Pavel Nedbal KAZ FZS ZČU v Plzni KZM FN Plzeň
Jarní sympozium radiologických asistentů 9.- 11. června 2016 Myslivna, Brno
JSRA 2016
„výstup algoritmu pro automatickou analýzu obrazu sloužící jako pomůcka pro správnou a rychlou diagnostiku“
JSRA 2016
1960 – první pokusy o automatizaci dignostiky pomocí počítače – neúspěšné snaha o úplnou automatizaci – ACD (automated computer diagnosis) „počítač lépe provede úkol než lidská bytost“
1980 – Kurt Rossman (University of Chicago) „výstup z počítače může být využit radiology, ale nenahradí je“ - CAD
21. století – CAD v klinické praxi budoucnost – není shoda - vize, že do 50 let
JSRA 2016
člověk subjektivní vnímání obrazové informace (vizuální vjem) subjektivní reprezentace vnímaného (rozpoznání, pojmenování) lze ovlivnit „druhým čtením“ - drahé
CAD objektivní hodnocení i analýza sady dat
JSRA 2016
vytváří „druhý“ názor zrychluje proces druhého čtení ve screeningu označí místa a nálezy na které se zaměřit hledá to, co může být přehlédnuto objektivní výsledky detekce patologického procesu posouzení patologického procesu
JSRA 2016
pro detekci najde léze
pro klasifikaci označenou lézi dokáže charakterizovat
kombinace najde i charakterizuje léze
JSRA 2016
součást SW výbavy přístroje komerční autonomní programy nekomerční autonomní programy a algoritmy Projekt NT13326, 2012-15 (ZČU, LFUK, FN Plzeň) Zvyšování resekability maligních ložiskových procesů pomocí metod zpřesňujících měření perfúzních parametrů zbytkového jaterního parenchymu – počítačem asistované diagnostiky a softwarového modelování
JSRA 2016 detekce léze radiologem
detekce léze počítačem
klasifikace léze radiologem
klasifikace léze počítačem finální popis radiologem
výsledek
JSRA 2016
+ nejrychlejší metoda nenabízí nezávislý názor
radiolog
nedoporučuje se!
výsledek
CAD
JSRA 2016
+ přesné pomalé 2 radiologové doporučuje se!
CAD
radiolog
radiolog
výsledek
JSRA 2016
+ přesné pomalé 2 radiologové doporučuje se!
radiolog
CAD
radiolog
výsledek
JSRA 2016
JSRA 2016
příprava dat pro zpracování ořez nepotřebné části obrazu
JSRA 2016
příprava dat pro zpracování odstranění chyb obrazu (artefaktů) vzniklých při tvorbě obrazu
JSRA 2016
příprava dat pro zpracování snížení šumu zvýšení SNR ▪ lineární prostorová filtrace, vlnková transformace, iterativní rekonstrukce, …
JSRA 2016
příprava dat pro zpracování harmonizace obrazů sjednocení kvality setu obrazů na podobnou úroveň sjednocení jasu a kontrastu setu obrazů sjednocení u obrazu párových orgánů mamografie
JSRA 2016
diferenciace anatomických struktur, vymezení oblasti zájmu obraz označení a rozlišení struktur (plíce, srdce, kost, …, léze) způsoby - kontrastní rozdíly, SNR
objekt extrakce objektu z pozadí detekce hran, nastavení prahu, nastavení úrovní
JSRA 2016
JSRA 2016
JSRA 2016
JSRA 2016
vyhledání kandidátů na léze morfologie velikost, tvar, hrany, povrch, vzhled (spiculated lesion – prs, sférické léze- plíce)
obraz kontrast, denzita
textura homogenita
JSRA 2016
podrobná analýza kandidátů na patologické léze určení správných pozitivit metody klasifikace lineární nelineární ▪ aplikace statistických metod ▪ kvadratická diskriminační analýza ▪ neparametrické klasifikátory (neuronové sítě) ▪ Support Vector Machines
jiné ▪ k - mean nehierarchická shluková analýza ▪ n – nejbližší soused
následováno kontrolou člověkem
