数字化胸片计算机辅助检测在肺结节早期检出中

  数字化胸片计算机辅助检测在肺结节早期检出中的应用的论文

  【摘要】 [目的] 评价计算机辅助检测系统(cad)对肺结节早期检出的临床价值和局限性☆□☆☆。[方法]从影像传输与存储系统(pacs)数据库中抽取30例直径7mm~30mm大小肺部结口节的病例作为受检组□□☆□☆。另抽取30例年龄□□☆☆、性别构成与受口检组相仿的正常胸片作为对照组☆□☆,两组病例均经螺旋ct肺部扫描检查☆□☆□,并由放射诊断专家诊断证实□☆☆,所有胸片均为直接数字化影像(dire口ct d口igital radiograph☆☆☆□□,dr)□☆☆☆☆。由高年资和低年资放射诊断医生各3位口分别对不用和用cad输出分析结果的数字化胸片进行诊断☆□☆☆□,诊断结论口用受试者操作特性曲线(roc curve)分析来评价☆☆□。[结果] 平均roc曲线下面积(az)从不用cad输出的0.872增加到用cad输出的0.933(p<0.05)☆□□☆。在使用cad时☆☆□,低年资放射口诊断医生比高年资放射诊断医生的平均曲线下面积增加得更多☆☆□☆。[结论] 在直接数字化胸片诊断中应用口cad系统能提高肺小结节的检出率☆□□。

  【关键词】 直接数字化影像

   application of computer aided diagnosis (cad) with digital chest radiograph to the early detection for pulmonary nodules

   guan wei, mao wei-min (zhejiang hospital, hangzhou 310013, china)

   abstract: [purpose] to estimate the clinical value and limit of computer aided diagnosis (cad) system on the detection of pulmonary nodules. [methods] thirty cases with pulmonary nodules up to 9~30mm in diameter were selected from the database of picture archive and communication system (pacs) as examination group, and 30 cases without pulmonary nodule口 cohered with examination group in age, sex composition as control group. all chest radiographs were obtained with direct digital radiograph (dr) system and confirmed by experienced chest radiologists on the chest spiral ct. three experienced chest radiologists and three radiology residents detected the chest radiographs with/ without cad output. the result of diagnosis was evaluated with receiver operating characteristic口 curve (roc curve). [results] the average area under the roc curve 口value(az) increased from 0.872 without 口to 0.933 with cad output(p<0.05). esp口eciall口y, the az from cad system increased more to radiology residents than to experienced radiologist. [conclusion] utilizing 口the cad system on diagnosis of the direct digital chest radiograph can improve the detection of pulmonary nodules.

   key words: digital radiograph;pulm口o口nary nodules;diagnosis, computer aided;roc curve

   利口用计算机辅助检测系统来口提示数字化胸片中存在的可疑结节区域☆☆□☆,口☆口口☆口口提高肺小结节的早期检出率☆☆□□,对肺癌早期诊断具有十分重大的意义☆☆□。WWW.11665.cOM肺部小结节自动检测作为医学影像诊断领域的新口技术□☆□☆☆,把它作为一种后处理功能集成在影像传输与存储系统(picture archiving and communication system☆□□,pacs)中□□☆,可在体检人群中口筛选肺部有可疑小结节的患者☆☆□☆□。现通过pacs对30例有肺部结节的病例与正常对照进行研究☆□☆☆,分析方法的可行性□☆☆□□。

   1 材料与方法

   1.1 一般资料

   从pacs数据库中选取30例经螺旋ct薄层扫描证实肺部含小结节的病例作为受检组□☆□□,其中男性21例□☆☆☆,女性9例□□☆☆,年龄34~口83岁☆□□□,平均年口龄口口68岁☆☆☆。结节口平均口直径约18mm☆☆☆,最小为7mm□□☆□,最大不口超过30mm☆□□☆☆。另选取30例年龄□□☆、性别构口成与受检组相仿□□□□,经ct扫描证实为无肺结节病灶的正常胸片为对照病例□☆□□☆。所有病例胸片均为友通dr2000直接数字化成像系统拍摄□□□☆,并由集成在友通pacs中的edda-chest v1.0系统输出cad分析结果☆□☆☆。

