前にマンモグラムにおける構造的ひずみを検出<em>経由</em指向パターンの>分析

Summary

我々は前にマンモグラムの建築の歪みを検出する方法を示しています。配向構造は、組織パターンを照射する部位を検出するために、ガボールフィルタと位相の肖像画を用いて分析する。各サイトには特徴づけられ、spiculatingパターンを表現するための措置を使用して分類されている。方法は、乳癌の検出を支援すべきである。

Abstract

我々は、マンモグラムにおける乳房組織パターンの向きの分析に基づいて間隔癌症例の前にマンモグラムにおける構築の乱れの検出のための方法を実証する。私たちは、建築の歪みが大衆や腫瘍の形成前に、マンモグラフィ画像中の乳房組織パターンの通常の方向を変更すると仮定した。私たちの方法の最初のステップでは、指定されたマンモグラムに配向構造は、組織のパターンを照射するか、交差のノードのようなサイトを検出するために、ガボールフィルタと位相の肖像画を用いて分析する。検出された各サイトは、ノード値、フラクタル次元、具体的には、構造的ひずみに関連したspiculatingパターンを表現するために設計された角度分散の尺度を用いて特徴づけている。

私たちの方法はために開発された機能を使用して、56インターバル癌症例の106前のマンモグラムおよび13の正常例の52マンモグラムのデータベースを用いて試験した建築のゆがみ、二次判別分析によるパターン分類、およびリーブ1患者出手順の検証の特性。自由応答受信者動作特性分析の結果によれば、我々の方法は、従来のマンモグラムにおける構築の乱れを検出する能力を実証した乳癌の臨床診断の前に（平均で）15ヶ月を撮影し、約80％の感度を有する患者あたり5偽陽性。

Introduction

乳がんは、女性に影響を与える主要な疾患であり、女性は^1,2の癌関連死の第二の主要な原因である。生存の可能性および乳癌の初期段階における効果的な治療を介して影響を受けた患者の予後を改善するために、疾患は、できるだけ早期に検出する必要がある。乳癌の症例のレトロスペクティブ分析において、異常の微妙な兆候は、以前に取得したスクリーニングマンモグラフィー^3,4で観察された。構築の乱れ^5,6を検出することが困難である乳癌の可能性の初期段階のいずれかのような局所的なマンモグラフィ徴候である。関連するパターンがぼんやり見えていない明確な質量の乳房の正常な構造の歪みと記載されている。建築歪みが乳房の質量または腫瘍の形成の初期段階で表示される可能性。我々は、スクリーニングのマンモグラムの前乳癌cの検出に得られるという仮説を立てウルド特に、構築の乱れの乳癌の初期段階の微妙な徴候を含む。

図1aは、スクリーニングで発見癌の場合の事前のマンモグラフィ画像を示している。放射線科医（JELD）によって識別異常の領域が赤い四角で概説されている。従来のマンモグラムは24ヶ図1bに示す検出マンモグラムの前に採取した。前マンモグラムは、スクリーニングの元のインスタンスでがんの徴候がないことが宣言されていた。レトロスペクティブ分析において、検出マンモグラムと比較して、検出された癌の部位に関連する疑わしい領域を放射線科医によって標識し、マンモグラムの前に赤で概説されている。疑わしい領域は骨片を含む構造的ひずみの兆候が含まれています。

コンピュータ支援診断（CAD）技術およびシステムは、ブレアの検出感度の増加を達成するための可能性を提供ST癌^2,7-9。しかしながら、このような質量および石灰化などの乳癌の他の徴候の検出に関する文献に存在し、多くの刊行物に比較して、研究はごく少数の非存在下で構築の乱れの検出が報告されてい中央マス^10月17日 。市販のCADシステムは、構築の乱れ¹⁸の検出において十分に機能することが見出されている。スクリーニングで発見さや間隔、がん症例^3,4,19-22の前にマンモグラムにおける構造的ひずみの検出に関する研究は、その初期段階での乳房疾患の検出および治療 ​​のための戦略の開発に役立つ、との改善につながる可能性患者²³の予後。

