CT图像肺结节计算机辅助检测与诊断技术研究综述

肺结节计算机辅助诊断(Computer-aided diagnosis,CAD)能够从CT图像中检测、分割和诊断肺结节,提高早期肺癌的生存率,因而具有重要临床意义。由于肺结节的形态根据其类型、尺寸、位置、内部结构及恶性与否等动态变化,导致肺结节检测和诊断已经成为一个重大的挑战问题。本文对比分析了CAD系统中肺实质分割、肺结节检测、肺结节分割以及肺结节良恶性判断等4个步骤所运用的关键技术及挑战,并指出开发有效CAD系统需要进一步优化不同类型结节诊断算法灵敏度、降低结节检测误报数量、提高诊断自动化水平,同时需要集成影像存储与通信系统(Picture archiving and communication systems,PACS)以及电子病历系统(Electronic medical record systems,EMRS),以便在日常临床实践中应用。

CT图像肺结节计算机辅助检测与分类系统设计(英文)

近年来,肺癌已经成为癌症中的主要杀手,早期发现肺癌是降低死亡率的最有效的途径。在传统的二维胸片和三维CT片上,早期肺癌一般表现为肺结节。因此,肺癌的早期诊断归结为对肺结节的检测上面。而通过人工阅片的方式检测肺结节是非常费时费力的。计算机辅助检测技术(CAD)具有检测肺结节的潜力,它把计算机图像处理的结果作为放射科医生的辅助参考,它能够检测出放射科医生易于漏检的微、小结节。因此,利用CAD增加了早期诊断肺癌的机会。基于近年来国内外在肺结节计算机辅助诊断和检测方面的研究进展,提出了一个研发CAD的基本思想和框架。

基于CT的计算机辅助检测与诊断肺结节技术研究进展

随着低剂量薄层CT在肺癌筛查与诊断中的广泛应用,肺结节的检出不断增多,在提供丰富影像信息的同时,也使阅片工作量大幅增加,导致放射科医师疲劳和漏检、误判。计算机辅助系统有助于减少肺结节漏检、缓解放射科医师压力,提高诊断效率和准确率。本文对基于CT的计算机辅助检测与诊断技术流程及其在肺结节中的应用进行综述。

计算机辅助检测对检出乳腺X线片中成簇微钙化灶的价值

目的:探讨计算机辅助检测系统(CAD)对检出乳腺X线钼靶摄影片中成簇微钙化灶的临床应用价值。方法:将22例乳腺X线钼靶片上疑有簇状钙化灶患者和13例正常对照者的140张乳腺钼靶X线片,经专业扫描仪数字化处理后,应用CAD软件标记其中的微钙化灶,由6位放射科医师分别单独阅片,再结合CAD阅片,结果采用受试者操作特性(ROC)曲线法进行分析。结果:6位放射科医师结合CAD阅片后,评价效果均优于未结合CAD时,其中3位低年资医师(有1年临床经验)和1位中年资医师(有5年以上临床经验)的两次评价结果有显著性差异(P<0.05)。结论:CAD有助于提高乳腺X线片中成簇微钙化灶的检出率,尤其对缺少诊断经验医师的作用更大。

64层螺旋CT的计算机辅助检测系统在肺结节检出中的应用价值

目的评估Siemens64层螺旋CT扫描机Lung Care软件的计算机辅助检测(CAD)系统检出肺结节的能力,并评价其对放射科医师检出肺结节准确性的影响。方法纳入53例检出肺结节的胸部MDCT患者,由不同水平三位放射科医师(R1、R2、R3)分别于不使用和使用CAD系统的情况下独立阅片检测肺结节。应用受试者工作特征曲线(ROC曲线)判断不使用和使用CAD时放射科医师表现的差异。结果根据参考标准共检出161个肺结节。对直径<4 mm、≥4 mm及所有结节,阅片者独立阅片的ROC曲线下面积均值(Az值)分别为0.54、0.64、0.61;而使用CAD二次阅片时,Az值分别升至0.87、0.81、0.84。对各组结节,阅片者使用CAD组的Az值均显著大于独立阅片组。结论无论阅片者有经验与否,本研究所用CAD系统均可帮助放射科医师提高其对肺结节的检出率,特别是对直径小于4 mm的小结节。

