Чи впливає ІМТ на діагностичну ефективність програмного забезпечення для автоматизованого діагностування при ідентифікації злоякісних легеневих вузлів на подвійних енергетичних рентгенограмах грудної клітки?

Анотація

Вступ

Рентгенографія грудної клітки - одна з найбільш часто використовуваних форм рентгенологічного дослідження. Однією з цілей рентгенографії грудної клітки є виявлення злоякісних вузлів легенів. Кілька авторів припускають, що комп’ютерна система детектування (CAD) може допомогти рентгенологам виявляти ракові легеневі вузлики (Li, Engelmann, Metz, Doi, & MacMahon, 2008; Oda et al., 2009). CAD визначає регіони інтересів (ROI) на рентгенограмах органів грудної клітки як ділянки, які підозрюються у злоякісному стані. Ці ROI ідентифікуються як кола, накладені на рентгенограмі. Однак велика кількість помилкових спрацьовувань, виявлених ранніми версіями програмного забезпечення САПР на стандартних задніх-передніх (ПА) зображеннях грудної клітки, обмежувала клінічну корисність цієї технології (Bley et al., 2008; Kasai, Li, Shiraishi, & Doi, 2008; Kobayashi, Xu, MacMahon, Metz, & Doi, 1996). Meziane та ін. (2011) вказали, що програмне забезпечення САПР покращило частоту відкликання та точність діагностики, особливо у випадках з невеликими легеневими вузликами або недосвідченими читачами. Інші дослідники (Monnier-Cholley, Carrat, Cholley, Tubiana, & Arrive, 2004; Shah et al., 2003) встановили, що значна частина хибнопозитивних та пропущених випадків раку легенів сталася через кісткові структури в грудній клітці, зокрема ключиці та ребра. У літературі з цього питання випливає, що використання супресії кісток покращує діагностичну точність цифрової рентгенографії грудної клітки. Багато авторів виступають за придушення ребер і ключиць на цифрових зображеннях грудної клітки для поліпшення виявлення злоякісних вузликів за допомогою програмного забезпечення (CAD).

В даний час існує кілька методів для придушення кісток та інших звапнених структур на цифрових рентгенограмах грудної клітки. Одним із методів є апаратна рентгенографія з подвійним відніманням енергії (DES) (GE Healthcare). Ода та ін. (2009) визначили, що використання рентгенографії DES суттєво покращило діагностичні показники рентгенологів при виявленні рентабельності інвестицій. Інші дослідження показали, що апаратна супресія кісток (DES) усувала наявність кісткових структур на цифрових рентгенограмах грудної клітки та значно покращувала чутливість ІХС, що знижувало частоту хибнопозитивних діагнозів (Balkman, Mehandru, DuPont, Novak, & Gilkeson, 2010; Li et al., 2011; Szucs-Farkas, Patak, Yuksel-Hatz, Ruder, & Vock, 2010). На жаль, ослаблення жиру в організмі рентгенівського променя, що використовується при торакальній рентгенографії, спричиняє знижену контрастність зображення та посилення шуму зображення, що може призвести до різниці в діагностичних показниках програмного забезпечення САПР. Ці дослідження показують, що ІХС разом із пригніченими кістками зображеннями покращує точність діагностики виявлення легеневих вузликів. Однак роль ожиріння в ефективності ІХС не досліджена, незважаючи на той факт, що Центри контролю за хворобами відзначають, що приблизно дві третини всіх американців мають надлишкову вагу, і більше половини з них класифікуються як ожиріння (Buckley et al., 2009).

Ожиріння вимірюється за допомогою індексу маси тіла (ІМТ), який визначається як маса у кілограмах, поділена на квадрат зросту в метрах (кг/м2). Ожиріння має багато серйозних короткострокових та довгострокових наслідків для здоров'я, які збільшують ризик ранньої захворюваності та смертності, включаючи гіпертонію, діабет, хвороби серця та рак. Окрім цих ризиків, ожиріння також створює труднощі з діагностичними процедурами візуалізації та інтерпретацією тестів. Кілька досліджень прийшли до висновку, що ожиріння (ІМТ> 30) і особливо хворобливе ожиріння (ІМТ> 40) впливають не тільки на якість медичної візуалізації (Reynolds, 2011; Uppot, 2007), але й на можливість використання деяких методів візуалізації, оскільки пацієнти загальмовані від використання обладнання, призначеного для осіб із нормальною вагою (Twaij, Sodergren, Pucher, Batrick, & Purkayastha, 2013; Uppot, 2007). Крім того, виявлено, що надзвичайне ожиріння негативно впливає на здатність інтерпретувати результати рентгенологічних досліджень (Larson, Franzblau, Lewin, Goodman, & Antao, 2014; Rajapakse & Chang, 2014). Підвищений рівень ожиріння ускладнює діагностичне визначення фізіологічних орієнтирів (Ambardar et al., 2009), але також робить результати інших процедур візуалізації менш точними (Carboni, Sedati, & De Marco, 2013; Twaij et al., 2013).

Метою цього дослідження було порівняння діагностичної ефективності комбінації програм для супресії кісткової тканини CAD + DES для виявлення злоякісних легеневих вузлів при застосуванні у пацієнтів з різним рівнем ожиріння, виміряним за допомогою ІМТ. Як зазначалося раніше, збільшена кількість помилково позитивних (FP) та помилково негативних (FN) знижує діагностичну ефективність та корисність продуктів САПР у діагностичній радіології. Гіпотеза цього дослідження полягає в тому, що підвищення рівня ожиріння змінює ефективність діагностики та кількість ROI та FP, позначених САПР.

Методи

Для цього проекту було отримано схвалення комітету з перевірки інституцій від Медичного центру університетських лікарень. Було відмовлено у затвердженні інформованої згоди пацієнта, а записи про пацієнтів оброблялись відповідно до положень Закону про відповідальність за переносимість медичного страхування (HIPAA). Всі зображення та записи пацієнтів зберігалися на зашифрованих пристроях зберігання даних, щоб підтримувати відповідність HIPAA.

Вибір пацієнта

Були розглянуті медичні записи та зображення медичного центру університетських лікарень, і було відібрано шістдесят пацієнтів з легеневими вузликами, підтвердженими комп’ютерною томографією 16 або 64 зрізи та підтвердженою патологією карциноми легенів. Були відібрані особи з одиночними вузликами легенів розміром 8-34 мм, оскільки цей діапазон розмірів, швидше за все, пропустить рентгенолог. Вузлики були розташовані в різних місцях в легенях. Ця вибірка включала 30 пацієнтів з КТ та патологічно підтвердженими злоякісними вузликами та 23 пацієнтами без злоякісних вузлів, як визначено на 16 або 64 зрізах КТ. У осіб зі злоякісними вузликами розмір та місце розташування були виміряні та позначені на стандартній рентгенограмі постероантериору (ПА) експертом-рентгенологом із 24-річним досвідом.

Були переглянуті записи пацієнтів щодо зросту та ваги, статі та віку. Пацієнти були розділені на групи ожиріння за ІМТ і класифіковані як: нормальний (ІМТ = 18,5-25), надмірна вага (ІМТ = 25-30), ожиріння (ІМТ = 30-40) та хворобливо ожиріння (ІМТ = 40 +). Люди з недостатньою вагою (ІМТ продовжується на наступній сторінці »