   1.2 研究方法

   集成在pacs中的edda-chest v1.1 cad系统从数据库中提取dr口胸口部影像☆☆□,首先对胸片进行预处理□☆☆☆,使之口适于进口一步的图像分析;再进行口图像自动口分割□☆☆☆☆,肺部边口界识口别;检测候选结节;再根据规则测试和人工神经网络分析来确定结节;最后cad系统用口圆圈划出在数字化正位胸片上的可疑结节所在区域(图1)☆□☆☆□,以识别直径为7~30mm大小孤立肺结节的相关特征☆☆☆,这些特征能口提示早期肺癌□☆☆,以有利于影像诊断医生对于早期肺癌的诊断□☆□。

   将受检组和对照组两组数字化胸片病例统口一编号□□☆☆,每个病例都有两种图像:未经处理的原始图像和有计算机辅助检测系统输出分析结果的图像□☆□□□。每个病例的两种图像随机□☆☆□、均匀口调出口其中一种□☆□☆,重新组成两组病口口例□□☆。由低年资放射诊断医师和高年资放射诊断医师两组各3位在事前不知道螺旋ct诊断结果的情况下□☆□□☆,口☆口口口☆口提供申请单上的临床资料□□□☆☆,各自独立按常规阅片方式阅读两组各60例dr图口像☆□☆□。记录3位医师阅片的编号顺序和每例的图像种类□☆□。相隔1个月口后□☆☆☆,每位医师按上次阅读编号相反的顺序阅读另一组图像□□☆☆☆。对放射诊断医生的诊断结论用受试者操作特性曲线(receiver operating characteristic curve□☆☆,roc曲线)作进一步的分析☆□☆□☆,以评价有无计算机辅助检测对放射诊断医生诊断结论的影响☆☆□□□。评估标准采用5分值法□□☆☆☆,即在回答是否诊断为含有结节病灶时☆□☆□□,答案分为肯定有(5分)□□☆☆,可能有(4分)□☆□□,不清楚(3分)☆□□,可能口没有(口2分)和肯定没有(1分)☆□☆□□。所有分析均在同一阅读条件下完成□□☆☆□,每一观测者独立作出判断□☆□☆,记录所有诊断的评分结口果□☆☆□☆,然后用roc曲线进行统计分析☆□□。阅片结口果采用rocfit软件进行roc分析□□☆□☆,使用microsoft ex口cel软件绘制roc曲线图□☆□。

   1.3 统计学处理

   采用sps口s软件处理数据□☆☆□。通过两样本配对t检验来评价每组在不用和用cad输出结果时得到的roc曲线下面积(az值)有无统计学显著性差异□☆☆□☆。通过两独立样本t检验来评价低☆□□、高年资口放口射诊断医师所得到口的az值有无统计学差异□☆☆。p<0.05为差异口有显著性☆☆□。

   2 结 果

   低年资放射诊断医师组在无□☆☆、有cad系统帮助的情况口下☆☆□,其诊断结果分析口的roc曲口线下面积az平均值分别为0.852和0.921□□☆,差异有显著性(p<0.05)☆☆□☆□。高年资放射诊断医师组口在无☆☆☆□□、有cad系统帮助的情况下☆☆□,其诊断结果分析的roc曲线下面积az平均值分别为0.892和0.945□□□□☆,差异有显著性(p<0.05)☆☆☆□。分析的数据和曲线分别如表1和图2所示□□□☆☆。对于所有口医生☆☆□□□,在无☆☆□□□、有cad系统帮助的情况下□□□☆,其诊断结果分析的roc曲线口下面积az平均值分别为0.872和0.933(口p<0.05)□□□☆☆。

   3 讨口 论

   口本实验结果表明☆□☆☆☆,放射诊断医师在临床诊断中使用cad系统可以在一定口程度上提高诊断率□☆□☆,低年资放射诊断医生更能从中得到很大的帮助□□□,使自己的诊断水平得到很大的提高□☆☆□□。因为cad系统将可疑结节所在区域圈出来提请医生注意□☆☆,从而减少了漏诊口的可能☆□☆□☆。此外☆□☆□,口☆口口☆口在利用cad系统输出结果时高年资放射诊断医口生对于肺部小结节检测的准确性高于口低年资放射诊断医生☆□□。因为高口年资放射口诊断医生经验相对丰富□☆□,在使用口cad系统输出结果时□□☆☆☆,检测准确性更高☆□□□□。而低年资放射诊断医生在使用cad系统输出结果时☆□☆□☆,检测准确性则提高口更口多□☆☆☆□。

