Rilevamento di distorsione architettonica in mammografia precedenti<em> Via</em> Analisi dei modelli Oriented

Summary

Dimostriamo metodi per l'individuazione di distorsione architettonica mammografie precedenti. Strutture orientate vengono analizzati utilizzando filtri di Gabor e ritratti di fase per individuare i siti di irradiamento modelli di tessuto. Ogni sito è caratterizzato e classificata utilizzando misure per rappresentare modelli spiculating. I metodi dovrebbero contribuire all'individuazione di cancro al seno.

Abstract

Dimostriamo metodi per l'individuazione di distorsione architettonica mammografie precedenti di casi di intervallo-cancro basati su analisi dell'orientamento dei modelli di tessuto mammario in mammografie. Ipotizziamo che distorsione architetturale modifica il normale orientamento di modelli tessuto mammario in immagini mammografiche prima della formazione di masse o tumori. Nelle fasi iniziali di nostri metodi, le strutture orientate in una determinata mammografia vengono analizzati utilizzando filtri di Gabor e ritratti di fase per individuare i siti nodo-come radiante o intersecano modelli di tessuto. Ogni sito rilevato è quindi caratterizzato utilizzando il valore del nodo, dimensione frattale, e una misura della dispersione angolare specificamente progettato per rappresentare modelli spiculating associati con distorsione architettonica.

I nostri metodi sono stati testati con un database di 106 mammografie precedenti di 56 casi l'intervallo di cancro e 52 mammografie di 13 casi normali, utilizzando le funzionalità sviluppate per l'caratterizzazione di distorsione architettonica, modelli di classificazione mediante analisi discriminante quadratica, e la convalida della procedura di leave-one-out paziente. Secondo i risultati di ricevitore senza risposta operante analisi caratteristica, i nostri metodi hanno dimostrato la capacità di rilevare la distorsione di architettura in mammografie precedenti, presa 15 mesi (in media) prima della diagnosi clinica di cancro al seno, con una sensibilità del 80% circa cinque falsi positivi per paziente.

Introduction

Il cancro al seno è una delle malattie che colpisce le donne ed è la seconda causa di cancro legati morte tra le donne ^1,2. Per migliorare la possibilità di sopravvivenza e la prognosi dei pazienti affetti attraverso un trattamento efficace nei primi stadi di cancro al seno, la malattia deve essere rilevato il più presto possibile. In un'analisi retrospettiva dei casi di cancro al seno, segni sottili di anomalie sono state osservate in precedenza acquisiti mammografie di screening ^3,4. Distorsione architettonica è uno di questi localizzato segno mammografico di possibilmente prime fasi del cancro al seno che è difficile da rilevare ^5,6. I modelli associati sono vagamente descritti come distorsione della normale architettura del seno con non definita massa visibile. Distorsione architetturale potrebbe apparire nelle fasi iniziali della formazione di una massa seno o tumore. Ipotizziamo che mammografie di screening ottenuti prima diagnosi del tumore al seno cOuld contengono segni sottili di prime fasi del cancro al seno, in particolare, la distorsione architettonica.

Figura 1a mostra una prima immagine mammografica di un caso di cancro screen-rilevato. La regione di anomalia identificata da un radiologo (JELD) è contornata da un rettangolo rosso. La mammografia preventiva è stata presa 24 mesi prima della mammografia rilevamento mostrato in Figura 1b. La mammografia preventiva era stata dichiarata per essere privo di segni di cancro al l'istanza originale di screening. In un'analisi retrospettiva e nel confronto con la mammografia di rilevamento, una regione sospetto relativo al sito di cancro rilevati è stato etichettato dal radiologo, ed è delineato in rosso sulla mammografia preventiva. La regione sospetto contiene segni di distorsione architettonica, tra cui spicole.

Tecniche di computer-aided diagnosi (CAD) e sistemi offrono il potenziale per raggiungere una maggiore sensibilità nella rilevazione di breacancro st ^2,7-9. Tuttavia, in confronto con il numero di pubblicazioni esistenti in letteratura sulla rilevazione di altri segni di cancro al seno, come masse e calcificazioni, solo un piccolo numero di studi sono stati riportati sul rilevamento di distorsione architetturale in assenza di un massa centrale ^10-17. Sistemi CAD disponibili in commercio sono stati trovati per scarso rendimento nella rilevazione di distorsione architettonica ^18. Studi sulla rilevazione di distorsione architettonica mammografie precedenti di casi di schermo-rilevati o intervallo-cancro ^3,4,19-22 potrebbe aiutare nello sviluppo di strategie per l'individuazione e il trattamento delle malattie del seno nelle fasi iniziali, e portare al miglioramento della prognosi per il paziente ^23.