计算机辅助检测技术辅助低年资医师诊断急性肺栓塞的诊断效能

目的评价计算机辅助检测(CAD)技术提高低年资医师在CT肺血管造影(CTPA)检查中诊断急性肺栓塞能力的价值。方法连续收集2010年7—12月间接受CTPA检查的可疑肺栓塞或下肢深静脉血栓患者。以3名高年资放射科医师做出的一致性诊断作为参考标准,另由2名缺乏经验的低年资医师(低年资医师组)共同记录栓子的位置、数目。3个月后,此2名低年资医师借助CAD(低年资医师+CAD组)对患者重新进行评估。分别从患者数和栓子数两方面比较低年资医师组和低年资医师+CAD组诊断急性肺栓塞的差异。结果共267例患者纳入研究。高年资医师诊断急性肺栓塞患者81例,检出栓子555个。低年资医师组检出患者67例,栓子493个,在肺动脉各级(肺动脉主干、叶、段、亚段)的敏感度分别为100%(26/26)、98.63%(72/73)、89.76%(228/254)和82.67%(167/202),特异度分别为100%(775/775)、99.80%(1526/1529)、99.55%(5063/5086)和99.50%(10 426/10 478);低年资医师+CAD组检出患者75例,栓子523个,在肺动脉各级的敏感度分别为100%(26/26)、100%(73/73)、92.12%(234/254)和94.06%(190/202),特异度分别为100%(775/775)、99.74%(1525/1529)、99.47%(5059/5086)和99.32%(10 407/10 478)。结论借助于CAD,低年资医师诊断肺栓塞的准确性得到显著提高,尤其是对于检出亚段肺动脉栓子。

基于计算机辅助检测技术的滑坡模型试验坡面位移场测量

将计算机辅助检测技术(computer aided inspection,CAI)引入到滑坡物理模型试验坡面位移场测量中,采用高精度的三维激光扫描设备对滑坡物理模型试验中坡体表面的位移和变形进行全方位的监测,采用"3D比较"测量坡体表面位移场。提出采用计算机辅助检测技术测量滑坡模型试验中坡体表面位移场的技术路线,并通过抗滑桩加固滑坡模型进行了实例测试,获得满意的结果。结果表明,计算机辅助检测技术可以最大限度的采集坡体表面的三维数据,获取坡体信息丰富、全面的位移场结果,避免传统单点监测以点带面的局限性;应用计算机辅助检测技术直观展现传统监测方法难以观察到的坡体边界效应、土拱效应等试验现象;计算机辅助检测技术所测位移场规律性好,与定性及理论结果相符,与试验过程中各种现象符合很好,结果可信、可靠。

计算机辅助检测系统在CT筛查肺结节中的应用研究

目的通比较CAD、医生双阅片、医生结合CAD阅片三种CT筛查肺结节方式,评价计算机辅助检测系统(CAD)在CT筛查肺结节中的应用价值。方法从CT扫描的无症状体检者中,应用随机抽样方法抽取60例肺结节患者。分别使用3种方式阅读图像,方法A:应用CAD软件对图像进行自动诊断;方法B:由2名放射科医生共同阅读图像并以一致意见作为诊断;方法C:由另外1名同等年资的放射科医生结合CAD软件阅读图像并做出诊断。结节参照标准由3位主任医生共同拟定。应用χ2检验分析三种阅读方式灵敏度是否存在差异,P<0.05为差异有统计学差异。结果 CAD、医生双阅片、医生结合CAD三种方式肺结节检出灵敏度分别为75.1%、73.8%、87.3%。医生结合CAD方式肺结节检出灵敏度显著高于CAD、医生双阅片方式(P=0.001,P=0.0003)。CAD与医生双阅片方式之间肺结节检出灵敏度没有显著差异(P=0.74)。结论 CAD系统可以提高放射科医生肺结节检出能力,且医生结合CAD诊断方式优于同年资医生双阅片方式。

