H.Mírka, J. Ferda, K. Ohlídalová, J. Baxa, B. KreuzbergKlinika zobrazovacích metod LF UK a FN, Plzeň
Počítačem asistovaná diagnostika
ČRK
2010
• 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
ČRK
2010
Jak nahlížet na CAD?Jak nahlížet na CAD?
ČRK
2010
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
ČRK
2010
- 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
ČRK
2010
• 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
ČRK
2010
• 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
CAD
RadiologNálezNález
Nález
První hodnotitel Konkurenční hodnotitel Druhý hodnotitel
Radiolog
ČRK
2010
- 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
ČRK
2010
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)
ČRK
2010
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
ČRK
2010
(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 %
ČRK
2010
(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
ČRK
2010
Sledování odpovědi na léčbuSledování odpovědi na léčbu
1/04 - 48 mm3 8/04 - 80 mm3 3/05 - 43 mm3
ČRK
2010
Střevní polypyStřevní polypy• vychází z virtuální koloskopie• detekce osamělých lézí vyčnívajících nad povrch
ČRK
2010
Správná pozitivita Falešná pozitivita
Spolehlivost metodySpolehlivost metody• problém - závislost na kvalitě přípravy a distenze
ČRK
2010
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
ČRK
2010
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
ČRK
2010
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
ČRK
2010
Vyhledávání plicních embolůVyhledávání plicních embolů
ČRK
2010
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
ČRK
2010