【摘要】 ［目的］ 評價計算機輔助檢測系統（cad）對肺結節早期檢出的臨床價值和侷限性。［方法］從影像傳輸與儲存系統（pacs）資料庫中抽取30例直徑7mm～30mm大小肺部結節的病例作為受檢組。另抽取30例年齡、性別構成與受檢組相仿的正常胸片作為對照組，兩組病例均經螺旋ct肺部掃描檢查，並由放射診斷專家診斷證實，所有胸片均為直接數字化影像（direct digital radiograph，dr）。由高年資和低年資放射診斷醫生各3位分別對不用和用cad輸出分析結果的數字化胸片進行診斷，診斷結論用受試者操作特性曲線（roc curve）分析來評價。［結果］ 平均roc曲線下面積（az）從不用cad輸出的0.872增加到用cad輸出的0.933（p<0.05）。在使用cad時，低年資放射診斷醫生比高年資放射診斷醫生的平均曲線下面積增加得更多。［結論］ 在直接數字化胸片診斷中應用cad系統能提高肺小結節的檢出率。
【關鍵詞】 直接數字化影像
application of computer aided diagnosis (cad) with digital chest radiograph to the early detection for pulmonary nodules
guan wei, mao wei-min (zhejiang hospital, hangzhou 310013, china)
abstract: ［purpose］ to estimate the clinical value and limit of computer aided diagnosis (cad) system on the detection of pulmonary nodules. ［methods］ thirty cases with pulmonary nodules up to 9~30mm in diameter were selected from the database of as control group. all chest radiographs were obtained with direct digital radiograph (dr) system and confirmed by experienced chest radiologists on the chest spiral ct. three experienced chest radiologists and three radiology residents detected the chest radiographs with/ without cad output. the result of diagnosis was evaluated with receiver operating characteristic curve (roc curve). ［results］ the average area under the roc curve value（az） increased from 0.872 without to 0.933 with cad output(p<0.05). especially, the az from cad system increased more to radiology residents than to experienced radiologist. ［conclusion］ utilizing the cad system on diagnosis of the direct digital chest radiograph can improve the detection of pulmonary nodules.
key words: digital radiograph；pulmonary nodules；diagnosis, computer aided；roc curve
利用計算機輔助檢測系統來提示數字化胸片中存在的可疑結節區域，提高肺小結節的早期檢出率，對肺癌早期診斷具有十分重大的意義。肺部小結節自動檢測作為醫學影像診斷領域的新技術，把它作為一種後處理功能整合在影像傳輸與儲存系統（ system，pacs）中，可在體檢人群中篩選肺部有可疑小結節的患者。現通過pacs對30例有肺部結節的病例與正常對照進行研究，分析方法的可行性。
1 材料與方法
1.1 一般資料
從pacs資料庫中選取30例經螺旋ct薄層掃描證實肺部含小結節的病例作為受檢組，其中男性21例，女性9例，年齡34～83歲，平均年齡68歲。結節平均直徑約18mm，最小為7mm，最大不超過30mm。另選取30例年齡、性別構成與受檢組相仿，經ct掃描證實為無肺結節病灶的正常胸片為對照病例。所有病例胸片均為友通dr2000直接數字化成像系統拍攝，並由整合在友通pacs中的edda-chest v1.0系統輸出cad分析結果。
1.2 研究方法
