計算機圖像處理對提高乳腺X線診斷率及乳腺癌早診的研究

計算機圖像處理對提高乳腺X線診斷率及乳腺癌早診的研究

摘要目的：探討計算機像處理技術(shù)對提高乳腺鉬靶X線診斷率及對乳腺癌早診的價值。方法：應用計算機偽彩色像處理技術(shù)，對50例正常乳腺和160例乳腺良、惡性病變典型X線像進行處理。在此基礎(chǔ)上總結(jié)像特征規(guī)律，對原X線檢查結(jié)果假陽性26例和假陰性47例X線片進行回顧性處理分析，并對110例患者術(shù)前X線片進行前瞻性研究，對T0乳腺癌和隱性乳腺癌的X線片進行處理。結(jié)果：正常乳腺和典型良、惡性病變有其獨特的像特征，可以此作為初擬診斷依據(jù)，據(jù)此標準處理后，47例假陰性中28例可糾正診斷，假陽性病例中，11例腺纖維瘤中10例，慢性炎癥8例中5例，可得到糾正；110例前瞻性研究結(jié)果，統(tǒng)計處理診斷前后結(jié)果，差異有顯著性。此外，像處理可發(fā)現(xiàn)原X線中不宜顯現(xiàn)的乳腺T0癌和隱性乳腺癌，8例乳腺T0癌，3例隱性乳腺癌處理后可確診。結(jié)論：乳腺良、惡性病變在乳腺X線的偽彩色處理像上有其典型特征，像處理可提高診斷率，并在乳腺癌的早診上有重要價值。

關(guān)鍵詞乳腺X線計算機像處理診斷StudyonComputerizedImageProcessingonMammographyforEarlyDiagnosisofBreastCancerCaoXuchenZhaoYingFangZhiyietal

DepartmentofBreast,TianjinCancerHospital,TianjinMedicalUniversity,TianjinAbstractComputerizedpseudo－colorprocessingtechniqueonmammogramfordiagnosingbreastdiseasesisreportedinthispaper.Onthebasisofnormalbreastandtypicalbreastdiseaseimaging,26casesoffalsepositiveand47casesoffalsenegativeX－rayfilmswerestudiedretrospectively,andthentheX－rayfilmsof110preoperativepatientswereprocessedbycomputerizingtechnique.Theresultsshowedthatsignificantdifferencebetweenthediagnosticratesofpre－andpost－processingwasobserved(P<0.01).Meanwhile,itwasfoundthatthecomputerizedimageprocessingmightbeveryusefulindetectingbreastcancerinearlystage.EightT0breastcancersand3occultbreastcancersmiss－diagnosedbymammogramwereidentifiedafterprocessing.

KeyWordsMammographyComputerimageprocessingDiagnosis乳腺X線檢查是公認的診斷價值較大的乳腺疾病檢查方式，但其假陽性或假陰性的仍占20％左右，究其原因，這類患者的X線片上存在的細微信息，由于人眼辨別能力的限制而造成遺漏。本研究應用計算機像處理技術(shù)對我院一組X線片進行回顧性處理分析，探索其科學性和實用性并初步提出診斷的量化指標依據(jù)，并隨機抽取部分術(shù)前患者的X線片進行前瞻性研究，以判定其應用價值，并對T0期乳腺癌和隱匿性乳腺癌的X線片進行分析，探討其在乳腺癌早診上的價值。1材料與方法

1992年1月～1998年6月，我院收治的部分乳腺疾病患者，除50例正常乳腺X線片外，均經(jīng)手術(shù)治療和病理診斷。共444例患者的X線片經(jīng)處理，所經(jīng)處理的X線片依研究目的不同分為下列五組：

第一組：正常乳腺X線片50例，取自部分乳腺良性病變患者的對側(cè)乳腺X線檢查及門診檢查的X線片，以此作為今后影像特征對比的基礎(chǔ)。

第二組：160例（100例惡性、60例良性）患者X線片，其X線影像典型且與病理診斷符合，作為典型的乳腺疾病影像供像分析，找出其特征性像特點，并量化指標，以作為初步擬定的診斷標準。

第三組：73例（假陽性26例，假陰性47例）取自1992年235例X線診斷患者中X線診斷錯誤或可疑病例X線片，此組為評價計算機像處理在提高X線診斷率上的價值。

以上3組X線片全部進行回顧性像處理分析。

第四組：隨機抽取110例術(shù)前患者X線片進行前瞻性研究，結(jié)果與原X線診斷，術(shù)后病理診斷對照，以客觀評價像處理在術(shù)前診斷上的價值。

第五組：取T0乳腺癌39例、隱性乳腺癌12例的乳腺X線片進行處理，以確定其在研究乳腺癌早期診斷上的價值。

應用LX－H767醫(yī)學像工作臺，將每位患者的各位置X線片采集到工作臺視屏上，利用工作臺內(nèi)計算機像處理系統(tǒng)，對每張X線片采用偽彩色處理，分別以可顯示不同密度差別的4級、8級、12級、16級、24級、32級及細化偽彩色覆蓋X線片。

