甲狀腺結(jié)節(jié)檢測(cè)技術(shù)探討

□拾 博 李培豐

一、CT值閾值的檢測(cè)技術(shù)

(一)結(jié)節(jié)判別原理。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)CT圖像矩陣橫斷面為1,024x1,024，F(xiàn)OV值為440mm，為此，440mm/1,024=0.43mm，0.43mm為每個(gè)像素的尺寸。設(shè)計(jì)判別模板矩陣為4x4個(gè)pixel(像素)，這樣便于檢測(cè)，鑒別的結(jié)節(jié)大小目前可以進(jìn)行的尺寸為1.7mm，判別該模板后，尺寸小于1.7mm的甲狀腺結(jié)節(jié)，實(shí)驗(yàn)是不能檢測(cè)出該甲狀腺結(jié)節(jié)。像素如果在ROI邊界外區(qū)域外，像素值為0，該檢測(cè)系統(tǒng)是不會(huì)納入統(tǒng)計(jì)的。在觀察正常圖像范圍內(nèi)，通過鑒別甲狀腺的CT值，甲狀腺大小為4X4pixel(像素)，同時(shí)比較臨近的pixel CT值的大小和低密度閾值，如果都小于，則該區(qū)域?yàn)榈兔芏冉Y(jié)節(jié)的組織。4個(gè)相鄰像素的CT值與高密度閾值進(jìn)行比較，如果都大于，該區(qū)域就是高密度結(jié)節(jié)的組織。影像科醫(yī)師會(huì)根據(jù)檢驗(yàn)工作人員的異常區(qū)域進(jìn)行鑒別，這樣可以提醒醫(yī)師重點(diǎn)查看異常地方，病變有可能在該組織存在。測(cè)算設(shè)計(jì)的4x4個(gè)相鄰pixel(像素)的CT值，當(dāng)該CT值都小于最小閾值或該CT值都大于最大閾值時(shí)，表明該區(qū)域?yàn)榈兔芏然蚋呙芏葏^(qū)域，從而方便醫(yī)師進(jìn)行診斷，具體如圖1所示。

圖1結(jié)節(jié)檢測(cè)判別準(zhǔn)則

檢驗(yàn)人員設(shè)置閾值大小是依靠平時(shí)的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行的，將閾值劃分多組進(jìn)行分析。如何判斷準(zhǔn)確率，檢驗(yàn)人員可以根據(jù)高低閾值來進(jìn)行組合，對(duì)閾值的范圍進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)。閾值范圍設(shè)定好后，可以進(jìn)行閾值最優(yōu)化流程的設(shè)計(jì)，最優(yōu)化的高低閾值通過計(jì)算來確定。

檢驗(yàn)人員在檢測(cè)時(shí)一定要細(xì)心和專注，通過查看待檢驗(yàn)的甲狀腺圖像、結(jié)節(jié)CT值，將高密度閾值設(shè)定為141亨氏、146亨氏、151亨氏、156亨氏、161亨氏，來進(jìn)行測(cè)評(píng)結(jié)節(jié)判定的準(zhǔn)確率和低密度閾值的關(guān)系。根據(jù)組織壞死液化的程度來選取低密度閾值，分別取40亨氏、45亨氏、50亨氏和55亨氏，來進(jìn)行測(cè)評(píng)高密度閾值和結(jié)節(jié)判別準(zhǔn)確率的關(guān)系。

為查看低密度閾值與準(zhǔn)確率之間的關(guān)系，設(shè)定高密度值為145HU時(shí)，具體圖形狀況如圖2所示。

圖2 (Thigh=145HU)

為查看高密度閾值與準(zhǔn)確率之間的關(guān)系，設(shè)定低密度值為50HU時(shí)，如圖3所示。

圖3 (Tlow=50HU)

