الهدف من هذه الدراسة هو تطوير نموذج رقمي 3D جديد للعقيدات الرئوية التي تعمل كجسر اتصال بين الأطباء والمرضى وهي أيضا أداة متطورة للتشخيص المسبق والتقييم النذير.
أدخلت إعادة بناء العقيدات الرئوية ثلاثية الأبعاد (3D) باستخدام الصور الطبية مناهج تقنية جديدة لتشخيص وعلاج العقيدات الرئوية ، ويتم الاعتراف بهذه الأساليب تدريجيا واعتمادها من قبل الأطباء والمرضى. ومع ذلك ، فإن بناء نموذج رقمي 3D عالمي نسبيا للعقيدات الرئوية للتشخيص والعلاج يمثل تحديا بسبب اختلافات الجهاز وأوقات التصوير وأنواع العقيدات. الهدف من هذه الدراسة هو اقتراح نموذج رقمي 3D جديد للعقيدات الرئوية التي تعمل كجسر بين الأطباء والمرضى وهي أيضا أداة متطورة للتشخيص المسبق والتقييم النذير. تستخدم العديد من طرق الكشف عن العقيدات الرئوية التي تعتمد على الذكاء الاصطناعي تقنيات التعلم العميق لالتقاط السمات الإشعاعية للعقيدات الرئوية ، ويمكن لهذه الطرق تحقيق أداء جيد تحت المنحنى (AUC). ومع ذلك ، لا تزال الإيجابيات الكاذبة والسلبيات الكاذبة تمثل تحديا لأخصائيي الأشعة والأطباء. ولا يزال تفسير السمات والتعبير عنها من منظور تصنيف العقيدات الرئوية وفحصها غير مرضيين. في هذه الدراسة ، تم اقتراح طريقة لإعادة بناء 3D المستمر للرئة بأكملها في المواقف الأفقية والإكليلية من خلال الجمع بين تقنيات معالجة الصور الطبية الحالية. وبالمقارنة مع الطرق الأخرى القابلة للتطبيق، تسمح هذه الطريقة للمستخدمين بتحديد موقع العقيدات الرئوية بسرعة وتحديد خصائصها الأساسية مع مراقبة العقيدات الرئوية من وجهات نظر متعددة، وبالتالي توفير أداة سريرية أكثر فعالية لتشخيص العقيدات الرئوية وعلاجها.
إن معدل الإصابة العالمي بالعقيدات الرئوية متغير ، ولكن يقدر عموما أن حوالي 30٪ من البالغين لديهم عقيدة رئوية واحدة على الأقل مرئية في الصور الشعاعيةللصدر 1. معدل حدوث العقيدات الرئوية أعلى في مجموعات سكانية معينة ، مثل المدخنين الشرهين وأولئك الذين لديهم تاريخ من سرطان الرئة أو أمراض الرئة الأخرى. من المهم ملاحظة أنه ليست كل العقيدات الرئوية خبيثة ، ولكن من الضروري إجراء تقييم شامل لاستبعاد الورم الخبيث2. يعد الكشف المبكر عن سرطان الرئة وتشخيصه أمرا بالغ الأهمية لتحسين معدلات البقاء على قيد الحياة ، ويوصى بإجراء فحص منتظم باستخدام التصوير المقطعي المحوسب بجرعة منخفضة (LDCT) للأفراد المعرضين لمخاطر عالية. تستخدم العديد من طرق الكشف عن العقيدات الرئوية التي تعتمد على الذكاء الاصطناعيوالتعرف عليها 3،4،5،6،7 تقنيات التعلم العميق لالتقاط السمات الإشعاعية للعقيدات الرئوية ، ويمكن لهذه الطرق تحقيق منطقة جيدة تحت أداء المنحنى (AUC). ومع ذلك ، لا تزال الإيجابيات الكاذبة والسلبيات الكاذبة تمثل تحديا لأخصائيي الأشعة والأطباء. ولا يزال تفسير السمات والتعبير عنها من منظور تصنيف العقيدات الرئوية وفحصها غير مرضيين. في الوقت نفسه ، اكتسبت إعادة بناء 3D للعقيدات الرئوية على أساس LDCT اهتماما متزايدا كنموذج رقمي لأنواع مختلفة من العقيدات.
