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蘇州醫工所先進成像課題組在乳腺X線斷層影像(DBT)的微鈣化簇自動檢測技術取得重要進展
發表日期: 2019-05-21 作者: 鄭健
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  微鈣化簇是乳腺癌重要的早期征象,對于乳腺癌的早期發現及惡性診斷具有重要的意義。乳腺X線斷層攝影(Digital Breast Tomosynthesis, DBT)是一種斷層合成技術,它能夠克服傳統二維乳腺鉬靶因組織重疊而影響病變觀察的問題。在不均勻致密型和致密型乳腺中,DBT對于微小鈣化的檢出明顯優于二維乳腺鉬靶。但DBT對于微鈣化簇的顯示和定性存在諸多不足。DBT采用多角度的低劑量投影圖像重建斷層圖像,降低了鈣化的信噪比;另一方面由于連續的X線源移動造成的圖像模糊,影響了鈣化的形態;此外由于微鈣化簇在DBT斷層圖像上分布于多張切片,不利于鈣化簇的整體觀察和診斷。對于放射科醫生,由于DBT影像的海量數據,分布于多層的微鈣化容易導致微鈣化病灶的漏診。同時,DBT影像中微鈣化信噪比較低以及存在圖像模糊,容易導致微鈣化的誤診。由此,研究計算機輔助檢測技術來實現DBT中微鈣化簇的自動檢測,降低由于圖像噪聲或組織重疊影響導致的誤診,消除醫生長時間閱片的疲勞或者不同閱片經驗差異的影響。

  近期,蘇州醫工所醫學影像室先進成像課題組開發了一套乳腺DBT影像的微鈣化簇自動檢測算法。該算法采用三維的圖像處理技術,實現了微鈣化點的增強、定位和分割,通過聚類得到微鈣化簇。針對微鈣化簇在DBT影像的非中間層存在圖像模糊,以及分布于多層的影像特點,該課題組創新性的提出在中間層切片和最大密度投影層實現微鈣化簇的檢測。針對微鈣化簇檢測的高假陽性率,提出了基于多域影像特征的假陽性降低算法,相關成果已申請發明專利(基于多域特征的數字乳腺X射線斷層攝影圖像的微鈣化簇自動檢測方法201910031535.8)。

 

  該課題組與蘇州市立醫院東區乳腺放射科進行合作,收集2014~2018年接受DBT檢查病人的數據,共計876組案例(包含CCMLO位視圖,共計1752DBT圖像)。該課題組基于3D Slicer平臺自主研發了一套乳腺病灶標注插件,在醫生的協助下,完成整個數據集的標注和統計。通過實驗測試,該課題組開發的微鈣化檢測算法實現了95.27%的最大檢測敏感性。在90%的檢測敏感性下,假陽性從1.3 FPs /DBT volume降低到了0.2 FPs /DBT volume,降低了84.6%的假陽性。該研究成果以Multi-domain features for reducing false positives in automated detection of clustered microcalcifications in digital breast tomosynthesis為題發表于Medical Physics雜志2019, 46(3): 1300-1308.),論文第一作者為研究生張凡,鄭健研究員和蔣可醫師為通訊作者。該研究課題得到了美國匹茲堡大學醫學院放射科(吳山東博士)、蘇州市立醫院東區乳腺放射科(胡大章主任、陳倩醫生)等合作單位的大力支持。該項工作受國家重點研發計劃(2016YFC0104505)、國家自然科學基金(61701492),江蘇省自然基金(BK20170392)等項目的經費支持。 

  論文鏈接:https://aapm.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/mp.13394 

   1 微鈣化在中間層Slice #30的灰度和形狀特點 

   2 分布于多層的微鈣化在投影圖像上的特點 

   3對比不同空間域特征的性能 

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