計算機可將計算機屏幕分為256個灰度等級，4級偽彩色表示將256級灰度分為4種顏色，每種顏色覆蓋64級灰度；8級偽彩色表示將256級灰度分為8種顏色，每種顏色覆蓋32級灰度，以此類推，直到32級偽彩色，細化偽彩色處理是用于觀察像中令人感興趣的部位，通過偽彩色逐步過度到病變部位，以突出此部位，同時監(jiān)視器左下角自動顯示左邊第一種顏色的灰度級。

偽彩色的覆蓋使肉眼不易區(qū)分的密度差別顯示以不同的顏色，藉以觀察正常乳腺的偽彩色像特征，乳腺病變區(qū)的病灶灰度，核心面積，色彩層次及邊緣情況。

上述像，由二名主治醫(yī)師行雙盲法閱片做出結(jié)論，當診斷結(jié)果發(fā)生矛盾時，再由更高年資醫(yī)師裁決。2結(jié)果

2.1正常乳腺偽彩色像特征

正常乳腺偽彩色覆蓋后可形成與乳腺輪廓較為一致的彩色層次影像，乳腺中央腺體最密集區(qū)為彩色像最高灰階度區(qū)，但灰度絕對值不高，一般72～136，此區(qū)面積較大而灰度均勻，也有最高灰高區(qū)分散為幾塊，但灰度均不太高且?guī)滋幾罡呋叶认嗤S著周圍腺體密度逐漸遞減，偽彩色也顯示成平緩過度的彩色層次。

2.2乳腺疾病典型偽彩色像的特征

2.2.1病灶灰度指病灶區(qū)最高灰度，以核心灰度級表示。計算機可將屏幕灰度分為0～256個灰度等級，核心灰度級系指病變最高灰度區(qū)的計算機等級，184～256考慮惡性，112～168為良性。

2.2.2核心面積指偽彩色覆蓋后病變中心最高灰度區(qū)的面積，小于0.1cm2考慮惡性，大于0.2cm2為良性。

2.2.3色彩層次指腫物范圍內(nèi)32級偽彩色覆蓋后色彩的層數(shù)，6～10層考慮惡性，1～5層為良性。

2.2.4邊緣情況指不同等級偽彩色覆蓋后腫物邊緣形成的影像，不規(guī)則考慮惡性或炎癥，規(guī)則為良性（表1）（1～4）。表1乳腺良惡性病變X線32級偽彩色覆蓋后像特征象惡性良性慢性炎癥纖維腺瘤層次6～101～51～5邊緣不規(guī)則不規(guī)則規(guī)則核心面積（cm2）<0.1>0.2>0.2核心灰度184～256112～168112～168

1乳腺良性腫瘤X線片2乳腺良性腫瘤偽彩色像3乳腺癌X線像4乳腺癌4級偽彩色像經(jīng)處理后的160例患者中，具有上述四個特征中二個的為160例，占100％；具有其中三個特征的為148例，占92.5％；具有四個特征的為115例，占77.9％。故擬以此量化指標為初步診斷標準，具有三項及以上特征者可確定診斷，具有兩項者為可疑。

2.3X線診斷漏、誤診病例像處理結(jié)果

對1992年235例X線檢查病例中，73例原X線檢查為假陽性，假陰性或診斷不清者的X線片進行計算機偽彩色像處理，結(jié)果表明此技術(shù)對假陽性病例中的纖維腺瘤診斷意義較大，纖維腺瘤造成的假陽性11例中的10例可得到糾正，慢性炎癥8例中的5例也可得到鑒別（表2）。假陰性患者47例中的28例可得鑒別，而密度與纖維腺瘤相似的葉狀囊肉瘤則無明顯效果（表3）。表226例假陽性患者X線診斷情況處理前處理后陽性可疑陽性可疑陰性纖維腺瘤110—110慢性炎癥26125大導管乳頭狀瘤1—1——囊性增生病—3—12乳管擴張—1—1—間質(zhì)纖維增生—1——1肉芽腫性乳腺炎—1—1—合計4222618表347例假陰性患者X線診斷情況處理前處理后可疑陰性陽性可疑陰性單純癌8101332浸潤性導管癌3791—髓樣癌23221腺癌2—11—乳頭狀癌2121—粘液腺癌1——1—大汗腺樣癌1111—導管癌早浸1——1—葉狀囊肉瘤32—41合計2324281541992年全部235例患者X線片計算機偽彩色處理后診斷符合率由67.7％提高到了88.5％。χ2=29.85，P<0.01（表4）。表41992年235例患者計算機處理前后診斷情況符合可疑不符合例數(shù)％例數(shù)％例數(shù)％處理前15967.74519.23113.2處理后20888.5208.573.0χ2=29.85P<0.012.4前瞻性研究結(jié)果

