폐 결절의 진단 및 치료를 위한 3D 디지털 모델

요약

이 연구의 목적은 의사와 환자 간의 의사 소통 다리 역할을 하고 사전 진단 및 예후 평가를 위한 최첨단 도구이기도 한 폐 결절의 새로운 3D 디지털 모델을 개발하는 것입니다.

초록

의료 영상을 이용한 폐 결절의 3차원(3D) 재구성은 폐 결절의 진단 및 치료를 위한 새로운 기술적 접근법을 도입했으며, 이러한 접근법은 의사와 환자에 의해 점진적으로 인정되고 채택되고 있습니다. 그럼에도 불구하고 진단 및 치료를 위한 폐 결절의 비교적 보편적인 3D 디지털 모델을 구축하는 것은 장치 차이, 촬영 시간 및 결절 유형으로 인해 어렵습니다. 이 연구의 목적은 의사와 환자 사이의 다리 역할을 하고 사전 진단 및 예후 평가를 위한 최첨단 도구이기도 한 폐결절의 새로운 3D 디지털 모델을 제안하는 것입니다. 많은 AI 기반 폐 결절 감지 및 인식 방법은 딥 러닝 기술을 사용하여 폐 결절의 방사선학적 특징을 캡처하며 이러한 방법은 우수한 AUC(Area under-the-curve) 성능을 달성할 수 있습니다. 그러나 위양성 및 위음성은 방사선 전문의와 임상의에게 여전히 어려운 과제입니다. 폐 결절 분류 및 검사의 관점에서 특징의 해석과 표현은 여전히 불만족 스럽다. 본 연구에서는 기존의 의료영상 처리 기술을 접목하여 수평 및 관상 위치에서 폐 전체를 연속적으로 3D 재구성하는 방법을 제안하였다. 다른 적용 가능한 방법과 비교하여 이 방법을 사용하면 폐 결절을 신속하게 찾고 기본 특성을 식별하는 동시에 여러 관점에서 폐 결절을 관찰할 수 있으므로 폐 결절의 진단 및 치료를 위한 보다 효과적인 임상 도구를 제공할 수 있습니다.

서문

폐 결절의 전 세계 발생률은 다양하지만, 일반적으로 성인의 약 30%가 흉부 방사선 사진에서 하나 이상의 폐 결절을 볼 수 있는 것으로 추정된다¹. 폐 결절의 발병률은 흡연이 심한 사람과 폐암 또는 기타 폐 질환의 병력이 있는 사람과 같은 특정 집단에서 더 높습니다. 모든 폐 결절이 악성인 것은 아니지만, 악성 종양을 배제하기 위해서는 철저한 평가가 필요하다는 점에 유의해야 한다². 폐암의 조기 발견 및 진단은 생존율을 높이는 데 매우 중요하며 고위험군에게는 저선량 컴퓨터 단층 촬영(LDCT)을 통한 정기적인 검진이 권장됩니다. 많은 AI 기반 폐 결절 검출 및 인식 방법(3,4,5,6,7)은 딥 러닝 기술을 사용하여 폐 결절의 방사선학적 특징을 캡처하며^, 이러한 방법은 AUC(Good Area Under the Curve) 성능을 달성할 수 있습니다. 그러나 위양성 및 위음성은 방사선 전문의와 임상의에게 여전히 어려....

프로토콜

알림: 데이터 전처리 단계에서 원본 DICOM 데이터를 정렬하고 가로채서 다양한 장치와의 호환성과 일관된 결과를 보장해야 합니다. 강도 처리를 위해 적절한 조정 가능한 용량을 예약해야 하며 관찰을 위해서는 지속적인 3D 원근감이 필수적입니다. 이 프로토콜에서는 폐 결절을 나타내는 84세 여성 환자와 관련된 사례를 자세히 설명하는 연구 접근 방식에 대한 체계적인 설명이 제공됩니다. 이 환자는 디지털 모델링을 통해 진단에 대한 정보에 입각한 동의를 제공하고 과학적 연구 목적으로 데이터 활용을 승인했습니다. 모델 재구성 기능은 PulmonaryNodule 소프트웨어 도구에서 파생됩니다(자세한 내용은 재료 표 참조). 윤리적 승인은 베이징 중의과대학 산하 동지먼병원 윤리위원회(DZMEC-KY-2019.90)에서 받았습니다.

1. 데이터 수집 및 준비

1. 폐 결절 검출을 위한 LDCT 데이터
   참고: 매개변수 값에 표시되는 차이는 사용된 연구 방법에 따라 달라지지 않습니다.
   1. DICOM 데이터 수집에 대한 환자 동의를 얻습니다. 모든 데이터를 지정된 작업 디렉토리로 전송합니다.
   2. 스캐닝 레이어 수가 가장 많고 레이어 두께가 가장 ....

토론

서로 다른 LDCT 디바이스는 특히 파일 시스템 관리 측면에서 출력하는 DICOM 이미지 시퀀스에 상당한 차이가 있습니다. 따라서, 프로토콜의 후기 단계에서 폐 결절의 주요 3D 디지털 모델을 재구성하기 위해서는 데이터 전처리 단계가 특히 중요합니다. 데이터 준비 및 전처리 단계(단계 1.2.2)에서 그림 1에 표시된 시퀀스를 사용하여 시퀀스 z축 좌표를 올바르게 정렬할 수 있으며.......

자료

Name	Company	Catalog Number	Comments
MATLAB	MathWorks	2022B	Computing and visualization
Tools for Modeling	Intelligent  Entropy	PulmonaryNodule V1.0	Beijing Intelligent Entropy Science & Technology Co Ltd. Modeling for CT/MRI fusion