设定阈值关系：乳房内病灶相对位移距离在冠状面移动大于25%，认为该乳房内病灶活动度好；乳房内病灶相对位移距离在冠状面移动在15%至25%之间，认为该乳房内病灶活动度一般；乳房内病灶相对位移距离在冠状面移动小于15%，认为该乳房内病灶活动度差。所述“乳房内病灶相对位移距离在冠状面移动大于25%”是指：乳房内病灶位移距离占探头冠状面投影距离的百分比大于25。所述设定阈值关系可以根据丰富的患者数据进行及时调整，最终目的是表征乳房内病灶的活动度。
相应地，本发明还提供一种检测乳腺病灶活动度的探头，包括：触诊成像系统探头和超声成像系统探头，设有角度仪和压力计，所述角度仪和压力计可以设定数据，所述触诊成像系统探头和/或超声成像系统探头可以在设定数据下，采集瞬时的乳房内病灶的特征数据。
作为本发明进一步的改进，所述角度仪和压力计可以同时设定数据，并在该条件下采集乳房内病灶的特征数据。例如：角度控制在15°，在探头上施加30N内的法向力，压力传感器功能单元的压强控制在15Kpa，在同时符合上述两个条件下采集乳房内病灶的特征数据。
作为本发明进一步的改进，为了保证角度的精准度，压力的均衡性，本发明还包括机械臂，所述触诊成像系统探头和超声成像系统探头与机械臂固定连接。
相应地，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述中任意一项所述的乳腺病灶活动度的分析方法的步骤。
（三）有益效果
本发明提供一种乳腺病灶活动度的分析方法，首先利用三维定点技术，确定乳房内病灶的基准位置，然后通过偏转角度（乳房内病灶被施压发生位移），再次采集获得乳房内病灶的第二位置，计算基准位置与第二位置之间的差值，利用位移距离表征乳房内病灶的活动度。
进一步的，使用触诊成像系统探头、超声成像系统探头多次变化偏转角度，多次采集获得乳房内病灶的位置数据，再多次计算基准位置与其它位置之间的差值，求取多次差值的平均值，可以更精确的表征乳房内病灶的活动度。
本发明利用机械臂控制触诊成像系统探头、超声成像系统探头施压压力和偏转角度，控制更为精准，获得数据更加准确，可构建一种乳房内病灶活动度的分析方法，实现病灶真正意义的活动度定量检查。
附图说明
图1：本发明乳腺病灶活动度的分析方法中采集基准位置数据示意图；
图2：本发明乳腺病灶活动度的分析方法中采集第二位置数据示意图；
图3：本发明乳腺病灶活动度的分析方法中采集第三位置数据示意图；
图4：本发明乳腺病灶活动度的分析方法中采集基准位置数据立体示意图；
图5：本发明乳腺病灶活动度的分析方法中采集其他位置数据立体示意图,此图中探头与皮肤表面垂直线呈45°角度单方向偏转，表示探头最大的偏转角度；
图6：本发明检测乳腺病灶活动度的探头立体示意图；
图7：本发明检测乳腺病灶活动度的探头人体使用示意图；
图8：本发明检测乳腺病灶活动度的探头中的压力检测阵列；
图中：1、探头；11、角度仪；12、压力计；2、乳房；21、病灶；3、压力检测阵列；31、压力检测功能单元。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非定义外，本文中所有的技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。本文所用的术语“第一”、“第二”等并不表示任何顺序、数量或重要性，而只是用于区别一种位置数据和另一种位置数据。并且，“一”或“一个”不表示数量的限定，而是表示存在一个的相关项目。
实施例：
如图1、图2、图3所示，本发明提出一种乳腺病灶活动度的分析方法，具体的步骤为：
S01.使用触诊成像系统探头，垂直于皮肤表面施加法向力采集乳房内病灶位置，并将乳房内病灶的位置数据解析，在X轴、Y轴的冠状面图像上标注相应位置；所述冠状面图像可以是人体仰卧位时从上往下采集的，也可以是人体俯卧位时从下往上采集的，为二维序列图像，格式为 DICOM，将冠状面二维序列图像进行等高线分析，对记录下来的连续应力数据进行分析计算，感知肿瘤的各项性状指标，如硬度、大小、形状、活动度、表面光滑度、内部均质性等。
S02.使用超声成像系统探头，垂直于皮肤表面施加法向力采集乳房内病灶的深度数据，所述深度数据为病灶距离乳房皮肤表面的数据，当然，也可以是病灶距离乳房底部胸大肌表层的数据，该深度数据结合触诊成像系统探头采集的冠状面位置数据，形成乳房内病灶的基准位置数据；超声采集乳房内病灶的深度数据，虽然不同尺寸的病灶由于位于不同的深度可能产生相同的反应压力峰值，但不同的压力剖面使我们能够分辨出差异并确定深度和大小，并不会影响深度数据的检测。参考图1所示。
