Benefit eines neu entwickelten Prototypen zur Nachbearbeitung von Lungendatensätzen mit dem Ziel einer automatischen Volumetrie von partialsoliden Lungenrundherden

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URI: http://hdl.handle.net/10900/113267
http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:21-dspace-1132678
http://dx.doi.org/10.15496/publikation-54643
Dokumentart: Dissertation
Date: 2021-03-11
Language: German
Faculty: 4 Medizinische Fakultät
Department: Medizin
Advisor: Horger, Marius S. (Prof. Dr.)
Day of Oral Examination: 2021-02-16
DDC Classifikation: 610 - Medicine and health
Other Keywords: Lungenrundherd
Volumetrie
partialsolid
teilsolid
Milchglas
Adenocarcinom
Adeno-Ca
subsolid
Adenokarzinom
groundglass
partsolid
License: Publishing license including print on demand
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Inhaltszusammenfassung:

Ziel der vorliegenden Dissertationsschrift ist es, die Performance einer Software für halbautomatische computergestützte Volumetrie von teilsoliden Lungenrundherden mit separater Volumetrie des soliden Anteils zu testen und die Ergebnisse mit manuellen Messungen zu vergleichen. Retrospektiv wurden 66 teilsolide Lungenrundherde in 34 nicht kontrastmittelverstärkten Dünnschicht-CT-Untersuchungen des Thorax von 19 Patienten (mittleres Alter: 75 Jahre, von 55-99 Jahren, 8 weiblich) ausgewertet. Sämtliche Untersuchungen wurden unter Verwendung eines weichen Kernels (Filter, B31f) rekonstruiert. Für einen Teil der Untersuchungen lagen Rekonstruktionen mit einem harten Kernel (Filter, B70f) vor. Die Performance des Software-Prototypen wurde in vier Schritten getestet. Im ersten Schritt wurden die Rundherde manuell von zwei radiologischen Assistenzärzten und mittels CAV von einem Medizinstudenten segmentiert. Ein leitender Radiologe und ein radiologischer Assistenzarzt bewerteten subjektiv die Ergebnisse und legten den korrekten Messwertebereich als Referenzstandard fest. Die Interrater-Reliabilität zwischen den manuellen und computergestützten Messungen wurde berechnet und als Intraklassen-Korrelationskoeffizient (ICC) ausgedrückt. Im zweiten Schritt wurde die CAV von einem zweiten Medizinstudenten (Student 2) erneut durchgeführt. Die CAV-Datensätze von Student 1 und Student 2 wurden miteinander verglichen und die Interrater-Reliabilität wurde ermittelt. Im dritten Schritt wurde die Intrascan-Reliabilität der CAV-Messungen zwischen dem weichen und harten Kernel bei wiederholten Messungen verglichen. Im vierten und letzten Schritt wurde eine nicht subjektive Beurteilung der Genauigkeit der CAV vorgenommen. Für jede Läsion wurden mehrfache, leicht variierende Messungen durchgeführt. Daraufhin wurde der Anteil der innerhalb des korrekten Wertebereichs liegenden Messungen als Maß für die Genauigkeit ermittelt. Es stellte sich heraus, dass die Software für den soliden Anteil durchweg gute Ergebnisse lieferte. Die Messergebnisse hinsichtlich des gesamten PSN, einschließlich des milchglasartigen Anteils, fielen allerdings deutlich schlechter aus. In der in Schritt 1 durchgeführten subjektiven Bewertung lag die Genauigkeit der manuellen Volumetrie des soliden Anteils zwischen 79% und 80%, für die CAV bei 77%. Für den gesamten Nodulus lagen die jeweiligen Werte bei 73%-76% und 67%. Die Interrater-Reliabilität war mit ICC-Werten von 0,989 für den soliden Anteil und 0,946 für gesamten Nodulus hoch. Ebenso zeigte sich eine hohe Übereinstimmung der gemessenen Durchmesser mit ICC-Werten von 0,942 und 0,947. In Schritt 2 zeigte sich im Vergleich der CAV-Ergebnisse zwischen zwei unerfahrenen Untersuchern ebenso eine hohe Interrater-Reliabilität für den soliden Anteil. Hier lag die mittlere relative Differenz der gemessenen Volumina bei 2% (ICC 0,998), die der Durchmesser bei 1% (ICC 0,997). Für den gesamten Nodulus fielen die Ergebnisse deutlich schlechter aus mit entsprechenden Differenzen von 37% (ICC 0,880) und 21% (ICC 0,748). In Schritt 3 zeigte sich eine hohe Intra-Scan-Reliabilität für den soliden Anteil. Die mittlere relative Volumenabweichung lag für den weichen Kernel bei 6% und für den harten Kernel bei 7%. Ein signifikanter Unterschied zwischen den zwei Kernel lag nicht vor (p=0,796). 89% der Läsionen zeigten eine mittlere relative Volumenabweichung von ≤5% und 83% der Läsionen eine Abweichung von ≤1%. Wiederum fielen die Ergebnisse für den gesamten Nodulus schlechter aus mit Abweichungen von jeweils 37% für beide verwendeten Kernel. Die im Schritt 4 ermittelte Genauigkeit von wiederholten, leicht variierenden Volumenmessungen lag für den soliden Anteil bei 90%. Erweiterten wir den korrekten Wertebereich nur geringfügig um 5%, so lag die Genauigkeit bei 98%. Die entsprechende Genauigkeit für den gesamten Nodulus lag bei lediglich 19%. Der Software-Prototyp liefert insgesamt gute Ergebnisse für die Segmentierung der soliden Anteile der PSN, sowohl in Bezug auf die subjektive Bewertung der Segmentierungsergebnisse, als auch auf ihre Reproduzierbarkeit. Die Segmentierungsergebnisse hinsichtlich der gesamten Läsion einschließlich des subsoliden Anteils waren, insbesondere was die Reproduzierbarkeit angeht, nicht zufriedenstellend. Diesbezüglich muss der Algorithmus der Software noch verbessert werden.

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