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计算机辅助诊断(CAD)是一种可以帮助放射科医生通过超声检查诊断乳腺病变的工具。先前的研究表明,CAD可以帮助降低放射科医生漏诊的发生率。然而,使用诊断平面将CAD应用于乳腺病变的最佳方法尚未得到评估。gydF4y2Ba
本研究的目的是比较不同经验水平的放射科医生在使用CAD和四平面法检测乳腺肿瘤时的表现。gydF4y2Ba
从2018年11月到2019年10月,我们在研究中招募了以乳房肿块为最突出症状的患者。我们安排了2名超声放射科医生(分别有1年和5年的经验)在没有CAD的情况下读取乳房超声图像,然后在应用CAD和四平面方法的情况下进行第二次读取。然后,我们比较了两种读数(无CAD和有CAD)的阅读器的诊断性能。对配对数据采用McNemar检验进行统计分析。gydF4y2Ba
本研究共纳入331例患者(平均年龄43.88岁,范围17-70岁,SD 12.10),包括512个病灶(平均直径1.85厘米,SD 1.19;范围0.26 - -9.5);恶性200/512例(39.1%),良性312/512例(60.9%)。对于CAD,受试者工作特征曲线(AUC)下的面积从交叉平面法的0.76 (95% CI 0.71-0.79)显著改善到0.84 (95% CI 0.80-0.88;gydF4y2Ba
S-Detect是一种可行的诊断工具,可以提高新手和有经验的读者的灵敏度、准确性和AUC,同时还可以提高新手读者的特异性。在乳腺癌的临床诊断中具有重要的应用价值。gydF4y2Ba
ChiCTR.org.cn 1800019649;http://www.chictr.org.cn/showproj.aspx?proj=33094gydF4y2Ba
乳腺癌是女性最常见的癌症之一,也是全球癌症相关死亡的第二大原因[gydF4y2Ba
在我们之前的研究中,交叉平面法的敏感性过高,如果任何2个平面的图像显示为恶性,则认为病变为恶性,导致特异性降低。没有研究评估CAD在乳腺病变诊断平面(交叉平面和四平面方法)的诊断性能。因此,本研究的目的是比较不同经验水平的放射科医生在使用CAD和四平面法检测乳腺癌时的表现。gydF4y2Ba
我们在2018年11月至2019年10月的研究中前瞻性地招募了患者。所有患者术前均行乳腺灰度超声检查。所有病变均在术后检查以确定其病理类型。本前瞻性单中心研究已获湘雅第三医院机构审查委员会批准。所有患者均获得知情同意。gydF4y2Ba
纳入标准:17-70岁需手术的乳腺肿瘤患者。排除标准为术前接受过新辅助化疗或内分泌治疗史、经核心针活检或乳房穿刺系统穿刺的病灶、乳房假体装备、超声图像显示病灶不清、不愿意参加研究。gydF4y2Ba
所有图像均使用RS80A超声系统(三星麦迪森有限公司)获得,该系统具有5-13兆赫带宽(8.4兆赫中心频率)线性换能器。所有超声检查均由具有5年经验的独立放射科医生进行。交叉平面法在超声系统中存储2张典型的肿瘤纵、横平面图像;在四平面方法中,通过围绕质心旋转探头45度获得另外2个交叉平面图像。gydF4y2Ba
我们的CAD系统S-Detect使用内置在RS80A超声设备中的集成人工神经网络分类器提取特征。仪器的灵敏度被设置为默认值。为了测试CAD标记与同一图像的再现性,我们随机选择20/512(3.9%)个检查,并将其通过CAD系统3次;结果表明,所有图像的标记都是一致的。gydF4y2Ba
在S-Detect中,光标放置在已识别的病变中心,超声系统沿肿块边缘自动绘制感兴趣的区域。如果认为肿瘤任何区域的边界不准确,则手动编辑边界以达到最佳适应度。根据BI-RADS词典分析病变的超声图像特征,并由超声系统自动进行最终分类。在S-Detect系统中,最终的评估分类分为“可能良性”和“可能恶性”两种结果。gydF4y2Ba
根据BI-RADS的第五版,放射科医生将病变从3类分类到5类。BI-RADS第4类进一步细分为4A、4B和4C类。类别3被认为可能是良性的(恶性可能性<2%),类别4A、4B和4C的怀疑程度从低到高(恶性可能性分别为2%-10%、10%-50%和50%-95%)。5类表示恶性肿瘤发生率高(>恶性肿瘤的可能性为95%)。乳腺超声表现的恶性征象包括形状不规则、方向反平行、边缘无边界、微钙化、声晕、后方阴影、周围组织异常等。无明确恶性征象的病变归为3类;恶性征象为1、2、3的病变分别被分为4A、4B、4C类;恶性征象超过4种的归为5类。据此,3、4A类病变为良性,4B、4C、5类病变为恶性[gydF4y2Ba
为了评估超声与CAD系统的结合,我们采用交叉平面法获取了肿瘤的纵向和横向平面图像用于CAD。如果一个平面表示“可能是恶性”,则结果被认为是阳性,BI-RADS类别诊断增加1级(即3到4A, 4A到4B, 4B到4C, 4C到5)。如果两个平面都表示“可能是良性”,则结果被认为是阴性,BI-RADS类别诊断降低1级(即5到4C, 4C到4B, 4B到4A, 4A到3)[gydF4y2Ba