إعادة بناء 3D من العقيدات الرئوية هي عملية تولد تمثيل 3D لنمو صغير أو كتلة في الرئة. تتضمن هذه العملية عادة تطبيق تقنيات تحليل الصور الطبية التي تستفيد من كل من الخبرة الطبية ونهج ذكاء البيانات. يقدم النموذج الرقمي ثلاثي الأبعاد الناتج تصويرا أكثر تفصيلا ودقة للعقيدات ، مما يتيح تحسين التصور والتحليل لحجمها وشكلها وعلاقتها المكانية بأنسجة الرئة المحيطة8،9،10،11،12. يمكن أن تساعد هذه المعلومات في تشخيص ورصد العقيدات الرئوية ، وخاصة تلك التي يشتبه في أنها سرطانية. من خلال تسهيل تحليل أكثر دقة ، فإن إعادة بناء 3D للعقيدات الرئوية لديها القدرة على تعزيز دقة التشخيص وإبلاغ قرارات العلاج.
الإسقاط الأقصى للكثافة (MIP) هو تقنية شائعة في مجال إعادة بناء 3D للعقيدات الرئوية ويستخدم لإنشاء إسقاط 2D لصورة ثلاثية الأبعاد8،9،10،11،12 وهو مفيد بشكل خاص في تصور البيانات الحجمية المستخرجة من ملفات التصوير الرقمي والاتصالات في الطب (DICOM) الممسوحة ضوئيا بواسطة التصوير المقطعي المحوسب. تعمل تقنية MIP عن طريق اختيار voxels (أصغر وحدات بيانات حجم 3D) بأعلى كثافة على طول اتجاه العرض وإسقاطها على مستوى 2D. ينتج عن هذا صورة ثنائية الأبعاد تؤكد على الهياكل ذات الكثافة الأعلى وتقمع تلك ذات الكثافة المنخفضة ، مما يسهل تحديد وتحليل الميزات ذات الصلة9،10،11،12. ومع ذلك ، MIP لا يخلو من القيود. على سبيل المثال ، يمكن أن تؤدي عملية الإسقاط إلى فقدان المعلومات ، وقد لا تمثل صورة 2D الناتجة بدقة بنية 3D للكائن الأساسي. ومع ذلك ، لا يزال MIP أداة قيمة للتصوير الطبي والتصور ، ويستمر استخدامه في التطور مع التقدم في التكنولوجيا وقوة الحوسبة11.
في هذه الدراسة ، تم تطوير نموذج MIP متتالي لتصور العقيدات الرئوية وهو سهل الاستخدام وسهل الاستخدام لأخصائيي الأشعة والأطباء والمرضى ، ويسمح بتحديد وتقدير خصائص العقيدات الرئوية. تشمل المزايا الأساسية لنهج المعالجة هذا الجوانب التالية: (1) القضاء على الإيجابيات الكاذبة والسلبيات الكاذبة الناشئة عن التعرف على الأنماط ، مما يتيح التركيز على مساعدة الأطباء في الحصول على معلومات أكثر شمولا عن موقع وشكل وحجم 3D للعقيدات الرئوية ، وكذلك علاقتها بالأوعية الدموية المحيطة ؛ (2) تمكين الأطباء المتخصصين من اكتساب المعرفة المهنية بخصائص العقيدات الرئوية حتى بدون مساعدة أخصائيي الأشعة؛ و (3) تعزيز كفاءة التواصل بين الأطباء والمرضى وتقييم التشخيص.
تتميز أجهزة LDCT المختلفة باختلافات كبيرة في تسلسل صور DICOM التي تنتجها ، خاصة فيما يتعلق بإدارة نظام الملفات. لذلك ، لإعادة بناء النموذج الرقمي 3D الرئيسي للعقيدة الرئوية في المراحل اللاحقة من البروتوكول ، فإن خطوة المعالجة المسبقة للبيانات مهمة بشكل خاص. في مرحلة إعداد البيانات والمعالجة ا?…
The authors have nothing to disclose.
تم دعم هذا المنشور من قبل البرنامج الوطني الخامس لأبحاث المواهب الممتازة في الطب الصيني التقليدي الذي نظمته الإدارة الوطنية للطب الصيني التقليدي (http://www.natcm.gov.cn/renjiaosi/zhengcewenjian/2021-11-04/23082.html).
MATLAB | MathWorks | 2022B | Computing and visualization |
Tools for Modeling | Intelligent Entropy |
PulmonaryNodule V1.0 | Beijing Intelligent Entropy Science & Technology Co Ltd. Modeling for CT/MRI fusion |