Original paperModels of breast lesions based on three-dimensional X-ray breast images

W pracy przedstawiono metodę tworzenia obliczeniowych modeli zmian w piersiach o nieregularnych kształtach na podstawie obrazów pacjentek z cyfrowej tomosyntezy piersi (DBT) lub kadłubów piersi oraz obrazów tomografii komputerowej (CT) całego ciała. Podejście to obejmuje sześć podstawowych kroków: (a) normalizację intensywności obrazów tomograficznych; (b) redukcję szumów obrazu; (c) binaryzację obszaru zmiany, (d) zastosowanie operacji morfologicznych w celu dalszego zmniejszenia poziomu artefaktów; (e) zastosowanie techniki wzrostu regionu w celu segmentacji zmiany oraz (f) utworzenie ostatecznego modelu 3D zmiany. Algorytm jest półautomatyczny, ponieważ wstępny wybór regionu zmiany i nasion do wzrostu regionu jest wykonywany interaktywnie. Oprogramowanie narzędziowe, wykonujące wszystkie wymagane kroki, zostało stworzone w MATLABie. Metoda została przetestowana i oceniona poprzez analizę zanonimizowanych zbiorów obrazów pacjentów DBT, u których wykryto zmiany chorobowe. Doświadczeni radiolodzy oceniali segmentację guzów w wycinkach oraz uzyskane kształty 3D zmian. Stwierdzili oni dość zadowalające wyodrębnienie zmian chorobowych. Dodatkowo, dla trzech przypadków DBT, delineacja guzów została przeprowadzona niezależnie przez radiologów. We wszystkich przypadkach objętości nieprawidłowości segmentowane przez proponowany algorytm były mniejsze niż te nakreślone przez ekspertów. Obliczone współczynniki podobieństwa Dice’a dla algorytm-radiolog i radiolog-radiolog wykazywały podobne wartości. Kolejny wybrany przypadek nowotworu wprowadzono do obliczeniowego modelu piersi w celu rekurencyjnej oceny algorytmu. Względna różnica objętości pomiędzy rzeczywistą objętością guza a objętością uzyskaną w wyniku zastosowania algorytmu na syntetycznej objętości z wirtualnego badania DBT wynosi 5%, co świadczy o zadowalającej skuteczności proponowanego algorytmu segmentacji. Opracowane przez nas narzędzie programowe zostało wykorzystane do stworzenia modeli różnych nieprawidłowości piersi, które następnie zostały zapisane w bazie danych do wykorzystania przez badaczy zajmujących się tą dziedziną.