该研究包括2名读者:一位有1年超声经验的新手读者和一位有5年超声经验的资深读者。两名读者都接受了20张不属于研究集的超声图像(来自512次检查)的阅读程序训练,其中10张没有使用CAD(无-CAD模式)进行阅读。读者分别用交叉平面法和四平面法对另外10幅图像在组合cad模式下进行评估;读者在不使用CAD的情况下先阅读超声图像,然后机械地结合CAD标记的指示来做出最终决定。gydF4y2Ba
两名读者在每种阅读模式下独立进行每项检查,对患者的任何信息(包括年龄、症状表现和以前的放射报告)一无所知。读者被要求每天阅读至少2小时,以模拟此类考试中典型的批量阅读过程(gydF4y2Ba
研究设计和工作流程。CAD:计算机辅助诊断。gydF4y2Ba
采用SPSS 19.0软件(IBM Corporation)进行统计评价。以病理结果为金标准,分析无cad模式和联合cad模式(四面法)的诊断敏感性、特异性和受试者工作特征曲线(ROC)下面积。确诊性诊断是指在病理基础上作出的诊断。采用McNemar检验对配对数据进行敏感性、特异性、阳性预测值(PPV)、阴性预测值(NPV)和准确性的比较,比较联合cad模式和无cad模式的诊断参数。我们使用Hanley和McNeil方法来分析auc对之间的差异。采用四平面法记录每个肿瘤的恶性平面数,根据病理结果绘制ROC曲线,以最大约登指数确定截断值。采用kappa统计方法分析无cad模式下的经验读者与组合cad模式下的新手读者的一致性程度。kappa值的判定标准为不良≤0.2,一般0.21 ~ 0.4,中等0.41 ~ 0.6,良好0.61 ~ 0.8,完美0.81-1 [gydF4y2Ba
患者的人口统计和病变特征总结在gydF4y2Ba
患者人口统计学(N=331)和病变特征(N=512)。gydF4y2Ba
特征gydF4y2Ba | 价值gydF4y2Ba | ||
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意思是(SD)gydF4y2Ba | 43.88 (12.10)gydF4y2Ba | |
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中位数(范围)gydF4y2Ba | 45 (17 - 70)gydF4y2Ba | |
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< 30gydF4y2Ba | 39 (11.8)gydF4y2Ba | |
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- 39gydF4y2Ba | 76 (23.0)gydF4y2Ba | |
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40至49gydF4y2Ba | 104 (31.4)gydF4y2Ba | |
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50-59gydF4y2Ba | 80 (24.2)gydF4y2Ba | |
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60 - 70gydF4y2Ba | 32 (9.7)gydF4y2Ba | |
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意思是(SD)gydF4y2Ba | 1.85 (1.19)gydF4y2Ba | |
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中位数(范围)gydF4y2Ba | 1.7 (0.26 - -9.50)gydF4y2Ba | |
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意思是(SD)gydF4y2Ba | 2.28 (1.10)gydF4y2Ba | |
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中位数(范围)gydF4y2Ba | 2.18 (0.26 - -6.20)gydF4y2Ba | |
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意思是(SD)gydF4y2Ba | 1.82 (1.39)gydF4y2Ba | |
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中位数(范围)gydF4y2Ba | 1.41 (0.37 - -9.50)gydF4y2Ba | |
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恶性gydF4y2Ba | 200 (39.1)gydF4y2Ba | |
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良性的gydF4y2Ba | 312 (60.9)gydF4y2Ba | |
