Формирование рабочего словаря признаков для описания образов ПЖ. Алгоритм классификации

Этап кластеризации позволяет с требуемым качеством выполнить сегмента­цию изображения простаты, но это только подготовительные операции, необхо­димые для распознавания ситуации-диагностирования текущего состояния ПЖ и идентификации.

3.7.1 Следующим этапом является по сегментированным, связанным долям простаты - верхней, нижней и боковых границ сегментированного изображения и огибающей ПЖ, формирования линейных и объемных признаков. Выполнение этих процедур позволяет реализовать признаки как результат измерения линей­ных размеров железы, а именно: передне-задний размер - l_b3; верхне-нижний размер - h = l; поперечный размер - d_n; объем - V ; объем средней доли (если при сегментации она определена) - V; форма ПЖ - ф _пж ; объем гиперплазиро­ванной ткани V.

гп

С этой целью в соответствии с передним планом и положением центроидов С . (в среднем центроидов для здоровой железы - два, для больной - три и более) определяется центр изображения предстательной железы, относительно которого измеряются значения L_b3. H_βκ (L ), d_n, и ф _пж .

Учитывая, что в нормальном здоровом состоянии предстательная железа имеет форму, напоминающую перевернутый конус [72, 74], при известном центре изображения ПЖ, найденном в результате предыдущей операции, реализуется нахождение признака ф _пж как процедура ее определения посредством наложения трафарета в виде колец логарифмической спирали (3.20) с внешним контуром сегментированного изображения, после чего вычитается из полученной площади круга остаточная площадь внешнего контура (за границей контура это - часть тканевого покрова простаты, а внутри границы-часть фона, не принадлежащего исследуемому объекту).

По соотношению этих площадей формируется суждение о форме ф_пж и площади продольного сечения железы.

Поскольку эта площадь, в общем, коррелируется с площадью поперечного сечения простаты [161, 182], то становится возможным ориентировочное оцени­вание ее объема, как объема эллипсоида вращения (сфероида), где основной обра­зующей окружностью является наружное кольцо трафарета (рисунок 2.4). Осно­вой для расчетов является уравнение:

где x, y, z- соответственно, координатные оси радиусов, образующих объем;

a, b, c- соответствующие радиусы эллипсов, некоторые из образующих могут быть окружностями, так при a²= b²= c²имеем чистую окружность, при a >b >c - сплющенный сфероид, которым может быть представлен объем сфероида (рису­нок 3.9), т.е.

где V - область интегрирования в трехмерном пространстве,

иначе

где постоянные a ,b ,c- априори заданные диаметры, в рассматриваемом случае - линейные размеры a = l, b = d_π, с = l_π3, тогда получим:

88

При уточнении линейных размеров z, , l_π3с помощью ТРУЗИ объем

V_пр также может быть уточнен, что обеспечит более достоверные данные для ди­агностирования, распознавания и идентификации.

Рисунок 3.9 - Сфероидная модель объема простаты

Таким образом, сегментация изображения ПЖ с использованием методики кластеризации и последующий за этим процесс линейных и объемных измерений позволили сформировать первичную совокупность признаков (начальный сло­варь), с помощью которой становится возможным описание исследуемого образа простаты, распознавания ее текущего состояния и идентификации текущей ситуа­ции с описанием из базы данных.

Результаты анкетных и лабораторных данных могут быть формализованы в виде весовых коэффициентов, соответственно усиливающих или ослабляющих вклад того или иного признака в распознавание текущей ситуации.

Учитывая, что форма простаты в нормальном (здоровом) состоянии подобна перевернутому конусу, ее объем может быть рассчитан с использованием матема-

тической (аналитической) модели эллиптического параболоида [64] вращения (рисунок 3.10), такой, что

где параметры p и q также могут быть выражены через линейные размеры изоб­ражения ПЖ, учитывая, что p- расстояние между фокусом и директрисой парабо­лы вращения в сечении У7, а также, что z²= 2 pxи что q- расстояние между фо­кусом и директрисой параболы в сечении XZ (т.е. в вершине эллиптического па­раболоида лежит эллипс, большая ось которого есть d_n, а малая - z_b3. Сравнение вычисленного объема конкретной ПЖ с эталонной может быть основанием для формирования суждения о степени развития гиперплазии железы.

Рисунок 3.10 - Графическая (аналитическая) модель объема простаты в нормальном состоянии (эллиптический параболоид)

Алгоритм классификации образов простаты показан на рисунке 3.11

Рисунок 3.11 - Алгоритм классификации образов ПЖ (начало)

Рисунок 3.11 - Алгоритм классификации образов ПЖ (окончание)

3.8