זיהוי של דיסטורשן אדריכלי בממוגרפיה לפני דרך ניתוח דפוסי Oriented

המטרה הכוללת של הליך זה היא לזהות סימנים עדינים של סרטן השד, בפרט, עיוות ארכיטקטוני בממוגרפיה. זה מושג על ידי עיבוד מקדים של ממוגרפיה נתונה כדי לזהות את חלק השד ולהסיר חפצים בתמונה הממוגרפית הנתונה. השלב השני הוא זיהוי מבנים מכוונים בתמונה על ידי החלת בנק של מסנני גאבור.

לאחר מכן, שדה הכיוון מנותח באמצעות דיוקנאות פאזה כדי לזהות דפוסים דמויי צומת שיכולים להצביע על נוכחות של עיוות אדריכלי. השלב האחרון הוא לנתח את כל האזורים שזוהו על ידי חילוץ תכונות או מדדים המאפיינים עיוות ארכיטקטוני ומסייעים בדחיית אזעקות שווא. בסופו של דבר, האזורים החשודים המאומתים מוצגים לרדיולוג להמשך ניתוח, ויעילות ההליך מוערכת בהשוואה לתוצאות של בדיקות קליניות כגון ביופסיה.

היתרון העיקרי של הטכניקה שלנו על פני שיטות קיימות כמו זיהוי ממוחשב של מסות, הוא שאנו מסוגלים לזהות סימנים עדינים של עיוות ארכיטקטוני מבלי שיהיה גידול או מסה מרכזיים. ההשלכות של טכניקה זו משתרעות על אבחון וטיפול בסרטן השד. זה מקל על אבחון שלבים מוקדמים של סרטן השד ולכן משפר את הפרוגנוזה של הטיפול.

הדגמה חזותית של שיטה זו היא קריטית. שלבי עיבוד התמונה קשים. ישנם מספר שלבים מורכבים שהם מורכבים מבחינה מתמטית.

השלבים של פרוטוקול זה נעשים באמצעות שילוב של תוכנה מותאמת אישית ותוכנה ארוזה. התחל את ההליך עם ממוגרפיה דיגיטלית שנדגמה בפילטר גאוס. פלח את אזור השד בתמונה באמצעות שיטת הסף האדפטיבית של tzu וזהה את הגבול המשוער של השד.

לאחר מכן, חלץ דפוסים מכוונים באמצעות מסנני גאבור. מסנן גאבור הוא מסנן מעבר פס אנזוטרופי עם כיוון מועדף. פונקציית מסנן גאבור אמיתית זו מכוונת במינוס 90 מעלות.

הסיגמות הן סטיות תקן לאורך הצירים המתאימים, וקשר F הוא תדירות האפנון. מסננים סינוסואידים בזוויות אחרות מתקבלים באמצעות טרנספורמציה של קואורדינטות. אנימציה זו מציגה את תגובת הדחף של מסנן גאבור משמאל ואת התגובה הספקטרלית או התדר בתו הימני, השינויים כאשר זווית הכיוון מתחילה במינוס 90 מעלות ועוברת דרך קשר 180 מעלות סיגמא X ו-F ימינה במונחים של טאו, הרוחב המלא בחצי המקסימום של המונח הגאוס.

כתוב גם סיגמא Y כ-L מרובה של סיגמא X.כעת, טאו ו-L שולטים בתדר המרכזי וברוחב הפס של המסנן וברוחב ואורך הרכיבים המכוונים שיש לסנן באנימציה זו. הערך של tau במסנן Gabor משתנה תוך שמירה על כל שאר הפרמטרים קבועים. ככל שהטאו גדל, רוחב פונקציית גאבור בתחום החלל גדל ותדירות המרכז של תגובת התדר יורדת.

אנימציה זו מציגה את ההשפעה של הפרמטר L על תגובת הדחף והתגובה הספקטרלית של מסנן גאבור. ליישומים מעשיים, יש לבחור ערכים מתאימים עבור tau ו-L ולהשתמש במספר מסננים. סרטון זה מציג את היישום של 180 מסנני גאבור לתמונת מבחן של צמח עם חלקים המכוונים בכמה זוויות.

ניכר כי תגובת מסנן גאבור לוכדת את הרכיבים המכוונים הקיימים בתמונה בזוויות שונות. התגובה המקסימלית בכל פיקסל על פני כל זוויות הסינון המשמשות נשמרת בתמונה אחת המכונה תגובת גודל גאבור. הזווית המתאימה של מסנן גאבור נשמרת עבור כל פיקסל בתמונה אחרת המכונה תגובת זווית גאבור.