S03.再利用触诊成像系统探头与皮肤表面垂直线呈15°角度单方向偏转，施加步骤S01相同外力在乳房内病灶位置，并将乳房内病灶的位置数据解析，标注在X轴、Y轴第二冠状面图像上。
S04.再利用超声成像系统探头与皮肤表面垂直线呈15°角度单方向偏转，施加步骤S02相同外力在乳房内病灶位置，并结合触诊成像系统探头采集的第二冠状面位置数据，形成乳房内病灶的第二位置数据；参考图2所示。所述步骤S01和步骤S02在探头上施加30N内的压力。
S05.计算基准位置数据与第二位置数据之间相对位移距离的最大值，并将相对位移距离最大值映射到设定阈值区间，并基于最大值的相对位移距离状况表征活动度。此时，可以使用基准位置数据与第二位置数据之间相对位移距离的最大值表征活动度，具体表征与设定阈值存在对应关系，所述设定阈值由病患的大量数据验证得到，具体地，乳房内病灶相对位移距离在冠状面移动大于25%，所述“乳房内病灶相对位移距离在冠状面移动大于25%”是指：乳房内病灶位移距离占探头冠状面投影距离的百分比大于25，认为该乳房内病灶活动度好；乳房内病灶相对位移距离在冠状面移动在15%至25%之间，认为该乳房内病灶活动度一般；乳房内病灶相对位移距离在冠状面移动小于15%，认为该乳房内病灶活动度差。
如图8所示，测量乳房内病灶位移距离的探头中具有压力检测阵列3，阵列包含12×8个压力检测功能单元31，该压力检测阵列3的冠状面投影作为病灶位移距离在冠状面位移的基准。
作为本实施方案进一步的改进，所述触诊成像系统探头与皮肤表面垂直线呈30°角度第二次单方向偏转，得到冠状面位置数据，所述超声成像系统探头与皮肤表面垂直线呈30°角度第二次单方向偏转，得到深度位置数据，形成乳房内病灶的第三位置数据。最后，计算基准位置数据与第三位置数据之间相对位移距离的最大值，设为参考最大值；根据基准位置数据与第二位置数据之间相对位移距离的最大值，计算最大值与参考最大值之间的平均值，并将平均值映射到设定阈值区间，并基于平均值的相对位移距离状况表征活动度。多次偏转角度可以得到多组数据，利用多组数据可以得到平均值，对于计算乳房内病灶的活动度有利。参考图3所示。
参考图4、图5所示，针对触诊成像系统探头、超声成像系统探头与皮肤表面垂直线呈一定角度单方向偏转，该角度的限定可以有效检测乳房内病灶的活动度。具体地，所述触诊成像系统探头与皮肤表面垂直线之间的夹角设为δ，15°≤δ≤45°。所述超声成像系统探头与皮肤表面垂直线之间的夹角设为δ，15°≤δ≤45°。
参考图6、图7所示，本发明还提供一种检测乳腺病灶活动度的探头1，整合有触诊成像系统探头和超声成像系统探头，内部设有角度仪11和压力计12，所述角度仪11和压力计12可以设定数据，所述触诊成像系统探头和/或超声成像系统探头可以在设定数据下，采集瞬时的乳房2内病灶21的特征数据。
作为进一步的改进，所述角度仪11和压力计12可以同时设定数据，并在该条件下采集乳房2内病灶21的特征数据。例如：角度控制在15°，压力检测功能单元31的压力控制在10Kpa，在同时符合上述两个条件下采集乳房2内病灶21的特征数据。
作为进一步的改进，为了保证角度的精准度，压力的均衡性，本探头还包括机械臂，所述触诊成像系统探头和超声成像系统探头与机械臂固定连接。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述中任意一项所述的乳腺病灶活动度的分析方法的步骤。
本发明是以乳房病灶体的检测为例，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种乳腺病灶活动度的分析方法，其特征在于，具体的步骤为：
S01.使用触诊成像系统探头，垂直于皮肤表面施加法向力采集乳房内病灶位置，并将乳房内病灶的位置数据解析，在冠状面图像上标注相应位置；
S02.使用超声成像系统探头，垂直于皮肤表面施加法向力采集乳房内病灶的深度数据，并结合触诊成像系统探头采集的冠状面位置数据，形成乳房内病灶的基准位置数据；
S03.再利用触诊成像系统探头与皮肤表面垂直线呈一定角度单方向偏转，施加步骤S01相同外力在乳房内病灶位置，并将乳房内病灶的位置数据解析，标注在第二冠状面图像上；