整合在pacs中的edda-chest v1.1 cad系統從資料庫中提取dr胸部影像，首先對胸片進行預處理，使之適於進一步的影象分析；再進行影象自動分割，肺部邊界識別；檢測候選結節；再根據規則測試和人工神經網路分析來確定結節；最後cad系統用圓圈劃出在數字化正位胸片上的可疑結節所在區域（圖1），以識別直徑為7～30mm大小孤立肺結節的相關特徵，這些特徵能提示早期肺癌，以有利於影像診斷醫生對於早期肺癌的診斷。
將受檢組和對照組兩組數字化胸片病例統一編號，每個病例都有兩種影象：未經處理的原始影象和有計算機輔助檢測系統輸出分析結果的影象。每個病例的兩種影象隨機、均勻調出其中一種，重新組成兩組病例。由低年資放射診斷醫師和高年資放射診斷醫師兩組各3位在事前不知道螺旋ct診斷結果的情況下，提供申請單上的臨床資料，各自獨立按常規閱片方式閱讀兩組各60例dr影象。記錄3位醫師閱片的編號順序和每例的影象種類。相隔1個月後，每位醫師按上次閱讀編號相反的'順序閱讀另一組影象。對放射診斷醫生的診斷結論用受試者操作特性曲線（receiver operating characteristic curve，roc曲線）作進一步的分析，以評價有無計算機輔助檢測對放射診斷醫生診斷結論的影響。評估標準採用5分值法，即在回答是否診斷為含有結節病灶時，答案分為肯定有（5分），可能有（4分），不清楚（3分），可能沒有（2分）和肯定沒有（1分）。所有分析均在同一閱讀條件下完成，每一觀測者獨立作出判斷，記錄所有診斷的評分結果，然後用roc曲線進行統計分析。閱片結果採用rocfit軟體進行roc分析，使用microsoft excel軟體繪製roc曲線圖。
1.3 統計學處理
採用spss軟體處理資料。通過兩樣本配對t檢驗來評價每組在不用和用cad輸出結果時得到的roc曲線下面積（az值）有無統計學顯著性差異。通過兩獨立樣本t檢驗來評價低、高年資放射診斷醫師所得到的az值有無統計學差異。p<0.05為差異有顯著性。
2 結 果
低年資放射診斷醫師組在無、有cad系統幫助的情況下，其診斷結果分析的roc曲線下面積az平均值分別為0.852和0.921，差異有顯著性（p<0.05）。高年資放射診斷醫師組在無、有cad系統幫助的情況下，其診斷結果分析的roc曲線下面積az平均值分別為0.892和0.945，差異有顯著性（p<0.05）。分析的資料和曲線分別如表1和圖2所示。對於所有醫生，在無、有cad系統幫助的情況下，其診斷結果分析的roc曲線下面積az平均值分別為0.872和0.933（p<0.05）。
3 討 論
本實驗結果表明，放射診斷醫師在臨床診斷中使用cad系統可以在一定程度上提高診斷率，低年資放射診斷醫生更能從中得到很大的幫助，使自己的診斷水平得到很大的提高。因為cad系統將可疑結節所在區域圈出來提請醫生注意，從而減少了漏診的可能。此外，在利用cad系統輸出結果時高年資放射診斷醫生對於肺部小結節檢測的準確性高於低年資放射診斷醫生。因為高年資放射診斷醫生經驗相對豐富，在使用cad系統輸出結果時，檢測準確性更高。而低年資放射診斷醫生在使用cad系統輸出結果時，檢測準確性則提高更多。
儘管使用一系列方法來減少假陽性結節，目前cad系統的輸出結果仍會出現一些假陽性，但大多數假陽性結節都較易識別，不會影響檢測準確度，大約80％的假陽性是肋骨交叉或肋骨與血管的重疊，或肋骨與軟組織，如乳房、心臟或橫膈影等重疊而造成的。另外，體外異物也可引起假陽性。
對從大量的影像所見和臨床資料中獲取診斷資訊來說，計算機可能比放射醫生更有效。在較大的資料庫中就結節分類對cad系統進行測試，並判別一些檢測方法中的步驟是否能自動實施，這些研究對測試結節檢測系統在實踐中是否有用極其重要。結節檢測系統脫離放射科醫師單獨使用幾乎是不可能的。而且，評定一個cad系統的價值的惟一途徑是比較在無或有計算機輔助診斷系統幫助的情況下，放射診斷醫師的執行情況。一個cad系統可以獲得好的結果，即每幅影象中較高的真陽性檢測率和極少的假陽性，如果能檢測到那些放射診斷醫師可能漏診的結節，那麼，這一系統的實際價值則更高。
本實驗中有大量的病例是異常的，因此診斷相對簡單，結節檢出率也大大提高了。但是cad系統能提示放射診斷醫生將注意力集中到影象的可疑區域，檢測出易於漏檢的微、小結節，提高診斷的準確性。因此，cad系統是有一定價值的，是放射診斷醫生重要的輔助診斷工具。目前cad系統的大多數研究成果都集中在病灶形態的檢測上，而最近開始重視對異常徵象分類的檢測，將結節分類為良性或惡性的實驗，或對伴有臨床症狀的間質性徵象的自動分析實驗都得到了較理想的結果，計算機輔助分析將在鑑別診斷上成為放射診斷醫師的重要助手。最近提出的互動式計算機輔助診斷（interactive computer-aided diagnosis，icad）加強了人機之間的交流，為cad系統今後的發展提供了新的思路。目前該方案著重於低劑量螺旋ct肺部影像診斷上的應用研究，dr胸部影像cad研究今後的發展應該可以從中得到一些啟示。
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