Počítačem asistovaná diagnostika

transcript

H.Mírka, J. Ferda, K. Ohlídalová, J. Baxa, B. KreuzbergKlinika zobrazovacích metod LF UK a FN, Plzeň

• technologie využívající prvky umělé inteligence k analýze obrazových dat

• vyvíjená od začátku 80. let minulého století

• cílem je detekce a bližší posouzení patologických změn

• používá se jako "druhý názor", který má člověku usnadnit diagnózu a zrychlit práci

CAD - základní definiceCAD - základní definice

Jak nahlížet na CAD?Jak nahlížet na CAD?

CADComputer Aided Diagnosis

ACDAutomated Computer Diagnosis

Spolupráce člověka a počítače Diagnóza pouze pomocí počítače

Počítač nesoutěží s člověkem, ale zvyšuje jeho výkon

Srovnává se výkon člověka samotného a člověka doplňujícího své hodnocení pomocí CAD

Záměna těchto dvou pojmů vede ke zklamání uživatelů CAD

Zavádění nové metody do praxeZavádění nové metody do praxe

- Reklama- První studie

- Ověřování v běžné praxi

- Další vývoj- Metoda nachází své místo

Metoda se neosvědčila

Zavedení metody

Citlivé období

Jak usnadňuje práciJak usnadňuje práci

• vytváří druhý komplementární názor

• zrychluje a zpřesňuje proces druhého čtení

• ve screeningu se prohrabává množstvím negativních nálezů aby mezi nimi našel několik podezřelých a ty nabídl člověku k definitivnímu zhodnocení

Především hledá to, co může být přehlédnuto

IndikaceIndikace

• plicní uzly (RTG, CT)• střevní polypy (CT)• karcinom prsu (MMG)

„screeningové“

• karcinom prsu (MRI, USG)• plicní emboly (CT)• intersticiální plicní infiltráty (RTG)• fraktury obratlů (RTG)• změny akumulace radiofarmaka (NM)• intrakraniální aneurysmata (MRI)• jaterní nádory (CT)

Zapojení CAD do dg. procesuZapojení CAD do dg. procesu

Akvizice Akvizice Akvizice

Radiolog

CAD RadiologCAD Radiolog

RadiologNálezNález

Nález

První hodnotitel Konkurenční hodnotitel Druhý hodnotitel

Radiolog

- nejrychlejší

- názor hodnotitele není nezávislý- nedoporučuje se

- přesnější- doporučené postupy

- pomalejší- pracnější

• preprocessing (příprava dat pro zpracování)

• segmentace (určení oblasti zájmu)

• analýza oblasti zájmu (vyhledání kandidátů na léze)

• evaluace a klasifikace (určení správných pozitivit)

• kontrola člověkem

• (počítačem asistovaná analýza)

Postup práce systémů CADPostup práce systémů CAD

Problémy malých plicních uzlůProblémy malých plicních uzlů• detekce• měření velikosti• sledování růstu• posouzení tvaru• měření denzit• časová náročnost

• screening ca plic• detekce metastáz• efekt terapie

Indikace CADIndikace CAD

Syngo Lung CAD (Siemens)

Výkon systémůVýkon systémůAutor Senzitivita FP (/pac.)Zhao et al. (2003) 84,2 % 5

Lee et al. (2004) 70 % 8,3

Bae et al. (2005) 98,1 % 6,9

Rubin et al. (2005) 76 % 10

Brown et al. (2005) 86,4 % 2,64

Marten et al. (2005) 73,9 % 0,79

Sahiner et al. (2006) 80 % 13,6

Sahiner et al. (2007) 79 % 4,9

Wang et al. (2007) 100 % 1,75

Sahiner et al. (2007) 78 % 5,5

Das et al. (2008) 73,5 % 4

FN Plzeň (2008) 71 % 1,9

Falešné pozitivity

- pleurální útvary- otisky okolních struktur- zavzetí cévy- uzly v intersticiálním procesu

(70-100 %)

Výkon systémůVýkon systémů

Autor Nárůst senzitivityAwai et al. (2004) +2,7 %

Marten et al. (2005) 13 % - 25 %

Brown et al. (2005) 27,9 %

Rubin et al. (2005) 13 %

Li et al. (2005) 14 - 22 %

Das et al. (2006) 2 - 12 %

Zuan et al. (2006) 21 %

Sahiner et al. (2007) 7,8 %

FN Plzeň (2008) +8,3 %

(2-27,9 %)

Automatická analýzaAutomatická analýza• výpočet zdvojovacího času (doubling time)

DT = (t . ln 2) / ln (Vf / Vi)

139 -> 213 ml, 119 dní, DT = 203 dní

DT maligních uzlů: 30 – 400 dnů

Sledování odpovědi na léčbuSledování odpovědi na léčbu

1/04 - 48 mm3 8/04 - 80 mm3 3/05 - 43 mm3

Střevní polypyStřevní polypy• vychází z virtuální koloskopie• detekce osamělých lézí vyčnívajících nad povrch

Správná pozitivita Falešná pozitivita

Spolehlivost metodySpolehlivost metody• problém - závislost na kvalitě přípravy a distenze

Studie SE bez CAD SE s CAD Pozn.

Mani et al. 63 % +11 % ≥ 10 mm

Summers et al. 48 % +16 % všechny velikosti

Halligan et al. +9,1 % všechny velikosti

Taylor et al. 70 % +11 % 13 FP/pac; ≥ 10 mm

Nau et al. 73 % +17 % všechny velikostivýznamné snížení interobserver variability

FN Plzeň +8-14 % 2,5 FP/pac; >5 mm

Mamografický screeningMamografický screening• detekce ložisek potenciálně maligního vzhledu• detekce mikrokalcifikací

Skaane et al. AJR (2007)

- 3683 žen s 55 nádory zjištěnými ve screeningu- hledání přehlédnutých známek malignity při minulém vyšetření

- celková SE s CAD - 95 %- celková SE dvojího čtení - 64 %

CAD detekoval 14 tumorů, které nebyly nalezeny dvojím čtením

Mamografický screeningMamografický screening

Taylor et al. Eur J Cancer (2008), systematická review

- vliv CAD na detekci karcinomu a recall rate- CAD našla 0,44 Ca / 1000 žen oproti druhému čtení- podíl CAD na celkové detekci tumorů - 7,4 %- podíl CAD na celkové recall rate - 13 %

Noble et al. Arch Gynecol Obstet (2009), metaanalýza

- na 100 000 žen- nádory navíc - 50- recall navíc - 1190, z toho 96 % negativní- biopsií navíc - 80, z toho 65,1 % negativní

Vyhledávání plicních embolůVyhledávání plicních embolů

Hodnotitel SE PPV

CAD 56 42

Junior 83 93

Junior + CAD 87 96

Senior 92 96

Baxa et al.

- zvýšení SE a PPV u méně trénovaného radiologa

FP /pac. - 3,1

Analýza per embolus

ZávěrZávěr

• systémy CAD nenahrazují člověka a ani sním nesoutěží

• jsou to nástroje zvyšující v některých případech senzitivitu metod a šetřící čas

• snižují variabilitu mezi pozorovateli

• výhodné jsou zejména pro netrénované radiology

• nenahradí ale dostatečný trénink

• výstup musí být vždy kontrolován a případně korigován

• nikdo nesrovnával s výkonem radiologa po službě nebo neustále obtěžovaného telefonem

Počítačem asistovaná diagnostika

Documents