基于CT图像的肺结节计算机辅助检测技术的研究进展

目的:通过对国内外在基于CT图像的肺结节计算机辅助检测技术(Computer-Aided Detection,CAD)领域的研究状况及其研究进展的综述,以期能对CAD研究提供借鉴。方法:根据对近年来国内外报道的CAD文献的分析和深入研究,结合作者在CAD方面的研究体会,本文对CAD国内外研究进展情况、存在的问题及可能的解决方案进行了详细的论述。结果:通过对目前国内外CAD研究中存在的问题及原因的深入分析,我们认为在建立能够描述不同类型肺结节的数学模型的基础上,基于大样本病历的数据库,设计有效的检测方法是提高肺结节检测效率的关键。结论:CAD能有效辅助放射科医生从CT图像中检测出肺结节,从而为肺癌的早期诊断奠定基础,但由于CAD研究尚存在的局限性,目前报道的CAD研究离临床的实际需要尚有较大的差距。

数字化X线胸片计算机辅助检测对肺结节检出率的影响

目的探讨计算机辅助检测(CAD)系统对X线胸片肺结节检出率的影响。方法选取经CT检查的肺内结节患者70例和100名正常者的数字化胸片,由2名专家组医生参照CT片,阅读相应胸片并标记结节部位,意见达成一致后得出结论,将该结论与CAD系统产生的假阳性结节组合模拟成三类敏感度已知(50%、75%和100%)的CAD检测结果。另外6名放射科医生(2名高年资,4名低年资)分别在不用和应用CAD辅助的情况下阅读胸片,并得出结论。结果应用CAD系统后,所有医生的检测敏感性均得到显著提高;低年资医生检测敏感性提高的幅度大于高年资医生;不同敏感度的CAD系统对医生检测敏感性的提高程度有显著差异,但多重比较结果表明100%与75%敏感度的CAD系统对医生检测敏感性提高的影响无显著区别。结论CAD可显著提高影像诊断医生的检测敏感性。CAD系统存在一个敏感度临界点,提高CAD系统的敏感度并不一定能够显著提高医生的检测敏感性。

肺结节计算机辅助检测与定位系统

为了实现肺结节的智能识别,开发了肺结节计算机辅助检测与定位系统(SCADP)。该系统包括肺实质分割、候选肺结节分割、肺结节特征选择与提取、肺结节分类、图像配准与融合、结节三维重建与定位和勾画病灶等功能模块。其中,采用活动轮廓模型的分割方法实现候选肺结节分割,采用基于规则与专家系统的决策方法实现肺结节分类;采用自由变形法实现图像配准。基于小波变换的融合方法,以区域标准差与区域能量相结合的融合规则实现多模图像的融合;基于改进的Shear-Warp算法快速实现体绘制。实验证明,该肺结节计算机辅助检测与定位系统满足肺结节计算机辅助诊断要求。

基于关节臂扫描的计算机辅助检测实验

提出了基于关节臂扫描的计算机辅助检测实验课程,给出了实施方案。通过关节臂扫描仪来实现模型表面的数字化,并在此基础上运用Geomagic Qualify软件完成模型的检测要求。实践证明,基于关节臂扫描的计算机辅助检测实验有利于学习者巩固测量技术的理论知识,掌握最先进的检测技术,有效地提高学习者的工程实践能力。