בחר את הערכים המתאימים של tau ו- L לממוגרפיה. לאחר מכן, החל על התמונה בנק של 180 מסנני גאבור אמיתיים במרווחים שווים בטווח שבין מינוס 90 מעלות לפלוס 90 מעלות. כל מסנן מחלץ את הרכיבים המכוונים של הממוגרפיה בחלל המתאים לו.

כיוון הדומיין עבור כל ממוגרפיה יוצר תמונת תגובת gab או גודל תוך שימוש בתגובת הגודל הגבוהה ביותר בכל פיקסל. תמונת תגובת ה-gab או הגודל הסופית מציגה ערכים גבוהים עבור פיקסלים הקשורים לדפוסים מכוונים, ובכך מדגישה מבני רקמה עם מאפיינים כיווניים מועדפים. אזורים עם רמות אפור כמעט זהות וללא מרקם עם כיוון לא יישמרו בתוצאה.

כמו כן, עבור כל ממוגרפיה, צור תמונת תגובת גאב או זווית, שוב, תוך שימוש בתגובה הגבוהה ביותר בכל פיקסל. תמונה זו מציגה את הזווית של תבנית הכיוון הדומיננטית בכל פיקסל. הזוויות בתמונה זו תואמות את הזוויות של מבני הרקמה הבסיסיים.

כאן, תגובת גודל גאבור ותגובת זווית גאבור מוצגות זו לצד זו. המלבנים מראים אזור עניין שזוהה על ידי רדיולוג. פרטים נוספים מסופקים על ידי התצוגות המוגדלות הללו של אזור העניין.

השלב הבא הוא להשתמש בתמונת תגובת גודל גאבור כדי לזהות מבנים ליניאריים של עקומה מעניינים בטכניקת הדיכוי הלא מקסימלי. כאן, הפיקסלים המסומנים בלבן הם פיקסלי הליבה שנבחרו שהם אינדיקטורים פוטנציאליים או חריצים או רקמות פיברו בלוטה. כעת, הסר את פיקסלי הליבה הקשורים לשיפוע חזק כדי למנוע זיהוי שגוי של מבנים.

זה מניב את המבנים הליניאריים של העקמומיות המעניינים. להלן פרטים על אותו אזור לפני ואחרי הסרת פיקסלים המשויכים למעבר צבע חזק. לאחר שזה נעשה, סנן את שדה הכיוון עם מסנן גאוס ודגימה למטה כדי להפחית רעש ולהפחית את החישוב הדרוש.

הליך הטלת ההצבעה בניתוח דיוקן שלב מוצג כאן. הממוגרפיה המקורית מוצגת משמאל ותגובת זווית הגאבור הקשורה מוצגת מימין משמאל. החלון הכחול הקטן מראה את חלון הניתוח מחליק מעל חלון התמונה המקורית.

מיקומים שגורמים לכך שלא ניתן להצביע במפת הצמתים מדלגים ואינם מוצגים בחלון הווידאו. מיקומים המביאים להצבעה במפת הצמתים מסומנים בכוכבית ירוקה במיקום המתאים מימין בסוף ההליך, מפת הצומת מכילה מפה של נקודות או הצבעות להצבעה, צפוי שמספר גדול יחסית של קולות יינתן במקומות המכילים דפוסים מכוונים מתפצלים או מתכנסים. מסנן החלקה או צבירה מוחל כדי לקבל גרסה מסוננת של מפת הצמתים.

פסגות מקומיות מזוהות במפת הצמתים המסוננת כדי להקל על חיתוך אזורי עניין להמשך ניתוח. כעת דרג את הפסגות במפת הצמתים לפי הערכים שלהם. לאחר שזה נעשה, חתוך אזורי עניין מהתמונה המקורית הממורכזים בפסגות המתאימות במפת הצמתים עבור צמתים בקצוות, צור אזורי עניין הכוללים כמה שיותר מנתוני התמונה הזמינים במיקום השיא שצוין.

התחל באפיון על ידי בחירת אזור עניין, עיבודו מראש וביצוע טרנספורמציה דו-ממדית של מבואה. מוצג כאן הלוגריתם של ספקטרום ההספק לאחר שהומר לקואורדינטות קוטביות של תדר וזווית. הזווית המוצגת בציר האופקי נעה בין אפס מעלות ל-179 מעלות.