JSRA 2016
screeningové metody detekce plicních uzlů (rtg, ct) detekce střevních polypů (ct) detekce karcinomu prsu (mmg)
JSRA 2016
diagnostické metody detekce karcinomu prsu (mr, usg) detekce plicních embolů (ct) detekce intersticiálních plicních infiltrátů (rtg) detekce fraktur obratlů (rtg) detekce intrakraniálních aneurysmat (mr) detekce jaterní nádory (ct) změny akumulace radiofarmaka (nm)
JSRA 2016
zdrojová data HRCT plic
indikace
screening u ca plic detekce metastáz zhodnocení efektu terapie
CAD
detekce měření velikosti posouzení tvaru sledování růstu
JSRA 2016
přesná diagnostika plicní embolie = správná léčba zdrojová data – CTAG plicního řečiště najde emboly > 3 mm v lobární, segmentární i subsegmentární úrovni součást triple rule out protokolu (aorta, plicní tepny, koronární tepny)
JSRA 2016 syngo PE CAD (Siemens)
JSRA 2016
včasný záchyt onemocnění – prekancerózy i nádorová onemocnění vyšetření tlustého střeva především záchyt polypů velikost polypu
malignita
adenom
malignita do 10 let u adenomů
malignita do 10 let celkově
< 5 mm
< 0,01 %
30 %
<5%
< 1%
5 - 9 mm
<1%
50 %
5 -10 %
2-5%
10 - 15 mm
1-5 %
80%
10 - 15%
5 - 10 % Ferrucci JT. AJR 2003
JSRA 2016
FP – stolice, prominentní záhyby záhyby – přítomnost na více řezech stolice – vnitřní hustota (stolice často obsahuje vzduch) – homogenita
senzitivita 6-9 mm
≥ 10 mm
Pickhardt et al. NEJM, 2003
89 %
94 %
Cotton et al. JAMA, 2004
30 %
55 %
Rockey et al. Lancet, 2005
51 %
59 %
Halligan et al. Radiology, 2005
86 %
93 %
Johnson et al. NEJM, 2008
78 %
90 %
Studie
JSRA 2016
CAD automatická analýza polypu označí a analyzuje polyp
JSRA IdS2016 2016
nejčastější aplikace CAD v praxi vysoká specificita i senzitivita
mamografické vyšetření vyžaduje druhé čtení vyhledávání mikrokalcifikací, shluků a mas klasifikace shluků – benigní x maligní
JSRA IdS 2016
zdroj – konvenční mamografie
Inteligent Search Workstation(University of Chicago)
ImageChecker CAD(Hologic)
JSRA IdS 2016
zdroj – MR prsu
CADstream MRI(Merge,IBM)
JSRA IdS 2016
zdroj – USG prsu
B-CAD(Medipattern)
JSRA 2016
pomůcka pro zubní lékaře zdroj – intraorální RTG zubů detekce kazů a analýza rozsahu detekce lézí dentinu nezacytitelných lidksým okem porovnávání s rozsáhlou databází
JSRA 2016 Caries Detector(Logicon)
JSRA 2016
fáze výzkumu a testů – NIH zdroj – CT páteře, nativní segmentace kortikalis obratlového těla kortikalis „rozbalena“ (3D->2D) detekce linií lomu
ve studii – vysoká senzitivita (93,5%) srovnatelná s člověkem (93,6%)
JSRA 2016
JSRA 2016
detekce vyhřezlých meziobratlových plotének zdroj – MR páteře ploténka hodnocena podle tvaru – diskriminační analýza
University College London
JSRA 2016
jasné a objektivní výsledky užitečný nástroj, pomůcka urychlení a zefektivnění práce pomůcka pro „mladé“ radiology možnost druhého čtení bez potřeby radiologa
!finální diagnózu určuje člověk!
JSRA 2016
CAD nesoupeří s člověkem CAD nenahradí člověka CAD nemá „unavené“ oči
JSRA 2016
potenciál nahradit člověka v základních úkonech – objektivní a rychle získatelné výsledky => větší efektivita lidské práce stroj nemá „plasticitu“ lidské mysli, která zaručuje přizpůsobení se nestandardní situaci standard v diagnostickém procesu suplování člověka ve screeningovém sledování rozvoj ACD
Pavel Nedbal
[email protected] [email protected]
