Name: Wykrywanie zniekształceń architektonicznych we wcześniejszych mammografiach poprzez analizę zorientowanych wzorców (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-08-30T12:00:00.000+00:00
Duration: 13 min 44 s
Description: Poznaj metodę wykrywania zniekształceń architektonicznych w mammografii przy użyciu filtrów Gabora i portretów fazowych. Technika ta wspomaga radiologów we wczesnej diagnostyce raka piersi.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Ta praca była wspierana przez granty z Collaborative Research and Training Experience Programme (CREATE) oraz Discovery Grant z Natural Sciences and Engineering Research Council (NSERC) z Kanady.

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Przedstawiliśmy szereg zaawansowanych technik cyfrowego przetwarzania obrazu i rozpoznawania wzorców, znanych również jako uczenie maszynowe i CAD, do wykrywania zniekształceń architektonicznych we wcześniejszych mammografiach przypadków raka interwałowego. Metody te opierają się na analizie zorientowanych wzorców teksturalnych obecnych w obrazach mammograficznych. Nasze metody, w tym kilka innych funkcji zaproponowanych w naszych powiązanych pracach, są w stanie wykryć wczesne objawy raka piersi na 15 miesięcy przed cza...

Rak piersi jest główną chorobą dotykającą kobiety i jest drugą najczęstszą przyczyną zgonów związanych z rakiem wśród kobiet 1,2. Aby zwiększyć szansę na przeżycie i rokowanie chorych pacjentek poprzez skuteczne leczenie we wczesnych stadiach raka piersi, choroba musi zostać wykryta tak wcześnie, jak to możliwe. W retrospektywnej analizie przypadków raka piersi zaobserwowano subtelne oznaki nieprawidłowości na wcześniej nabytych mammografiach przesiewowych 3,4. Zniekształcenie architektoniczne jest jednym z takich zlokalizowanych objawów mammograficznych prawdopodobnie wczesnych stadiów raka piersi, który jest trudny do wykrycia 5,6. Związane z tym wzorce są niejasno opisane jako zniekształcenie normalnej architektury piersi bez widocznej określonej masy. Zniekształcenia architektoniczne mogą pojawić się na początkowych etapach tworzenia się masy piersi lub guza. Stawiamy hipotezę, że mammografia przesiewowa uzyskana przed wykryciem raka piersi może zawierać subtelne oznaki wczesnych stadiów raka piersi, w szczególności zniekształcenia architektoniczne.
Rysunek 1a pokazuje wcześniejszy obraz mammograficzny przypadku raka wykrytego na ekranie. Obszar nieprawidłowości zidentyfikowany przez radiologa (J.E.L.D.) jest zaznaczony czerwonym prostokątem. Poprzednia mammografia została wykonana 24 miesiące przed mammografią detekcyjną pokazaną na rycinie 1b. Poprzednia mammografia została uznana za wolną od objawów raka podczas pierwotnego badania przesiewowego. W analizie retrospektywnej i w porównaniu z mammografią wykrywającą, podejrzany obszar związany z miejscem wykrycia raka został oznaczony przez radiologa i jest zaznaczony na czerwono na poprzedniej mammografii. W podejrzanym regionie znajdują się ślady zniekształceń architektonicznych, w tym kolce.