隨機抽取110例患者術(shù)前X線片，于手術(shù)前進行偽彩色處理，并經(jīng)兩名以上主治醫(yī)師進行雙盲法診斷，并與原X線診斷和術(shù)后病理結(jié)果對照。術(shù)后病理良性為18例，惡性92例。原鉬靶X線術(shù)前診斷符合率為69.1％(76/110)，其中良性為10/18，惡性為66/92，偽彩色處理后術(shù)前診斷符合率為82.7％(92/110，其中良性為13/18，惡性為79/92)χ2=24.82，P<0.01（表5）。表5110例偽彩色處理前瞻性研究結(jié)果X線偽彩色合計符合不符合符合72476不符合191534合計9119110χ2=24.82P<0.012.5乳腺癌早診的研究

對可查到X線片的T0乳腺癌39例和隱匿性乳腺癌12例的X線片進行處理，處理前T0癌僅6例確診，隱匿性乳腺癌1例確診，而處理后的確診例數(shù)分別為14例和4例，使T0癌及隱性乳腺癌的診斷率大大提高（表6）。表6T0和隱性乳腺癌偽彩色處理情況處理前處理后T0隱性合計％T0隱性合計％陰性2573262.7831121.6可疑841223.51752243.1陽性61713.71441835.3合計391251100.0391251100.03討論

大量臨床經(jīng)驗表明，隨著乳腺實質(zhì)密度的增高，發(fā)現(xiàn)小癌種的機會越小[1]，乳腺本身小乳房，哺乳期乳腺或患乳腺高度增生均可致X線誤診[2]。另外，35歲以下婦女的X線檢查，密度高的乳腺占一半左右[3]，X線顯影困難。由此看來，有不少病例因X線無法顯像病變情況而成為漏診病例。提出乳腺X線分型的Wolfe[4]認為密實性乳腺好發(fā)乳腺癌。我們研究中的第三組假陰性和假陽性患者的X線片多屬此類，而這些X線片實際上蘊含著一些肉眼觀察難以確定的微細信息，經(jīng)計算機像處理后方可顯示出來。第三組患者X線處理結(jié)果顯示：半數(shù)以上的漏診患者可以確定診斷，而纖維腺瘤造成的誤診幾乎可以避免。

人眼對黑白灰度等級辨別能力有限，最多不超過幾十級，而計算機則可辨別256個灰度等級。另外，人眼對色彩辨別能力較強，能分辨幾千種色彩，遠遠大于對黑白灰度的辨別能力。因此，借助于計算機對X線片進行像處理，可使原X線片中所含細微信息明顯化，利于觀察和診斷。

偽彩色處理中我們發(fā)現(xiàn)，有的患者的各位置X線片上均顯示明顯的病變像，而有的僅在一種位置的X線片上顯示病變。Otto[1]等發(fā)現(xiàn)20％的癌腫不能在內(nèi)外位片上顯示，19％的不能在上下位片中顯示。故我們認為在行偽彩色處理時，應對各位置X線片均行處理，以免遺漏本可發(fā)現(xiàn)的病變。

Mekenna[5]總結(jié)近來的報告認為原位癌和T0乳腺癌X線檢查出現(xiàn)率在25％左右。我院77例T0乳腺癌中，27例攝片患者診斷為癌的7例（25.93％）[6]，與之相似。Beute[7]報道，小葉原位癌X線檢查44％(32/73)是正常的。隱性乳腺癌的診斷和在乳腺內(nèi)尋找原發(fā)癌灶常常是較為棘手的問題。我院1988年4月～1994年2月收治的20例隱性乳腺癌中，鉬靶X線可疑乳腺癌5例，結(jié)構(gòu)不良3例，導管增粗1例[8]。以上可看出常規(guī)鉬靶X線診斷T0和隱性乳腺癌較為困難，本研究第5組結(jié)果表明，偽彩色處理在T0癌和隱性乳腺癌的診斷上有著良好的實際應用價值，51例中，經(jīng)處理后18例（35.3％）可確診，22例（43.1％）有可疑征像出現(xiàn)，值得深入研究探討。

值得一提的是，T0乳腺癌的X線診斷多數(shù)是靠X線上顯示的微小鈣化影。而偽彩色處理后糾正診斷的常常不是原X線片顯示微小鈣化者，故如將鉬靶X線與偽彩色處理的優(yōu)勢合并，則診斷率還能進一步提高。

另外本研究中還發(fā)現(xiàn)有5例患者X線診斷假陰性，幾年前也曾攝片，也為陰性結(jié)果，經(jīng)像處理后，發(fā)現(xiàn)幾年前的X線片，即可顯示出較典型的惡性征像，這也證實了像處理對乳腺癌早診具有重要意義。作者單位：天津醫(yī)科大學附屬腫瘤醫(yī)院乳腺科（天津市300060）參考文獻

1VonH.OttoVH,Karhoff.E.小乳腺癌的X線診斷.放射學實踐,1988;3(1):23～28

2胡煜升,周燕發(fā).乳腺腫瘤誤診原因的分析.臨床放射學雜志,1989;8(5.6):311

3ParedesES,MarstellerLP,EdenBB.