   尽管使用一系列方法来减少假阳性结节☆□☆□□,目前cad系统的输出结果仍会出现一些假阳性□☆□☆☆,但大多数假阳性结节口都较易识别□☆☆☆□,不会影响检测准确口口度□☆☆□,大约80%的假阳性是肋骨交叉或肋骨与血管口的重叠□☆☆□,或肋骨与软组织□☆☆□,如乳房☆☆□□、心脏或横膈影口等重叠而造成的☆☆☆□□。另外□☆□,体外异物也可引起口假阳口性□☆□□□。

   对从大量的影像所见和临床数据中获取诊断信息来说☆□☆,计算机可能比放射口医生更有效□□☆。在较大的数据库口中就结节分类对cad系统进行测试□□□☆☆,并判别一些检测方法中的口步骤是否能自动实施□□☆,这些研究对测试结节检测系口统在实践中口是否有用极其重要□□☆。结节检测系统脱离放射科医师单独使口用几乎是不可能的☆□☆□□。而且□□☆□,评定一个cad系统的价值的惟一途径是比较在无或有计算机辅助诊断系统帮助的情况下□□☆☆□,放射诊断医师的执行情况☆□□☆。一个cad系统可以口获得好的结果☆□☆☆□,即每幅图口像中较高的真阳性检测率和极少的假阳性□□☆□,如果能检口测到那些放射诊断医师可能口漏诊的结节☆□☆☆,那么□□□☆□,这一系口统口的实际价值则更高□☆☆□。

   本实验中有大量的病例是异常的☆☆□,因此诊断相对简单□□□,结节检出率也大大提高了□□☆。但是口cad系统能提示放射诊断医生将注意力集中到图像的可疑区域☆☆☆□□,检测出易于漏检的微☆□☆□、小结节☆☆□□,提高诊口断的准确性☆☆□□☆。因此□□☆,cad系统是口有一定价值的□☆□☆,是放射诊断医生重要的辅助诊断工具☆□□☆☆。目前cad系统的口大多数研究成果都集中在病灶形态的检测上☆☆☆☆,而最近开始重视对异常征象分类的检测□□□☆□,将结节分类为良性或恶性的实口验☆☆☆,或对伴有临床症状的口间质性征象的自动分析实验都得到了较理想的结果□☆☆,计算机辅助分析将在鉴别诊断上成为放射诊断医师的重要助手☆□□☆□。最近提出的交互式计算机辅助诊断(interactive computer-aided diagnosis☆☆□☆□,icad)加强了人机之间的交流□☆☆□□,为cad系统今后的发口展提供了新的思路□□□☆。目前该方案着重于低剂量螺旋ct肺部影像诊断上的应用研究☆☆□□,dr胸部影像cad研究今后的发展应该可以从中得到一些启示☆□☆☆□。

  【参考文献口】 [1] d口oi k, macm口ahon h, gig口er m, et al. co口mputer aided diagnosi口s in medical imaging[m]. ams口terdam: elsevier, 1999.[2] 口k口ak口ed口a s, moriya j, sato h, e口t al. improved detection of lung nodules on chest radiographs using a commercial口 computer-aided diagnosis system[j].ajr am j 口roentgenol, 2004, 182(口2):505-510.[3]口口 口口口口口王晓华, 马大庆. 计算机辅助诊断在肺结节中的应用进展[j]. 中华放射口学杂志, 2006, 40(4):443-445.[4] 张碧口云, 陈自谦, 卢光明, 等. 肺结口节的计算机辅助检测口[j]. 中国临床医学影像杂志, 2006, 17(口3):148-153.[5] 聂口口生东, 郑斌, 李雯, 等. ct图像口肺结节计算机口辅助口检测与分口类系统设计[口j].系统仿真学报,2007,19(口口口5):935-944.[6] 蒋磊, 陈福康, 吴建彬, 等. 传统与数字化x线口摄影检出肺部小结节的roc曲线评价[口j]. 中国医学影像技术, 2005, 21(5):729-口口731.[7] 段刚, 陈卫国, 王江云, 等. 数字化成像与普通x线诊断肺内单发结节的roc曲线评价[j]. 第一军医大学学报, 2003, 23(6):621-623.[8] vybo口rny c口j, giger m, nishikawa rm. computer-aided detection and diagnosis of br口east cancer[j]. radiol clin north口 am, 2000, 38(4): 725-740.

本文由课堂论文网发布于计算机论文,转载请注明出处:数字化胸片计算机辅助检测在肺结节早期检出中

您可能还会对下面的文章感兴趣: