Genauigkeit der computergestützten Detektion von pulmonalen Läsionen in der Thoraxröntgenaufnahme

Dellios, Nikolaos GND

Das Röntgenbild stellt eine ubiquitäre diagnostische Methode von thorakalen Läsionen dar. Die pulmonale Läsion ist ein häufiger radiographischer Befund. Die Detektion von kleinen Läsionen innerhalb von komplexen parenchymalen Strukturen ist eine tägliche klinische Herausforderung. Die Unterstützung der Diagnose durch Computer Aided Detection (CAD) Systeme visiert die Optimierung der Sensitivität und des Zeitmanagements im radiologischen Alltag an. In der vorliegenden Studie haben wir die Effizienz der computergestützten Diagnostik (CAD) des Softwarepakets SoftView 2.4A für Bone-Suppressed Images (BSI) und OnGuard 5.2 (Riverain Technologies, Miamisburg, OH, USA) in der automatisierten Detektion pulmonaler Läsionen in den Röntgenaufnahmen untersucht. Zu diesem Zweck haben wir retrospektiv 100 konventionelle posteroanteriore Röntgenaufnahmen von 100 Patienten (64 Männer und 36 Frauen; Durchschnittsalter von 67 Jahren mit einer Spanne 35-93 Jahre) mit histologisch verifizierten Lungenrundherden (75% maligne, 25% benigne) analysiert. Berücksichtigt wurden pulmonale Läsionen von 5 bis 85 mm Durchmesser. Im Fall des Vorliegens mehrerer pulmonaler Läsionen wurde nur die größte davon in die Studie eingeschlossen. Alle in den Thoraxröntgenaufnahmen identifizierten pulmonalen Läsionen wurden zunächst durch eine innerhalb von 3 Monaten erfolgte Computertomographie der Lunge zum Ausschluss von Summationseffekten sowie durch bioptische Kontrolle verifiziert. Das Programm SoftView detektiert Strukturen, die anhand ihrer Dichte und Morphologie mit den Rippen oder den Claviculae vereinbar sind. Diese Strukturen werden in einem zweiten Schritt automatisch supprimiert (vom Bild subtrahiert). Durch diese Subtraktion des geschätzten Knochenbildes entsteht ein reines Weichteilbild, das BSI-Bild. Das Programm OnGuard markiert mit einem Kreis die Regionen in den BSI-Bildern, die mit einem pulmonalen Rundherd vereinbar sind. Zur Bewertung des CAD-Systems wir beziehen uns auf die folgenden Fragen: 1. Ob BSI das objektive Signal-Rauschleistung Verhältnis verbessert 2. Sensitivität und Spezifität des Systems. Das objektive Signal-Rauschleistung-Verhältnis, bezeichnet als Läsions-Hintergrund-Kontrast wird durch das BSI SoftView nicht verändert; P = 0,735, n = 100, Wilcoxon Rank-sum Test. Die Bildverbesserung durch BSI ist am ehesten auf die durch die Mustervereinfachung verbesserte subjektive Wahrnehmung zurückzuführen. OnGuard weist eine Sensitivität von 62% und eine Spezifität von 58% bezüglich der Detektion von nodulären Läsionen in Thoraxröntgenaufnahmen auf. 20% der richtig positiven Fälle (true positive, TP) wurden histologisch als benigne und 80% als maligne verifiziert, 47% der übersehenen (falsch negativen, FN) Läsionen waren als benigne und 53% als maligne klassifiziert. Die Detektionsrate maligner Läsionen überstieg somit die Detektionsrate benigner Läsionen; P = 0,012, n = 100, Chi-Quadrat-Test. CAD eignet sich anhand unserer Ergebnisse nicht für als Differenzierungsoption bei pulmonalen Rundherden und sollte eher als reines Detektionstool weiterentwickelt werden. Es empfiehlt sich die Anwendung von CAD mit einer kritischen visuellen radiologischen Auswertung zu kombinieren (Second-Reading mode). Fortführende prospektive Studien, die nicht nur die Effektivität sondern auch das Qualitäts-Zeit-Kosten-Profil der Echtzeit CAD-Implementierung wären für die zukünftige Bewertung der CAD-Systeme benötigt.

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Dellios, Nikolaos: Genauigkeit der computergestützten Detektion von pulmonalen Läsionen in der Thoraxröntgenaufnahme. Jena 2018.

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