[論文レビュー] Mapping of transrectal ultrasonographic prostate biopsies: quality control and learning curve assessment by image processing

Pierre Mozer, Michaël Baumann+10 more|ArXiv.org|Mar 30, 2009

Prostate Cancer Diagnosis and Treatment参考文献 3被引用数 5

ひとこと要約

本研究では、3次元超音波ボリューム上に経直腸超音波（TRUS）ガイド下での前立腺生検をマッピングする画像処理ベースの登録システムを導入し、標的化精度を向上させた。リアルタイムフィードバックを用いて、32例の症例において、生検成功率を71％から90％まで向上させた。標的部位の特定と生検長の両面で顕著な学習曲線の効果が観察された。

ABSTRACT

Objective: Mapping of transrectal ultrasonographic (TRUS) prostate biopsies is of fundamental importance for either diagnostic purposes or the management and treatment of prostate cancer, but the localization of the cores seems inaccurate. Our objective was to evaluate the capacities of an operator to plan transrectal prostate biopsies under 2-dimensional TRUS guidance using a registration algorithm to represent the localization of biopsies in a reference 3-dimensional ultrasonographic volume. Methods: Thirty-two patients underwent a series of 12 prostate biopsies under local anesthesia performed by 1 operator using a TRUS probe combined with specific third-party software to verify that the biopsies were indeed conducted within the planned targets. RESULTS: The operator reached 71% of the planned targets with substantial variability that depended on their localization (100% success rate for targets in the middle and right parasagittal parts versus 53% for targets in the left lateral base). Feedback from this system after each series of biopsies enabled the operator to significantly improve his dexterity over the course of time (first 16 patients: median score, 7 of 10 and cumulated median biopsy length in targets of 90 mm; last 16 patients, median score, 9 of 10 and a cumulated median length of 121 mm; P = .046). Conclusions: In addition to being a useful tool to improve the distribution of prostate biopsies, the potential of this system is above all the preparation of a detailed "map" of each patient showing biopsy zones without substantial changes in routine clinical practices.

研究の動機と目的

• TRUSガイド下生検の正確性を向上させ、生検コアの正確な局所化を可能にする。
• 登録システムからのリアルタイムフィードバックを用いて、1名のオペレーターがTRUS生検を実施する際の学習曲線を評価する。
• 標準的な臨床ワークフローを変更せずに、3次元レファレンス超音波ボリューム上に生検部位をマッピングする品質管理ツールを開発する。
• 定量的指標を用いて、前立腺の異なる領域における標的化成功のばらつきを評価する。
• 生検手技中に画像処理をリアルタイムでフィードバック可能にする統合の可能性を示す。

提案手法

• 局所麻酔下で、第3者ソフトウェアを併用した2次元TRUSプローブを用いて、1症例あたり12例の生検を実施した。
• 登録アルゴリズムにより、計画された生検標的部位と実際の生検位置が3次元超音波ボリューム上で一致した。
• 各生検シリーズ終了後にリアルタイムフィードバックを提供し、パフォーマンスの評価と改善を促進した。
• 標的化成功は10点満点のスコアと、計画された標的内での累積生検長を用いて定量化された。
• システムにより、各症例の生検ゾーンを詳細に示す解剖学的マップの作成が可能になった。
• 統計解析により、最初のグループと2番目のグループにおけるパフォーマンス指標（中央値スコアと総生検長）を比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 画像処理ベースの登録は、TRUSガイド下生検の標的化精度を向上させることができるか？
• RQ2 リアルタイムフィードバックを受けることで、オペレーターの標的化パフォーマンスは時間経過とともにどのように変化するか？
• RQ3 前立腺の異なる解剖学的領域における標的化成功のばらつきはどの程度か？
• RQ4 フィードバックシステムは、TRUS生検における器用さと手技の一貫性をどの程度向上させられるか？
• RQ5 標準手技を変更せずに、3次元マッピングシステムを日常臨床に統合できるか？

主な発見

• 最初の16例ではオペレーターの中央値成功率が10点中7点、最後の16例では10点中9点に上昇した（p = 0.046）。
• 計画された標的内での累積中央値生検長は、最初のグループで90 mm、2番目のグループで121 mmに改善した（p = 0.046）。
• 標的化成功は領域によって顕著に異なり、中央部および右寄りの冠状断面では100％の成功、左側縁部では53％にとどまった。
• システムにより、臨床ワークフローを変更せずに、患者固有の詳細な3次元生検ゾーンマップの作成が可能になった。
• リアルタイムフィードバックにより、時間経過に伴いオペレーターの器用さと標的化の一貫性が顕著に向上した。
• 登録アルゴリズムは、3次元超音波ボリューム上での生検位置の正確なマッピングを効果的に行い、品質管理および学習曲線の評価を支援した。