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导管内原位癌gydF4y2Ba | 9 (4.5)gydF4y2Ba | |
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浸润性小叶癌gydF4y2Ba | 17 (8.5)gydF4y2Ba | |
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粘液腺癌gydF4y2Ba | 4 (2.0)gydF4y2Ba | |
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髓样癌gydF4y2Ba | 3 (1.5)gydF4y2Ba | |
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浸润性导管癌gydF4y2Ba | 167 (83.5)gydF4y2Ba | |
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导管内乳头状瘤gydF4y2Ba | 37 (11.9)gydF4y2Ba | |
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肉芽肿性乳腺炎gydF4y2Ba | 8 (2.6)gydF4y2Ba | |
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纤维瘤gydF4y2Ba | 211 (67.6)gydF4y2Ba | |
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增生病变gydF4y2Ba | 5 (17.31)gydF4y2Ba | |
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疤痕组织gydF4y2Ba | 2 (0.6)gydF4y2Ba |
一个gydF4y2Bacm:厘米。gydF4y2Ba
CAD的诊断性能和新手和有经验的读者在与病理诊断的比较中描述gydF4y2Ba
对CAD系统和读卡器性能的统计评估显示在gydF4y2Ba
对于初学者来说,无cad模式与四平面法联合cad模式的auc改善显著(gydF4y2Ba
当使用BI-RADS类别4A阈值时,与CAD交叉平面法相比,特异性显著提高(gydF4y2Ba
计算机辅助诊断系统和新手和有经验的读者在2种阅读模式下的诊断性能与乳腺成像报告和数据系统类别4A阈值。病理诊断被认为是金标准。gydF4y2Ba
病理诊断gydF4y2Ba | 计算机辅助设计gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba | 新手读者gydF4y2Ba | 有经验的读者gydF4y2Ba | |||||||||
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Cross-planes方法gydF4y2Ba |
Quadri-planes方法gydF4y2Ba |
Without-CAD模式gydF4y2Ba | 结合cad模式与四平面gydF4y2Ba | Without-CAD模式gydF4y2Ba | 结合cad模式与四平面gydF4y2Ba | ||||||
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+gydF4y2BabgydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2BacgydF4y2Ba | +gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | +gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | +gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | +gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | +gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba |
+gydF4y2Ba | 190gydF4y2Ba | 10gydF4y2Ba | 175gydF4y2Ba | 25gydF4y2Ba | 120gydF4y2Ba | 80gydF4y2Ba | 158gydF4y2Ba | 42gydF4y2Ba | 152gydF4y2Ba | 48gydF4y2Ba | 174gydF4y2Ba | 26gydF4y2Ba |
- - - - - -gydF4y2Ba | 137gydF4y2Ba | 175gydF4y2Ba | 58gydF4y2Ba | 254gydF4y2Ba | 47gydF4y2Ba | 265gydF4y2Ba | 38gydF4y2Ba | 274gydF4y2Ba | 22gydF4y2Ba | 290gydF4y2Ba | 40gydF4y2Ba | 272gydF4y2Ba |