数字胸片多频域后处理对计算机辅助检测系统肺结节检测的影响

目的评价数字胸片多频域后处理对计算机辅助检测(CAD)系统肺结节检出的影响。方法对经CT证实的54例肺结节病例及54例正常者的数字胸片选择三种不同的structure preference参数进行多频域后处理,在1次曝光的条件下各得到标准图像、高通过图像及低通过图像三组图像,然后,采用计算机辅助检测系统(IQQATM-Chest V1.2)进行阅片,首先由2名观察者共同根据CT结果客观分析并记录CAD检出的结节数及假阳性数。其次,由另外4名观察者(高年资及低年资放射医师各2名)应用CAD系统所提供的肺结节的智能质量和数量分析功能,对CAD输出图像独立进行分析,并记录检出结节数及假阳性数,采用受试者操作特征(ROC)曲线分析观察结果。结果三组图像中,低通过组图像的平均ROC曲线下面积最大,人-机交互前、高年资及低年资人-机交互后的平均ROC曲线下面积分别为0.77、0.81、0.80。高通过组图像的平均ROC曲线下面积为最小,人-机交互前、高年资及低年资人-机交互后的平均ROC曲线下面积分别为0.57、0.67、0.71。三组图像的平均ROC曲线下面积存在差异(P<0.01)。结论数字胸片多频域后处理影响计算机辅助检测系统肺结节的检出。

计算机辅助检测系统对数字化乳腺X线图像检测的可重复性

目的观察计算机辅助检测系统(CAD)检出全数字化乳腺X线图像中良恶性肿块及钙化灶的可重复性。方法 454例乳腺疾病患者经手术病理证实,其中67例乳腺癌患者于3个月内接受两次乳腺X线检查。比较数字化图像直接获得的CAD结果(CAD1)与两次重新回输原始数据生成的CAD结果(CAD2、CAD3)的一致性,评价CAD系统短期内对乳腺X线图像检测结果的可重复性。结果 CAD1、CAD2、CAD3在肿块及钙化灶检出的数目及所标记的位置上完全相同。67例短期内两次乳腺X线检查病例中,32例病灶大小、密度未见变化,初次和再次CAD发现恶性病灶的敏感度分别为87.50%(28/32)和90.63%(29/32)。结论对于相同的数字化图像,CAD标记的重复率为100%。对于相同乳腺短期内两次X线检查图像,CAD系统检出乳腺癌具有较高的可重复性。

基于MR图像的脑转移瘤计算机辅助检测

根据脑转移瘤在早期诊断过程中存在的问题,提出基于3D模板匹配的脑转移瘤计算机辅助检测方法。首先,建立合适的脑转移瘤模板;然后,在MR序列图像数据中寻找与模板相似的区域,相似度较高的区域很可能就是脑转移瘤。选取脑转移瘤为8 mm以下的12个病例(共有27个脑转移瘤)对本方法进行测试,其总体检测正确率达到81.5%,假阳性率为每层图像0.037 8个。实验结果表明,所提出的方法能为脑转移瘤的早期诊断奠定良好的基础。

汽车零部件计算机辅助检测与质量控制

文章针对传统检测和质量控制方法存在的不足,依据统计过程控制理论(SPC)介绍了一种自主研制开发的计算机辅助检测和质量控制系统(CAQC)。该系统采用分布式网络控制技术,将加工生产线上孤立的、零散的质量信息网络化,实现了从零件加工自动检测、数据处理、质量分析和控制管理的一体化。

计算机辅助检测乳腺疾病的稳定性

目的 评估计算机辅助检测 (CAD)对乳腺良、恶性肿块及钙化灶检出的稳定性。方法 对经病理证实的 2 0 7例乳腺肿块患者乳腺钼靶X线片行三次CAD扫描 ,与影像诊断及病理结果进行对照。结果 三次CAD扫描在肿块及钙化灶检出部位上存在差异。CAD检出Ⅲ级的恶性及良性病灶分别为 75 .7%和 5 8.2 % ;对良、恶性钙化灶的稳定性分别为46.1%和 67.2 % ;CAD一次扫描与三次扫描的真阳性率无显著性差异 (χ2 =0 .96,P >0 .0 5 )。结论 CAD对恶性肿块检出稳定性较良性病变为高 ;对恶性钙化灶检出敏感性较高 ,但稳定性较低。

