[論文レビュー] A Computer Aided Detection system for mammographic images implemented on a GRID infrastructure

U. Bottigli, P. Cerello+17 more|ArXiv.org|Jun 30, 2003

AI in cancer detection参考文献 7被引用数 4

ひとこと要約

本論文では、グリッドインフラストラクチャ内に統合されたコンピュータ支援診断（CAD）システムを提示しており、マイクロカルシフィケーション集団および大型病変の自動同定を通じて、乳がんの早期発見を促進する。このシステムはGPCALMAプロジェクト内で開発され、複数のイタリアの病院における分散画像解析、遠隔診断、統計的評価を可能にする、共有でスケーラブルなコンピューティングフレームワークを提供する。

ABSTRACT

The use of an automatic system for the analysis of mammographic images has proven to be very useful to radiologists in the investigation of breast cancer, especially in the framework of mammographic-screening programs. A breast neoplasia is often marked by the presence of microcalcification clusters and massive lesions in the mammogram: hence the need for tools able to recognize such lesions at an early stage. In the framework of the GPCALMA (GRID Platform for Computer Assisted Library for MAmmography) project, the co-working of italian physicists and radiologists built a large distributed database of digitized mammographic images (about 5500 images corresponding to 1650 patients) and developed a CAD (Computer Aided Detection) system, able to make an automatic search of massive lesions and microcalcification clusters. The CAD is implemented in the GPCALMA integrated station, which can be used also for digitization, as archive and to perform statistical analyses. Some GPCALMA integrated stations have already been implemented and are currently on clinical trial in some italian hospitals. The emerging GRID technology can been used to connect the GPCALMA integrated stations operating in different medical centers. The GRID approach will support an effective tele- and co-working between radiologists, cancer specialists and epidemiology experts by allowing remote image analysis and interactive online diagnosis.

研究の動機と目的

• 乳がんのマンモグラフィースクリーニングにおける早期発見を目的としたスケーラブルで分散型のCADシステムの開発。
• 画像解析、デジタル化、アーカイブ、統計的分析を統合されたプラットフォーム内で統合すること。
• リアルタイムで遠隔での共同作業を可能にするグリッドコンピューティングの活用。
• 複数のイタリアの医療機関におけるシステムの臨床試験の支援。
• 分散コンピューティングインfraストラクチャを通じたインタラクティブなオンライン診断およびテレラジオロジーの実現。

提案手法

• 本CADシステムは、イタリアの物理学者と放射線科医の共同作業により、デジタル化されたマンモグラフィー画像を分析するために開発された。
• システムは、自動画像処理アルゴリズムを用いてマイクロカルシフィケーション集団および大型病変を検出する。
• GPCALMAプロジェクトの一環として、1,650名の患者から得られた5,500枚のデジタル化されたマンモグラフィー画像からなる分散型データベースが構築された。
• GPCALMA統合ステーションは、画像のデジタル化、保存、検索、統計的分析を支援する。
• グリッドインフラストラクチャにより、複数の医療機関にまたがる複数のGPCALMAステーションが相互接続可能である。
• グリッドを通じたリモートアクセスとリアルタイムの共同作業により、テレ診断や共同解析が可能になった。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 分散型CADシステムは、マンモグラフィースクリーニングにおける早期乳がんの発見をどのように改善できるか？
• RQ2 グリッドコンピューティングは、複数の医療機関にまたがる遠隔で共同される診断をどのように可能にするか？
• RQ3 統合されたプラットフォームは、画像処理、アーカイブ、統計的分析をマンモグラフィー画像データで統合できるか？
• RQ4 臨床現場において、CADシステムはマイクロカルシフィケーション集団および大型病変の同定にどの程度有効であるか？
• RQ5 実際の病院におけるグリッドベースの医療画像システムの展開における技術的および運用上の課題は何か？

主な発見

• GPCALMA CADシステムは、1,650名の患者から得られた5,500枚のマンモグラフィー画像の大きなデータベースにおいて、マイクロカルシフィケーション集団および大型病変を正常に検出できた。
• システムは複数のGPCALMA統合ステーションに実装されており、現在イタリアの病院で臨床試験が進行中である。
• グリッドインフラストラクチャにより、異なる拠点に所在する放射線科医、がん専門医、疫学研究者間での効果的なテレワーキングと共同作業が可能になった。
• 分散コンピューティングフレームワークのおかげで、遠隔画像解析とインタラクティブなオンライン診断が実現可能になった。
• 画像のデジタル化、アーカイブ、解析、統計的評価を統合したプラットフォームの統合と検証が、臨床現場で達成された。
• システムは、スケーラブルで、共同作業が可能で、リアルタイムの診断支援が可能な乳がんスクリーニングへの応用の可能性を示した。