一个gydF4y2BaCAD:计算机辅助诊断。gydF4y2Ba
bgydF4y2Ba+:阳性诊断。乳房成像报告和数据系统评估类别4B、4C和5被认为是癌症阳性。gydF4y2Ba
cgydF4y2Ba-:阴性诊断。gydF4y2Ba
统计评价了计算机辅助诊断系统的性能和2个读卡器的使用情况gydF4y2Ba
特征gydF4y2Ba | 计算机辅助设计gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba | 新手读者gydF4y2Ba | 有经验的读者gydF4y2Ba | 意义gydF4y2Ba | |||||||
CPgydF4y2BabgydF4y2Ba方法gydF4y2Ba | QPgydF4y2BacgydF4y2Ba方法gydF4y2Ba | Without-CAD模式gydF4y2Ba | 结合cad模式与QPgydF4y2Ba | Without-CAD模式gydF4y2Ba | 结合cad模式与QPgydF4y2Ba |
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敏感性,%gydF4y2Ba | 95.0gydF4y2Ba | 87.5gydF4y2Ba | 60.0gydF4y2Ba | 79.0gydF4y2Ba | 76.0gydF4y2Ba | 87.0gydF4y2Ba | .048gydF4y2Ba | 04gydF4y2Ba | .045gydF4y2Ba | 收gydF4y2Ba | .04点gydF4y2Ba |
特异性,%gydF4y2Ba | 56.1gydF4y2Ba | 81.4gydF4y2Ba | 84.9gydF4y2Ba | 87.8gydF4y2Ba | 93.0gydF4y2Ba | 87.2gydF4y2Ba | <措施gydF4y2Ba | 53gydF4y2Ba | 酒精含量gydF4y2Ba | 23)gydF4y2Ba | . 01gydF4y2Ba |
PPVgydF4y2Ba我gydF4y2Ba, %gydF4y2Ba | 58.1gydF4y2Ba | 75.1gydF4y2Ba | 71.9gydF4y2Ba | 80.6gydF4y2Ba | 87.4gydF4y2Ba | 81.3gydF4y2Ba | . 01gydF4y2Ba | 13。gydF4y2Ba | 二十五分gydF4y2Ba | 二十五分gydF4y2Ba | 03gydF4y2Ba |
净现值gydF4y2BajgydF4y2Ba, %gydF4y2Ba | 94.6gydF4y2Ba | 91.0gydF4y2Ba | 76.8gydF4y2Ba | 86.7gydF4y2Ba | 85.8gydF4y2Ba | 91.3gydF4y2Ba | 低位gydF4y2Ba | 07gydF4y2Ba | 低位gydF4y2Ba | 点gydF4y2Ba | 低位gydF4y2Ba |
准确性,%gydF4y2Ba | 71.3gydF4y2Ba | 83.8gydF4y2Ba | 75.2gydF4y2Ba | 84.4gydF4y2Ba | 86.3gydF4y2Ba | 87.1gydF4y2Ba | 03gydF4y2Ba | 03gydF4y2Ba | 收gydF4y2Ba | i =gydF4y2Ba | i =gydF4y2Ba |
AUCgydF4y2BakgydF4y2Ba | 0.76gydF4y2Ba | 0.84gydF4y2Ba | 0.73gydF4y2Ba | 0.83gydF4y2Ba | 0.85gydF4y2Ba | 0.87gydF4y2Ba | <措施gydF4y2Ba | <措施gydF4y2Ba | 0.15gydF4y2Ba | 算下来gydF4y2Ba | .76gydF4y2Ba |
一个gydF4y2BaCAD:计算机辅助诊断。gydF4y2Ba
bgydF4y2BaCP: cross-planes。gydF4y2Ba
cgydF4y2BaQP: quarter-planes。gydF4y2Ba
dgydF4y2Ba
egydF4y2Ba
fgydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
hgydF4y2Ba
我gydF4y2BaPPV:阳性预测值。gydF4y2Ba
我gydF4y2BaNPV:负预测值。gydF4y2Ba
kgydF4y2BaAUC:接收机工作特性曲线下的面积。gydF4y2Ba
用于CAD方法和阅读器的接收器工作特性曲线。(A)四平面法和交叉平面法CAD(任一平面为恶性均为阳性);以2个平面为阈值的四平面法CAD(若≥2个平面为恶性,则视为阳性);没有CAD的新手读者;没有CAD的有经验的读者。(B)没有CAD的新手读者;没有CAD的资深读者;新手读者结合CAD与四平面法;有经验的读者结合CAD与四平面法。AUC:曲线下面积; CAD: computer-aided diagnosis.