一种全新的基于胸片计算机辅助检测肺结节方案

针对目前基于胸片肺结节计算机辅助检测系统的检出率低,且检测结果有大量假阳性的问题,提出一种全新检测方案.该方案首先引入基于活动形状模型的算法分割肺区,在肺区中选取大量可疑结节,然后为每个可疑结节提取基于分割结果的27个特征,最后引入线性分类器对可疑结节进行分类,给出最终检测结果.方案中,由于两步结节增强技术的引入,使得只有少量真实结节在可疑结节选取过程中丢失.特征提取时,引入分水岭算法分割可疑结节,基于分割结果提取能够有效区分可疑结节中真实结节和假结节的形状特征、灰度统计特征、曲面特征和梯度特征等,并利用可疑结节分割结果与感兴趣区域中Canny算子边缘检测结果的相关性来降低假阳性.本文选择日本放射技术学会提供的公共数据库测试系统的肺结节检测性能,系统在平均每幅图4.5个假阳性水平下检测出72.2%的结节.对非常不明显和极其不明显结节,系统的检测性能在4.5个假阳性水平下达到了52.7%.

计算机辅助检测系统在乳腺单纯性钙化病灶中的应用价值及其对诊断医师的影响

目的:评价计算机辅助检测系统(CAD)在乳腺单纯性钙化病灶中的应用价值及其对诊断医师的影响。方法:46例经全视野数字化乳腺X线摄影(FFDM)检出的单纯性钙化灶患者,包括单纯中间性钙化灶和单纯恶性钙化灶,比较CAD分析前后每个病灶的BI-RADS分类有无差异。比较放射医师在CAD分析前后诊断病灶的准确性和检出恶性病灶的敏感性有无差异。结果:放射医师对单纯钙化性病灶的BI-RADS分类评价在使用CAD前后差异有显著性意义(χ2=78.04,P<0.001),使用CAD前后的诊断准确性差异有显著性意义(P=0.001),检出恶性病变的敏感性在使用CAD前后差异无显著性意义(P=0.059)。结论:在临床患者人群中使用CAD能够帮助放射医生提高对乳腺单纯性钙化灶的诊断准确性,但对单纯恶性钙化病灶的诊断敏感性没有明显帮助。

CT结肠成像中应用计算机辅助检测对结肠息肉诊断价值探讨

目的探讨计算机辅助检测(computer-aided detection)在多层CT结肠成像(CT colonography)中对结肠息肉诊断的应用价值。方法采用GE64层螺旋CT对23例高度怀疑结肠息肉患者进行仰卧位和俯卧位快速容积薄层扫描后行CT结肠成像。经纤维结肠镜活检证实共60个息肉,不分病理类型,对息肉大小进行分组,直径≤5mm10个,直径6-9mm21个,直径≥10mm29个。3位对纤维结肠镜结果不知情的读片者在无/有计算机辅助检测帮助下对23例患者CT结肠成像结果进行诊断(至少两个诊断者诊断相同的结果视为最终结果),对不同组息肉检出的敏感度进行比较分析。结果在计算机辅助检测帮助下对10个直径≤5mm的结肠息肉检出敏感度由40%提高到60%,P<0.05;21个直径在6-9mm的结肠息肉检出敏感度由67%提高到86%,P<0.05;29个直径≥10mm的结肠息肉患者的检出敏感度在无/有计算机辅助检测帮助下分别为90%和93%,P>0.05。结论在多层CT结肠成像中应用计算机辅助检测(computer-aideddetection)可明显提高对直径小于10mm的结肠息肉检出的敏感度,对6-9mm范围内的息肉敏感度提高了19%,直径≤5mm结肠息肉检出敏感度由40%提高到60%,提高了20%。