S04.再利用超声成像系统探头与皮肤表面垂直线呈一定角度单方向偏转，施加步骤S02相同外力在乳房内病灶位置，并结合触诊成像系统探头采集的第二冠状面位置数据，形成乳房内病灶的第二位置数据；
S05.计算基准位置数据与第二位置数据之间相对位移距离的最大值，并将相对位移距离最大值映射到设定阈值区间，并基于最大值的相对位移距离状况表征活动度。
2.根据权利要求1所述的一种乳腺病灶活动度的分析方法，其特征在于：所述触诊成像系统探头与皮肤表面垂直线呈一定角度多次单方向偏转，多次偏转角度相同或不同；所述超声成像系统探头与皮肤表面垂直线呈一定角度多次单方向偏转，多次偏转角度相同或不同；所述触诊成像系统探头、超声成像系统探头与皮肤表面垂直线偏转角度一致。
3.根据权利要求1所述的一种乳腺病灶活动度的分析方法，其特征在于：
所述步骤S03具体包括：触诊成像系统探头与皮肤表面垂直线呈15°角度方向第一次偏转，施加与步骤S01相同外力在乳房内病灶位置，并将乳房内病灶的位置数据解析，标注在第二冠状面图像上；
所述步骤S04具体包括：超声成像系统探头与皮肤表面垂直线呈15°角度方向第一次偏转，施加与步骤S02相同外力在乳房内病灶位置，并结合触诊成像系统探头采集的第二冠状面位置数据，形成乳房内病灶的第二位置数据。
4.根据权利要求3所述的一种乳腺病灶活动度的分析方法，其特征在于：
所述触诊成像系统探头与皮肤表面垂直线呈30°角度方向第二次偏转，施加与步骤S01相同外力在乳房内病灶位置，并将乳房内病灶的位置数据解析，标注在第三冠状面图像上；
所述超声成像系统探头与皮肤表面垂直线呈30°角度方向第二次偏转，施加与步骤S02相同外力在乳房内病灶位置，并结合触诊成像系统探头采集的第三冠状面位置数据，形成乳房内病灶的第三位置数据；
计算基准位置数据与第三位置数据之间相对位移距离的最大值，设为参考最大值；
根据基准位置数据与第二位置数据之间相对位移距离的最大值，计算最大值与参考最大值之间的平均值，并将平均值映射到设定阈值区间，并基于平均值的相对位移距离状况表征活动度。
5.根据权利要求1所述的一种乳腺病灶活动度的分析方法，其特征在于：所述触诊成像系统探头与皮肤表面垂直线之间的夹角、超声成像系统探头与皮肤表面垂直线之间的夹角设为δ，15°≤δ≤45°。
6.根据权利要求1所述的一种乳腺病灶活动度的分析方法，其特征在于：所述相对位移距离最大值与设定阈值关系：
乳房内病灶相对位移距离在冠状面移动大于25%，认为该乳房内病灶活动度好；
乳房内病灶相对位移距离在冠状面移动在15%至25%之间，认为该乳房内病灶活动度一般；
乳房内病灶相对位移距离在冠状面移动小于15%，认为该乳房内病灶活动度差。
7.一种检测乳腺病灶活动度的探头，包括：触诊成像系统探头和超声成像系统探头，其特征在于：设有角度仪和压力计，所述角度仪和压力计可以设定数据，所述触诊成像系统探头和/或超声成像系统探头可以在设定数据下，采集瞬时的乳房内病灶的特征数据。
8.根据权利要求7所述的一种检测乳腺病灶活动度的探头，其特征在于：所述角度仪和压力计可以同时设定数据，并在该条件下采集乳房内病灶的特征数据。
9.根据权利要求7所述的一种检测乳腺病灶活动度的探头，其特征在于：还包括机械臂，所述触诊成像系统探头和超声成像系统探头与机械臂固定连接。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任意一项所述的乳腺病灶活动度的分析方法的步骤。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211019997.6A CN116211244A (zh) | 2022-08-24 | 2022-08-24 | 乳腺病灶活动度的分析方法及探头、存储介质 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN116211244A true CN116211244A (zh) | 2023-06-06 |
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Family Applications (1)
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-
2022
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