Techniki i systemy diagnostyki wspomaganej komputerowo (CAD) oferują potencjał do osiągnięcia zwiększonej czułości w wykrywaniu raka piersi 2,7-9. Jednak w porównaniu z liczbą publikacji, które istnieją w literaturze na temat wykrywania innych objawów raka piersi, takich jak masy i zwapnienia, tylko niewielka liczba badań została zgłoszona na temat wykrywania zniekształceń architektonicznych przy braku centralnej masy 10-17. Stwierdzono, że dostępne na rynku systemy CAD słabo radzą sobie z wykrywaniem zniekształceń architektonicznych 18. Badania nad wykrywaniem zniekształceń architektonicznych we wcześniejszych mammografiach u przypadków raka wykrytych w badaniach przesiewowych lub w odstępach międzynowotworowych 3,4,19-22 mogą pomóc w opracowaniu strategii wykrywania i leczenia chorób piersi we wczesnych stadiach i prowadzić do poprawy rokowania dla pacjentki 23.
Przygotowanie obrazów do eksperymentu
Eksperymenty przeprowadzono na 158 obrazach mammograficznych, w tym 106 wcześniejszych mammografiach 56 osób, u których zdiagnozowano raka piersi i 52 zdjęciach 13 normalnych osób. Zgodę na badanie uzyskano od Rady Etyki Badań nad Zdrowiem Conjoint, Biura Bioetyki Medycznej Uniwersytetu w Calgary oraz Regionalnego Urzędu ds. Zdrowia w Calgary. Obrazy uzyskano z Screen Test: Alberta Program for the Early Detection of Breast Cancer 21,24,25.
Mammografia uzyskana podczas ostatniej zaplanowanej wizyty w programie badań przesiewowych przed diagnozą raka poza programem badań przesiewowych została oznaczona jako wcześniejsze mammografie przypadków raka interwałowego. Odpowiednie mammografie diagnostyczne nie były dostępne. Wszystkie ze 106 wcześniejszych mammografii, z wyjątkiem dwóch, zostały uznane za wolne od jakichkolwiek objawów raka piersi w momencie ich nabycia i analizy w programie badań przesiewowych; Osoby, które otrzymały pozostałe dwie mammografie, zostały skierowane na biopsję. Odstęp czasu między rozpoznaniem raka a wcześniejszą mammografią wynosił od 1,5 miesiąca do 24,5 miesiąca, przy średniej 15 miesięcy i odchyleniu standardowym wynoszącym 7 miesięcy. Wszystkie wcześniejsze mammografie przypadków raka interwałowego dostępne w bazie danych zostały włączone do niniejszego badania, z wyjątkiem sześciu obrazów, na których nie można było zidentyfikować żadnych podejrzanych części.
Mammografia ekranowo-filmowa została zdigitalizowana w rozdzielczości przestrzennej 50 μm i rozdzielczości w skali szarości 12 bitów na piksel przy użyciu skanera laserowego Lumiscan 85 (Lumisys, Sunnyvale, CA). Biegły radiolog specjalizujący się w mammografii (J.E.L.D.) dokonał przeglądu wszystkich 106 wcześniejszych mammografii przypadków raka interwałowego i oznaczył podejrzane obszary zniekształceń architektonicznych prostokątnymi pudełkami na podstawie dostępnych raportów z późniejszego obrazowania lub biopsji lub szczegółowej kontroli mammografii. Spośród 106 wcześniejszych obrazów mammograficznych w zbiorze danych wykorzystanym w niniejszym badaniu, 38 obrazów ma widoczne zniekształcenia architektoniczne, a pozostałe 68 obrazów zawiera wątpliwe lub nie zawiera wyraźnie widocznych zniekształceń architektonicznych. Każda wcześniejsza mammografia zawiera pojedyncze miejsce zniekształcenia architektonicznego, które zostało zidentyfikowane przez prostokątną ramkę narysowaną przez radiologa. Średnia szerokość, wysokość i obszar 106 podejrzanych części obrazów oznaczonych przez radiologa to 56 mm, 39 mm i 2274 mm2, z odchyleniem standardowym wynoszącym odpowiednio 11,8 mm, 11,6 mm i 1073,9 mm2.

wykrywanie zniekształceń architektonicznych we wcześniejszych mammografiach poprzez analizę zorientowanych wzorców

Detection of Architectural Distortion in Prior Mammograms via Analysis of Oriented Patterns