実験用のイメージの準備

実験は、診断された56の個人の106の前にマンモグラムを含む158のマンモグラフィ画像を用いて実施した乳癌および13の正常な個体の52イメージを持つ。研究のための倫理承認はコンジョイント保健研究倫理委員会、医療倫理の事務所、カルガリー大学、カルガリー地域の保健局から入手した。乳がん^21,24,25の早期発見のためアルバータプログラム：画像はスクリーン·テストから得られた。

前スクリーニングプログラム外の癌の診断するためのスクリーニングプログラムへの最後の定期的な訪問で取得されたマンモグラムはインターバル癌症例の前にマンモグラムとして標識した。対応する診断マンモグラムは利用できませんでした。 106前マンモグラムの2が、すべてがスクリーニングプログラムでの取得と解析時に乳がんの兆候がないことが宣言されていた、他の2マンモグラムに対応した個人は、生検のために呼ばれていた。癌の診断および従来のマンモグラムの間の時間間隔は、1.5ヶ月の範囲であった15ヶ月と7ヶ月の標準偏差の平均は24.5カ月、S、。データベースで使用可能なインターバル癌症例の前にマンモグラムの全ては、疑わしい部分が特定されない可能性があった6枚の画像を除いて、本研究に含まれています。

スクリーンフィルムマンモグラムを50ミクロンとLumiscan 85レーザスキャナ（Lumisys、カリフォルニア州サニーベール）を使用して、ピクセルあたり12ビットのグレースケールの解像度の空間分解能でデジタル化された。マンモグラフィー（JELD）に特化した専門家の放射線科医が、インターバル癌症例の106前マンモグラムのすべてを見直し、その後の画像や生検で使用可能なレポートに基づいて、長方形のボックスで構造的ひずみの疑いのある領域をマークし、またはマンモグラムの詳細な検査により、 。本研究で使用したデータセットでの106前のマンモグラフィ画像のうち、38の画像が見える構造的ひずみを持っており、残りの68の画像は、疑わしいあるいは全く明らかにEVが含まれている建築の歪みをidentを。放射線科医によって描かれた長方形のボックスで識別されるように、それぞれの前にマンモグラムは構造的ひずみの単一のサイトが含まれています。平均幅、高さ、および放射線科医によってマークされた画像の106疑わしい部分の面積は、それぞれ11.8ミリメートル11.6ミリメートル、および1073.9ミリメートル²の標準偏差が56ミリメートル、39ミリメートル、2274ミリメートルと²である。

Protocol

1。方法論の概要私たちの手順では、マンモグラムにおける構造的ひずみの可能性のある部位を自動的にガボールの銀行のアプリケーションに向けテクスチャパターンの分析を介して検出された26をフィルタリングし、位相のモデル化は、11,27の肖像。検出部位は、次いで、構築の乱れ、訓練された分類器の開発、パターン認識又は分類のためのアル?…

Representative Results

各特徴は、単独で用いた場合には三つの特徴、すなわち、ノード値、FD、F及びH は 、それぞれ、0.61、0.59、および0.64のAUC値を提供した。 3機能を併用することにより、AUC = 0.70と改善されたパフォーマンスを提供した。三つの特徴の組合せを用いて得られたFROC曲線は、7.5のFP /患者での5.6のFP /患者および89％の80％の感度を示しており、 図11に示されて…

Discussion

また、間隔癌症例の前にマンモグラムにおける構築の乱れを検出するための機械学習とCADとして知られているデジタル画像処理及びパターン認識の洗練された技術のシリーズを提示している。方法は、マンモグラフィ画像内に存在配向テクスチャパターンの分析に基づいている。我々の関連研究で提案されているいくつかのより多くの機能を含む、我々の方法は、患者が4未満のFP / ²²…