应用深度学习方法自动分类DENSE研究中

研究亮点

补充MRI筛查对极度致密乳腺女性是有益的,但筛查工作极大的增加了放射科医生的负担。本研究首次利用多中心筛查数据,以图像为基础,对极度致密乳腺女性的乳腺MRI结果进行分类。将正常的MRI结果进行分类排除,以减少放射科医生的工作量。

研究背景

DENSE研究数据表明,对50-75岁的女性进行补充MRI筛查有助于早期发现乳腺癌,并显著降低了两次筛查之间的癌症发病率。在荷兰两年一次的乳腺癌筛查中,接近名女性需要进行MRI乳腺癌筛查,由于人数众多,极大增加影像科医师的工作量。因此,极度致密乳腺女性进行常规MRI筛查具有一定的挑战。而在平均风险人群中,绝大多数参与筛查的极度致密乳腺女性不需要进一步诊断。因此,对于高于平均风险的女性,自动对其乳腺MRI结果进行分类具有临床价值。

研究目的

在保证识别所有恶性肿瘤的情况下,排除所有正常乳腺MRI筛查结果,探讨通过深度学习自动分类极度致密乳腺女性MRI结果的可行性。

研究方法

DENSE研究中,名致密受试者进行了第一轮MRI筛查。例患者被排除,因为不完全采集或数据传输不完整,T1加权MRI数据无法完全获得,最终例MRI检查纳入分析。深度学习(DL)模型建立分为三个步骤:(1)图像处理,包括图像裁剪、配准和最大强度投影(MIP)图像;(2)优化模型结构;(3)内外验证。将7家医院的图像数据随机分成训练集(80%)和验证集(20%),第8家医院医院的测试集,通过特征曲线分析DL模型性能。

研究结果

医院中的平均性能表现良好,受试者特征曲线下面积(AUC)为0.83(95%CI:0.80,0.85)(图1)。在保证检测所有恶性肿瘤的基础上,DL模型推断90.7%(95%CI:86.7,94.7)显示有病变的MRI检查需要影像专家进一步评估,39.7%(95%CI:30.0,49.4)显示无病变的MRI检查被排除,不需要进一步评估。

图1:医院的受试者工作特征曲线(VerburgE,etal.Radiology.2.Jan.Figure2)

BI-RADS分级为4或5级、肿块病变、无病灶伴随严重BPE的MRI结果更可能需要进一步评估

表1.DL模型对病变进行分类和排除(VerburgE,etal.Radiology.2.Jan.Table3)

研究结论

本研究开发了一种深度学习模型,能够高准确性地识别无病变乳腺MRI检查。通过内外验证,在保证没有遗漏任何恶性肿瘤的情况下,该模型确定了近40%的极度致密乳腺MRI扫描具有正常的解剖和生理变化。

引用文献

引文:VerburgE,vanGilsCH,vanderVeldenBHM,BakkerMF,PijnappelRM,VeldhuisWB,GilhuijsKGA.DeepLearningforAutomatedTriagingofBreastMRIExaminationsfromtheDENSETrial.Radiology.2Jan;(1):29-36.doi:10./radiol.1203960.(IF11.1)

编译:RAD-MSLTeam

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