与没有CAD的模式相比,结合CAD模式的诊断决策的变化在新手读者中比有经验的读者中更常见(115/512,22.5% vs 70/512, 13.7%;gydF4y2Ba
有经验的读者和新手读者在结合cad模式下的一致性kappa略高于无cad模式(0.63 vs 0.57)。这些结果在gydF4y2Ba
2个阅读器使用CAD和四平面方法进行管理决策变更。gydF4y2Ba
用CAD改变决策gydF4y2Ba | 初级读者(n=115)gydF4y2Ba | 有经验的读者(n=70)gydF4y2Ba |
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正确,n (%)gydF4y2Ba | 不正确,n (%)gydF4y2Ba | 正确,n (%)gydF4y2Ba | 不正确,n (%)gydF4y2Ba | 正确的gydF4y2Ba | 不正确的gydF4y2Ba |
4A至4BgydF4y2Ba | 44 (38)gydF4y2Ba | 28 (24)gydF4y2Ba | 27 (39)gydF4y2Ba | 28 (40)gydF4y2Ba | 多多gydF4y2Ba | <措施gydF4y2Ba |
4B至4AgydF4y2Ba | 37 (32)gydF4y2Ba | 6 (5)gydF4y2Ba | 10 (14)gydF4y2Ba | 5 (7)gydF4y2Ba | 0。gydF4y2Ba | 票价gydF4y2Ba |
无cad模式下的经验阅读者与无cad模式和四面法组合cad模式下的新手阅读者的一致性比较。gydF4y2Ba
有经验的读者在无cad模式gydF4y2Ba | 无cad的新手读者gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba模式gydF4y2BabgydF4y2Ba | 新手阅读组合cad模式gydF4y2BacgydF4y2Ba | ||
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+gydF4y2BadgydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2BaegydF4y2Ba | +gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba |
+gydF4y2Ba | 121gydF4y2Ba | 53gydF4y2Ba | 141gydF4y2Ba | 33gydF4y2Ba |
- - - - - -gydF4y2Ba | 46gydF4y2Ba | 292gydF4y2Ba | 55gydF4y2Ba | 283gydF4y2Ba |
一个gydF4y2BaCAD:计算机辅助诊断。gydF4y2Ba
bgydF4y2Bak = 0.57。gydF4y2Ba
cgydF4y2Bak = 0.63。gydF4y2Ba
dgydF4y2Ba积极的诊断。乳房成像报告和数据系统评估类别4B、4C和5被认为是癌症阳性。gydF4y2Ba
egydF4y2Ba消极的诊断。gydF4y2Ba
在我们的研究中,四平面法CAD的auc明显高于交叉平面法CAD的auc (gydF4y2Ba
蔡等[gydF4y2Ba
