Multifractale spectrumanalyse voor het beoordelen van maligniteit van longknobbels

Ons onderzoek onderzoekt de beoordeling van niet-invasieve longknobbels. Door middel van multi-varietale spectrumanalyse van CT-beelden willen we beantwoorden waarom de multi-variëteitkenmerken betrouwbaar onderscheid kunnen maken tussen goedaardige en kwaadaardige knobbeltjes, waardoor de noodzaak van invasieve diagnostische procedures mogelijk wordt verminderd. Recente ontwikkelingen zijn onder meer op AI gebaseerde radiale mixbenaderingen voor de karakterisering van knobbeltjes, maar dit was meestal alleen gericht op pathologisch beeld of morfologische analyse.

Onze multifractale spectrumanalyse slaat een brug tussen beeldvorming en de pathologische bevindingen. We hebben aangetoond dat longknobbeltjes in verschillende stadia een duidelijk multifractaal spectrum vertonen, waarbij knobbeltjes in een later stadium een breder schaalbereik en hogere extreme punten vertonen, waardoor kwantitatieve differentiatie van maligniteit mogelijk is. Ons protocol biedt niet-invasieve kwantitatieve beoordeling van maligniteit van knobbeltjes door gelijktijdige analyse van morfologische kenmerken en weefselheterogeniteit, waardoor de afhankelijkheid van invasieve biopsieën wordt verminderd.

Deze bevindingen maken een nauwkeurigere stadiëring van longknobbeltjes en vroege detectie van maligniteit mogelijk, waardoor de klinische besluitvorming en patiëntresultaten in de longoncologie mogelijk worden verbeterd. Verkrijg om te beginnen de computertomografie- of CT-scangegevens van de patiënt als DICOM-bestanden en genereer een 3D-volumematrix in MATLAB. Visualiseer de beeldreeks met behulp van de MATLAB slice viewer-functie.

Gebruik de schuifbalk onder aan de grafische gebruikersinterface om door verschillende segmenten in de CT-reeks te bladeren. Identificeer de aanwezigheid van kwaadaardige longknobbeltjes in de longen op het juiste frame. Zoek en gebruik de pictogrammen om in te zoomen, uit te zoomen en terug te keren naar de globale weergave.

Activeer het pictogram voor gegevenstip om de pixelcoördinaten van de geselecteerde regio te markeren. Klik met de rechtermuisknop op de kleurenbalk om de gemeenschappelijke grijze kleurenkaart te gebruiken en selecteer de juiste optie. Als het filtereffect niet bevredigend is, gebruikt u de linkermuisknop om in het midden van de afbeelding omhoog en omlaag te slepen om het vensterniveau aan te passen.

Sleep naar links en rechts om de vensterbreedte aan te passen en het bijbehorende nauwkeurige filterbereik wordt weergegeven op de kleurenbalk. Identificeer de pixelcoördinaten van de knobbel na het markeren van de randen en noteer de X- en Y-coördinaten die worden weergegeven in de pop-up met de gegevenstip. Nadat u het interessegebied (ROI) hebt gedefinieerd, gebruikt u de opdracht MATLAB om een 3D-oppervlakteplot te maken.

Let op de 3D-grijswaardenintensiteit van de longknobbel. Zoek en gebruik de tools voor zoomen, uitzoomen, roteren en herstellen voor een gedetailleerde inspectie. Roep de functie pic_size aan, fractal_dimension gelijk is aan PN_fractal_feature M, met de eerder verkregen M-matrix als invoer.

Hiermee worden de fractale afmetingen op verschillende schalen berekend. Visualiseer het multifractale spectrum van de longknobbel met behulp van de code. Bereken het multifractale spectrum voor een andere goedaardige longknobbel met behulp van dezelfde stappen.

Zet de resultaten uit in hetzelfde coördinatensysteem met een andere kleur ter vergelijking, waardoor de multifractale spectrumvergelijking tussen verschillende longknobbeltjes wordt gegenereerd. Gebruik ten slotte de datatip-tool om de coördinaten van de belangrijkste extreme punten te markeren voor een nauwkeurige vergelijking van verschillende goedaardige en kwaadaardige longknobbeltjes. De fractale dimensie van kwaadaardige knobbeltjes vertoonde een multifractaal spectrum met hogere extreme punten en bredere schaalbereiken in vergelijking met goedaardige knobbeltjes.

Longadenocarcinoomknobbeltjes in een vroeg stadium vertoonden een smaller fractalschaalbereik en lagere extreme punten in het multifractale spectrum dan knobbeltjes in een laat stadium.