התדר הרדיאלי על הציר האנכי נע בין 0.02 מילימטרים לשלילי ל -2.5 מילימטרים לשלילי עם הפינה השמאלית העליונה, 0.02 מילימטרים לשלילי ואפס מעלות. כעת הפוך את הספקטרום הדו-ממדי לפונקציה חד-ממדית של התדר המרחבי. על ידי שילוב ספקטרום ההספק בקואורדינטות קוטביות על פני הזוויות עבור כל ערך של התדר המרחבי.

להלן הפונקציה המשורטטת בסולם לוג, לא לכלול אזורים בתדר נמוך וגבוה ולהחיל רגרסיה ליניארית כדי לזהות את שיפוע הקו המותאם. שיפוע זה הוא אומדן של גורם חוק הכוח בטא של הבראוניז השברי. מודל בתנועה.

השתמש בזה כדי לחשב את הממד הפרקטלי כדי לחשב את האנטרופיה. חזור לספקטרום הדו-ממדי בקואורדינטות קוטביות. הפוך אותו לפונקציה חד ממדית של הזווית על ידי שילובו על ערכי התדר המרחביים.

עבור כל ערך של הזווית, נרמל את הפונקציה כך שהיא תסתכם לאחד. לאחר מכן חשב את האנטרופיה של התוצאה. בשלב זה, ישנם שלושה מדדים לכל אחד.

אזור עניין, ערך צומת, ממד פרקטלי ואנטרופיה שזוהו באופן אוטומטי. השתמש בהם כדי לאפיין דפוסים ספקולטיביים הקשורים לעיוות אדריכלי ולהפריד אותם מדפוסי רקמה רגילים. פתח מסווג באמצעות אזורי עניין המסווגים על ידי רדיולוג.

מוצגים כאן במרחב התכונות סיווגים של אזורים שנחתכו מתמונות מתויגות במהלך האימון, ירוק עבור תוצאות חיוביות שגויות וכחול עבור תוצאות חיוביות אמיתיות. כמו כן מוצגים היציאות של המסווג המיומן עבור מקרה המבחן המנותח. שחור מציג תוצאות חיוביות כוזבות ואדום חיובי אמיתי.

בתרשים זה, הקו השחור מראה את עקומת המאפיין התפעולי של מקלט התגובה החופשית. כאשר משתמשים רק בערך הצומת, יש לו רגישות של 80% עם 8.1 תוצאות חיוביות כוזבות למטופל. העקומה האדומה מייצגת את התוצאות כאשר ערך הצומת של שלושת התכונות, האנטרופיה והממד הפרקטלי משמשים יחד ברגישות של 80%.

התוצאה היא 5.6 תוצאות חיוביות כוזבות לכל מטופל. בתמונה זו מוצגים ששת אזורי העניין עם הדירוגים הגבוהים ביותר. המספרים מחוץ לסוגריים מציינים את הדירוג לפי המסווג הבייסיאני.

המספרים בסוגריים תואמים לדירוג מפת הצמתים הקודם. מלבנים ירוקים מייצגים אזורי עניין חיוביים אמיתיים. בשלב הסופי של הניתוח, מלבנים צהובים מייצגים תוצאות חיוביות כוזבות.

המלבן האדום הוא האזור עם עיוות אדריכלי שזוהה על ידי רדיולוג. שלושה מהאזורים המדורגים גבוה חופפים לאזור החשוד של עיוות ארכיטקטוני שסומן על ידי הרדיולוג, מה שמעיד על גילוי מוצלח על ידי ההליך. לאחר עבודה נוספת על אופטימיזציה של האלגוריתמים והתוכניות שלנו, ניתן ליישם את ההליכים על ממוגרפיה במרפאה על ידי שילוב מחשב עם התוכנה שלנו ומערכות תצוגה מתאימות בזרימת העבודה של רדיולוג.

בעקבות ההליכים שלנו, ניתן לפתח שיטות אחרות כדי לענות על שאלות נוספות כמו כיצד עיוות ארכיטקטוני וגידולי שד מתפתחים לאורך זמן. ניתן לשלב את תוצאות ההליכים שלנו בפרקטיקה רדיולוגית, וכתוצאה מכך לאבחן סרטן השד בשלביו המוקדמים, ובכך לשפר את תוצאות הטיפול.