众所周知,诊断表现的高敏感性会导致不必要的乳房活检和增加患者负担的医疗费用;因此,我们开发了四平面方法来解决这个问题。四平面法CAD对新手读者的敏感性(60.0% ~ 79.0%)和特异性(84.9% ~ 87.8%)均有提高;此外,有经验的读者的特异性没有统计学意义上的显著变化(93.0%至87.2%),而敏感性显著提高(76.0%至87.0%)。这表明,四平面CAD方法可以提高读者,特别是经验不足的读者报告结果的敏感性和特异性。gydF4y2Ba
在我们的研究中,四平面法CAD的特异性、准确性和AUC均高于交叉平面法,但四平面法的灵敏度略低。这可能是因为四平面方法是基于交叉平面方法;因此,四平面法中的4个平面中有2个与交叉平面法中的平面相同。此外,四平面法中用于最终CAD评估的二分类的阈值设置为4个正平面中的任意2个;但是,交叉平面法的阈值设置为2个正平面中的任意1个。这可能导致了四平面法与交叉平面法相比特异性的增加和敏感性的降低。gydF4y2Ba
当读者和CAD之间的评估在4A和4B类存在差异时,使用CAD对缺乏经验的读者进行正确调整的比例高于有经验的读者(81/115,70% vs 37/70, 53%)。这表明,经验较少的读者从CAD系统中获得了更多的好处;这与将CAD与四平面方法相结合可以提高缺乏经验的读者的灵敏度、特异性和准确性有关,而四平面方法与有经验的读者之间的准确性相似(83.8% vs 86.3%)。对于四平面法CAD,经验读卡器和新手读卡器的一致性较好。因此,使用四平面方法的CAD辅助不仅可以提高诊断性能,而且还可以预期在提供第二意见方面发挥更重要的作用,特别是对于经验不足的读者。因此,该系统可以减少经验不足的读者的误诊,减少读者解读的可变性,克服经验不足的影响。这些CAD和超声结合在诊断性能上的改进可以降低不同经验水平的读者对乳腺癌的误诊和漏诊率。gydF4y2Ba
一些报道描述了将不同类型的CAD应用于乳腺超声[gydF4y2Ba
我们的研究结果对于读者的日常临床乳腺癌筛查是令人鼓舞的,尽管一些病理亚型的乳腺癌在原位有更好的结果[gydF4y2Ba
超声扫描是实时多角度的检测过程;可以从不同的平面观察病变,收集病变内部情况、病变与周围环境的关系、血供模式、患者病史等影像学特征。显然,超声比CAD能获得更多的图像数据和临床信息。结合CAD的四平面方法可以最大限度地客观地提取肿瘤的更多特征;结合读者的专业知识,每种方法的弱点都可以被其他方法的优点所抵消,这可以帮助读者做出更准确的诊断,而不管他们的经验如何。gydF4y2Ba
乳房病变的CAD评估与交叉平面法(A, B)和四平面法(A- d)。gydF4y2Ba
例导管原位癌,大小1.90×1.10厘米,边缘清晰,形状规则,有微钙化,用横平面(a, B)和四平面(a - d)方法被错误诊断为良性。读者将病变分类为BI-RADS 4B类。gydF4y2Ba
这项研究有几个局限性。首先,单中心研究的病例数量相对较少。其次,由于S-Detect对微钙化的分析能力有限,目前版本的S-Detect仍未包含钙化的显示[gydF4y2Ba
S-Detect是一种可行的诊断工具,可以提高新手和有经验的读者在四平面方法中的灵敏度、准确性和AUC,同时也提高了新手读者的特异性;因此,在乳腺癌的临床诊断中具有重要的应用价值。gydF4y2Ba
接收工作特性曲线下的面积gydF4y2Ba
乳房影像报告及资料系统gydF4y2Ba
计算机辅助诊断gydF4y2Ba
负预测值gydF4y2Ba
阳性预测值gydF4y2Ba
接收机工作特性gydF4y2Ba
国家自然科学基金(81871367)资助。gydF4y2Ba
没有宣布。gydF4y2Ba