Preparazione delle immagini per l'esperimento

Gli esperimenti sono stati condotti con 158 immagini mammografiche, tra cui 106 mammografie precedenti di 56 individui diagnosticaticon cancro al seno e 52 immagini di 13 individui normali. Approvazione etica per lo studio è stato ottenuto da Congiunto Health Research Ethics Consiglio, Ufficio di Medicina Bioetica, Università di Calgary, e l'Autorità sanitaria regionale Calgary. Le immagini sono state ottenute da Screen Test: Alberta Programma per la diagnosi precoce del cancro della mammella ^21,24,25.

Mammografie acquisite in ultima visita programmata al programma di screening prima della diagnosi di cancro al di fuori del programma di screening sono stati etichettati come mammografie precedenti di casi di intervallo-cancro. I corrispondenti mammografie diagnostiche non erano disponibili. Tutti tranne due dei 106 mammografie precedenti erano stati dichiarati privi di qualsiasi segno di cancro al seno al momento della loro acquisizione e analisi nel programma di screening, gli individui corrispondenti agli altri due mammografie erano stati menzionati per la biopsia. L'intervallo di tempo tra la diagnosi di cancro e mammografie precedenti variava da 1,5 mesis a 24,5 mesi, con una media di 15 mesi e la deviazione standard di 7 mesi. Tutte le mammografie precedenti di casi di intervallo-cancro disponibili nel database sono stati inclusi nel presente studio, ad eccezione di sei immagini in cui parti sospette potrebbero essere identificati.

Le mammografie schermo-pellicola sono stati digitalizzati alla risoluzione spaziale di 50 micron e una risoluzione in scala di grigi a 12 bit per pixel utilizzando lo scanner laser Lumiscan 85 (Lumisys, Sunnyvale, CA). Un radiologo esperto specializzato in mammografia (JELD) ha esaminato tutti i 106 mammografie precedenti di casi di intervallo-cancro e segnò le regioni sospetti di distorsione architettonica con scatole rettangolari sulla base delle relazioni disponibili dalla successiva rappresentazione o la biopsia, o mediante ispezione dettagliata delle mammografie . Dei 106 precedenti immagini mammografiche nel dataset utilizzato nel presente studio, 38 immagini presentano una distorsione architettonica visibile, e le restanti 68 immagini contengono discutibile o non chiaramente evident distorsione architettonica. Ogni mammografia preventiva contiene un unico sito di distorsione architettonica così come individuate dalla scatola rettangolare disegnata dal radiologo. La larghezza media, l'altezza, e la zona delle 106 parti sospette di immagini contrassegnate dal radiologo sono 56 mm, 39 mm, e 2.274 millimetri ^2, con deviazione standard di 11,8 millimetri, 11,6 millimetri, e 1073,9 millimetri ^2, rispettivamente.

Protocol

1. Panoramica di Metodologia Nella nostra procedura, potenziali siti di distorsione architettonica mammografie vengono rilevati automaticamente attraverso l'analisi dei modelli di tessitura orientata con l'applicazione di una banca di Gabor filtri 26 e modellazione della fase ritratti 11,27. I siti rilevati vengono poi elaborati attraverso le fasi di estrazione di caratteristiche o misure per caratterizzare la distorsione architettonica, lo sviluppo di un…

Representative Results

Le tre caratteristiche, vale a dire, il valore del nodo, FD, e H F, i valori di AUC forniti di 0.61, 0.59 e 0.64, rispettivamente, quando ogni funzione è stato utilizzato da solo. L'uso combinato delle tre caratteristiche fornito prestazioni migliorate con AUC = 0,70. La curva FROC ottenuto con la combinazione delle tre caratteristiche è illustrato nella Figura 11, che indica una sensibilità del 80% a 5,6 FPS / paziente e 89% a 7,5 FPS / paziente. L'utilizzo di solo il val…

Discussion

Abbiamo presentato una serie di sofisticate tecniche di elaborazione di immagini digitali e pattern recognition, noto anche come apprendimento automatico e CAD, per il rilevamento di distorsione architetturale in mammografie precedenti di casi intervallo-cancro. I metodi si basano sull'analisi dei pattern tessiturali orientati presenti in immagini mammografiche. I nostri metodi, tra cui diverse altre funzionalità proposte nelle nostre opere connesse, sono in grado di rilevare i segni precoci di tumore al seno 15 me…