Demonstrujemy metody wykrywania zniekształceń architektonicznych w poprzednich mammografiach przypadków raka interwałowego na podstawie analizy orientacji wzorów tkanki piersi w mammografii. Stawiamy hipotezę, że zniekształcenia architektoniczne modyfikują normalną orientację wzorów tkanki piersi na obrazach mammograficznych przed powstaniem mas lub guzów. W początkowych krokach naszych metod zorientowane struktury w danej mammografii są analizowane za pomocą filtrów Gabora i portretów fazowych w celu wykrycia węzłopodobnych miejsc promieniujących lub przecinających się wzorów tkankowych. Każde wykryte miejsce jest następnie charakteryzowane za pomocą wartości węzła, wymiaru fraktalnego i miary dyspersji kątowej specjalnie zaprojektowanej do reprezentowania pikantnych wzorców związanych ze zniekształceniami architektonicznymi.
Nasze metody zostały przetestowane z bazą danych zawierającą 106 wcześniejszych mammografii 56 przypadków raka interwałowego i 52 mammografów 13 normalnych przypadków, korzystając z funkcji opracowanych do charakterystyki zniekształceń architektonicznych, klasyfikacji wzorców za pomocą kwadratowej analizy dyskryminacyjnej i walidacji z procedurą pominięcia jednego pacjenta. Zgodnie z wynikami analizy charakterystyki operacyjnej odbiornika swobodnej odpowiedzi, nasze metody wykazały zdolność do wykrywania zniekształceń architektonicznych we wcześniejszych mammografiach, wykonanych średnio 15 miesięcy przed klinicznym rozpoznaniem raka piersi, z czułością 80% przy około pięciu fałszywie dodatnich wynikach na pacjentkę.

Trzy cechy, a mianowicie wartość węzła, FD i HF, dostarczały wartości AUC odpowiednio 0,61, 0,59 i 0,64, gdy każda funkcja była używana osobno. Połączone użycie tych trzech funkcji zapewniło lepszą wydajność przy AUC = 0,70. Krzywa FROC uzyskana w wyniku połączenia tych trzech cech pokazano na rysunku 11, który wskazuje czułość 80% przy 5,6 FPs/pacjenta i 89% przy 7,5 FPs/pacjenta. Użycie tylko wartości węzła zapewniło czułość 80% przy 8,1 FPs/pacjenta i 89% przy 13,8 FPs/pacjenta.</p...

Demonstrujemy metody wykrywania zniekształceń architektonicznych w poprzednich mammografach. Zorientowane struktury są analizowane za pomocą filtrów Gabora i portretów fazowych w celu wykrycia miejsc promieniowania wzorców tkankowych. Każde miejsce jest scharakteryzowane i sklasyfikowane za pomocą miar reprezentujących wzory spikulacyjne. Metody te powinny pomóc w wykrywaniu raka piersi.

Wykrywanie zniekształceń architektonicznych we wcześniejszych mammografiach poprzez analizę zorientowanych wzorców

We demonstrate methods for the detection of architectural distortion in prior mammograms of interval-cancer cases based on analysis of the orientation of ...

Ogólnym celem tej procedury jest wykrycie subtelnych objawów raka piersi, w szczególności zniekształceń architektonicznych w mammografii. Osiąga się to poprzez wstępne przetworzenie danej mammografii w celu wykrycia części piersi i usunięcia artefaktów z danego obrazu mammograficznego. Drugim krokiem jest wykrycie zorientowanych struktur na obrazie poprzez zastosowanie banku filtrów Gabora.Następnie pole orientacji jest analizowane za pomocą portretów fazowych w celu wykrycia wzorców przypominających węzły, które mogą wskazywać na obecność zniekształceń architektonicznych. Ostatnim krokiem jest analiza wszystkich wykrytych regionów poprzez wyodrębnienie atrybutów lub miar, które charakteryzują zniekształcenia architektoniczne i pomagają w odrzucaniu fałszywych alarmów. Ostatecznie potwierdzone podejrzane obszary są przedstawiane radiologowi w celu dalszej analizy, a skuteczność procedury jest oceniana w porównaniu z wynikami badań klinicznych, takich jak biopsja.Główną przewagą naszej techniki nad istniejącymi metodami, takimi jak komputerowe wykrywanie mas, jest to, że jesteśmy w stanie wykryć subtelne oznaki zniekształceń architektonicznych bez widocznego centralnego guza lub mas

detection-architectural-distortion-prior-mammograms-via-analysis

Research

JoVE Journal

Medicine

Medycyna

Techniki wielowymiarowe, w tym analiza głównych składowych (PCA), zostały wykorzystane do identyfikacji wzorców sygnatur zmian regionalnych w funkcjonalnych obrazach mózgu. Opracowaliśmy algorytm identyfikacji powtarzalnych biomarkerów sieciowych do diagnostyki chorób neurodegeneracyjnych, oceny progresji choroby oraz obiektywnej oceny efektów leczenia w populacjach pacjentów.