根據(jù)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析，初步判斷準(zhǔn)確率與單因素之間的關(guān)系，最優(yōu)值大約位于高閾值[140，160]亨氏，低閾值[40，60]亨氏的區(qū)間。每次增加2亨氏，檢驗(yàn)人員會(huì)根據(jù)前后兩個(gè)不同參數(shù)設(shè)計(jì)，進(jìn)行計(jì)算判斷準(zhǔn)確值，經(jīng)過25x25=625次的循環(huán)，從而得到準(zhǔn)確值，同時(shí)檢驗(yàn)人員要記錄相應(yīng)結(jié)果。

(三)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。檢驗(yàn)人員通過實(shí)驗(yàn)，并利用經(jīng)驗(yàn)法分析，得到結(jié)節(jié)檢測(cè)結(jié)果，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。從表1中分析得知，高密度155HU和低密度50HU的組合檢測(cè)效果最好，ACC為0.848。

二、一階統(tǒng)計(jì)學(xué)特征的甲狀腺結(jié)節(jié)檢測(cè)

采用正常CT圖像153幅，具有甲狀腺結(jié)節(jié)特征的CT圖像143幅，將它們分為兩組。先進(jìn)行均值T檢驗(yàn)，采用基于一階特征，分析兩組的紋理特征是否存在差異。除了峰度(P=0.116)特點(diǎn)外，通過觀察結(jié)節(jié)的組合，發(fā)覺正常組合的均勻度、灰度均值都出現(xiàn)明顯區(qū)別。對(duì)正常組織查看后，發(fā)現(xiàn)其各項(xiàng)分布很好，同時(shí)了解該區(qū)域甲狀腺細(xì)胞功能，觀察后發(fā)現(xiàn)功能很相近，它們的組織密度相等，在得到的CT圖像上，看到分布均勻且灰階也很正常。檢驗(yàn)人員比較有惡性和良性的組織細(xì)胞，察覺惡性結(jié)節(jié)細(xì)胞的功能不同于正常組織，醫(yī)師發(fā)現(xiàn)結(jié)節(jié)內(nèi)出現(xiàn)的癥狀主要有：壞死、分泌鈣質(zhì)、液化等。密度不均勻會(huì)在不正常的甲狀腺的內(nèi)部組織出現(xiàn)，同時(shí)灰度值變化也會(huì)在CT圖像上表現(xiàn)出來。

表1 經(jīng)驗(yàn)法高低閾值組合的結(jié)節(jié)判別結(jié)果

在甲狀腺結(jié)節(jié)檢測(cè)中，為查看6維特征所起的作用，SVM作為采用的分類器，充分利用樣本中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，留一交叉檢驗(yàn)為檢驗(yàn)人員采用的方法，測(cè)試集的選擇為其中的任意一個(gè)樣本，訓(xùn)練集為其他的樣本，一直抽取到每個(gè)樣本。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，灰度均值、均勻度、熵以及偏斜度這幾方面都取得了較好的結(jié)果，但是峰度的AUC和標(biāo)準(zhǔn)方差的AUC分別為0.513和0.568，這時(shí)原來的所有陽性樣本絕大多數(shù)都會(huì)變成陰性樣本，這樣一來不能區(qū)分正常甲狀腺與結(jié)節(jié)組織。目前看到的甲狀腺結(jié)節(jié)中的效果只是在單個(gè)方面，實(shí)際工作中，要想提高總的分類穩(wěn)定性與準(zhǔn)確率，多維特征的聯(lián)合應(yīng)用顯得尤為突出。

三、結(jié)語

基于閾值的檢測(cè)方法中，甲狀腺內(nèi)高低密度區(qū)域通過4X4像素的模板來探測(cè)，判斷是否有結(jié)節(jié)，而基于一階紋理特征的子集得到最高的分類準(zhǔn)確率，兩種甲狀腺結(jié)節(jié)檢測(cè)技術(shù)對(duì)于影像醫(yī)生實(shí)際診斷甲狀腺結(jié)節(jié)具有參考價(jià)值。