Identyfikacja wzorców kowariancji przestrzennej związanych z chorobą przy użyciu danych neuroobrazowych

Prezentujemy podejście do rejestracji obrazów do trójwymiarowej (3D) histologicznej rekonstrukcji objętości, które ułatwia badanie zmian zachodzących w narządzie na poziomie makrostruktur składających się z komórek. Korzystając z tego podejścia, zbadaliśmy zmiany 3D między gruczołami sutkowymi typu dzikiego i Igfbp7-null.

Rekonstrukcja trójwymiarowej objętości histologicznej i jej zastosowanie do badania mysich gruczołów sutkowych

Opisujemy, jak uzyskać mapy parametryczne i wektorowe tensora dyfuzji piersi za pomocą rezonansu magnetycznego. Protokół i końcowe wyniki po przetworzeniu obrazowania są dostosowane do śledzenia cech architektonicznych piersi i wykrywania nowotworu złośliwego piersi.

Śledzenie cech architektonicznych sutka i wykrywanie raka piersi za pomocą obrazowania tensora dyfuzji rezonansu magnetycznego

Ten artykuł opisuje projektowanie i rozwój sterylizowalnego celu kalibracji zniekształceń optycznych kamery do okołooperacyjnej, zanurzonej w płynie kalibracji endoskopów podczas interwencji endoskopowych.

Sterylizowalny cel klasy medycznej do kalibracji zniekształceń optycznych fetoskopu zanurzonego w płynie

Tutaj udostępniamy przepływ pracy, który pozwala na identyfikację zdrowych i patologicznych komórek na podstawie ich 3-wymiarowego kształtu. Opisujemy proces wykorzystania konturów projekcji 2D opartych na powierzchniach 3D do trenowania Mapy Samoorganizującej się, która zapewni obiektywne grupowanie badanych populacji komórek.

Oparte na morfologii rozróżnienie między zdrowymi i patologicznymi komórkami z wykorzystaniem transformaty Fouriera i samoorganizujących się map

Tutaj prezentujemy protokół do pomiaru stopnia zniekształcenia w każdej części cyfrowego wycisku konkurencyjnego łuku uzyskanego ze skanera wewnątrzustnego z wydrukowanym w 3D metalowym fantomem o standardowych geometriach.

Pomiar zniekształcenia pełnego łuku optycznego wycisku dentystycznego

Przedstawiona tutaj metoda wykorzystuje mikrowzorce wraz z obrazowaniem ilościowym, aby ujawnić organizację przestrzenną w kulturach ssaków. Technika ta jest łatwa do wdrożenia w standardowym laboratorium biologii komórki i oferuje elastyczny system do badania wzorców in vitro.

Mapowanie wyłaniającej się organizacji przestrzennej komórek ssaków za pomocą mikrowzorców i obrazowania ilościowego

Celem tego badania jest opracowanie nowatorskiego cyfrowego modelu 3D guzków płucnych, który służy jako pomost komunikacyjny między lekarzami a pacjentami, a także jest najnowocześniejszym narzędziem do wstępnej diagnozy i oceny prognostycznej.

Cyfrowy model 3D do diagnostyki i leczenia guzków płucnych

Tutaj szczegółowo opisujemy metodę, która opiera się na mikrotomografii komputerowej, do segmentacji i pomiaru modeli 3D kości czaszkowo-szczękowo-twarzowych u myszy, dla lepszej oceny rozwoju kości czaszkowo-szczękowo-twarzowej u myszy niż jest to możliwe przy użyciu obecnych metod.

Analiza malformacji czaszkowo-szczękowo-twarzowych u myszy za pomocą trójwymiarowej mikrotomografii komputerowej

Protokół ten opisuje procedurę obrazowania na urządzeniu mikrofalowym do obrazowania piersi.

Obrazowanie kliniczne mammografii mikrofalowej

Poznaj metodę wykrywania zniekształceń architektonicznych w mammografii przy użyciu filtrów Gabora i portretów fazowych. Technika ta wspomaga radiologów we wczesnej diagnostyce raka piersi.

Wykrywanie zniekształceń architektonicznych we wcześniejszych mammografiach poprzez analizę zorientowanych wzorców

Przeglądaj więcej filmów