计算机图像处理对提高乳腺X线诊断率及乳腺癌早诊的研究

计算机图像处理对提高乳腺X线诊断率及乳腺癌早诊的研究

摘要目的：探讨计算机像处理技术对提高乳腺钼靶X线诊断率及对乳腺癌早诊的价值。方法：应用计算机伪彩色像处理技术，对50例正常乳腺和160例乳腺良、恶性病变典型X线像进行处理。在此基础上总结像特征规律，对原X线检查结果假阳性26例和假阴性47例X线片进行回顾性处理分析，并对110例患者术前X线片进行前瞻性研究，对T0乳腺癌和隐性乳腺癌的X线片进行处理。结果：正常乳腺和典型良、恶性病变有其独特的像特征，可以此作为初拟诊断依据，据此标准处理后，47例假阴性中28例可纠正诊断，假阳性病例中，11例腺纤维瘤中10例，慢性炎症8例中5例，可得到纠正；110例前瞻性研究结果，统计处理诊断前后结果，差异有显著性。此外，像处理可发现原X线中不宜显现的乳腺T0癌和隐性乳腺癌，8例乳腺T0癌，3例隐性乳腺癌处理后可确诊。结论：乳腺良、恶性病变在乳腺X线的伪彩色处理像上有其典型特征，像处理可提高诊断率，并在乳腺癌的早诊上有重要价值。

关键词乳腺X线计算机像处理诊断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线检查是公认的诊断价值较大的乳腺疾病检查方式，但其假阳性或假阴性的仍占20％左右，究其原因，这类患者的X线片上存在的细微信息，由于人眼辨别能力的限制而造成遗漏。本研究应用计算机像处理技术对我院一组X线片进行回顾性处理分析，探索其科学性和实用性并初步提出诊断的量化指标依据，并随机抽取部分术前患者的X线片进行前瞻性研究，以判定其应用价值，并对T0期乳腺癌和隐匿性乳腺癌的X线片进行分析，探讨其在乳腺癌早诊上的价值。1材料与方法

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线片外，均经手术治疗和病理诊断。共444例患者的X线片经处理，所经处理的X线片依研究目的不同分为下列五组：

第一组：正常乳腺X线片50例，取自部分乳腺良性病变患者的对侧乳腺X线检查及门诊检查的X线片，以此作为今后影像特征对比的基础。

第二组：160例（100例恶性、60例良性）患者X线片，其X线影像典型且与病理诊断符合，作为典型的乳腺疾病影像供像分析，找出其特征性像特点，并量化指标，以作为初步拟定的诊断标准。

第三组：73例（假阳性26例，假阴性47例）取自1992年235例X线诊断患者中X线诊断错误或可疑病例X线片，此组为评价计算机像处理在提高X线诊断率上的价值。

以上3组X线片全部进行回顾性像处理分析。

第四组：随机抽取110例术前患者X线片进行前瞻性研究，结果与原X线诊断，术后病理诊断对照，以客观评价像处理在术前诊断上的价值。

第五组：取T0乳腺癌39例、隐性乳腺癌12例的乳腺X线片进行处理，以确定其在研究乳腺癌早期诊断上的价值。

应用LX－H767医学像工作台，将每位患者的各位置X线片采集到工作台视屏上，利用工作台内计算机像处理系统，对每张X线片采用伪彩色处理，分别以可显示不同密度差别的4级、8级、12级、16级、24级、32级及细化伪彩色覆盖X线片。

计算机可将计算机屏幕分为256个灰度等级，4级伪彩色表示将256级灰度分为4种颜色，每种颜色覆盖64级灰度；8级伪彩色表示将256级灰度分为8种颜色，每种颜色覆盖32级灰度，以此类推，直到32级伪彩色，细化伪彩色处理是用于观察像中令人感兴趣的部位，通过伪彩色逐步过度到病变部位，以突出此部位，同时监视器左下角自动显示左边第一种颜色的灰度级。

伪彩色的覆盖使肉眼不易区分的密度差别显示以不同的颜色，藉以观察正常乳腺的伪彩色像特征，乳腺病变区的病灶灰度，核心面积，色彩层次及边缘情况。

上述像，由二名主治医师行双盲法阅片做出结论，当诊断结果发生矛盾时，再由更高年资医师裁决。2结果

2.1正常乳腺伪彩色像特征

正常乳腺伪彩色覆盖后可形成与乳腺轮廓较为一致的彩色层次影像，乳腺中央腺体最密集区为彩色像最高灰阶度区，但灰度绝对值不高，一般72～136，此区面积较大而灰度均匀，也有最高灰高区分散为几块，但灰度均不太高且几处最高灰度相同，随着周围腺体密度逐渐递减，伪彩色也显示成平缓过度的彩色层次。

2.2乳腺疾病典型伪彩色像的特征

2.2.1病灶灰度指病灶区最高灰度，以核心灰度级表示。计算机可将屏幕灰度分为0～256个灰度等级，核心灰度级系指病变最高灰度区的计算机等级，184～256考虑恶性，112～168为良性。

2.2.2核心面积指伪彩色覆盖后病变中心最高灰度区的面积，小于0.1cm2考虑恶性，大于0.2cm2为良性。

2.2.3色彩层次指肿物范围内32级伪彩色覆盖后色彩的层数，6～10层考虑恶性，1～5层为良性。

2.2.4边缘情况指不同等级伪彩色覆盖后肿物边缘形成的影像，不规则考虑恶性或炎症，规则为良性（表1）（1～4）。表1乳腺良恶性病变X线32级伪彩色覆盖后像特征象恶性良性慢性炎症纤维腺瘤层次6～101～51～5边缘不规则不规则规则核心面积（cm2）<0.1>0.2>0.2核心灰度184～256112～168112～168

1乳腺良性肿瘤X线片2乳腺良性肿瘤伪彩色像3乳腺癌X线像4乳腺癌4级伪彩色像经处理后的160例患者中，具有上述四个特征中二个的为160例，占100％；具有其中三个特征的为148例，占92.5％；具有四个特征的为115例，占77.9％。故拟以此量化指标为初步诊断标准，具有三项及以上特征者可确定诊断，具有两项者为可疑。

2.3X线诊断漏、误诊病例像处理结果

对1992年235例X线检查病例中，73例原X线检查为假阳性，假阴性或诊断不清者的X线片进行计算机伪彩色像处理，结果表明此技术对假阳性病例中的纤维腺瘤诊断意义较大，纤维腺瘤造成的假阳性11例中的10例可得到纠正，慢性炎症8例中的5例也可得到鉴别（表2）。假阴性患者47例中的28例可得鉴别，而密度与纤维腺瘤相似的叶状囊肉瘤则无明显效果（表3）。表226例假阳性患者X线诊断情况处理前处理后阳性可疑阳性可疑阴性纤维腺瘤110—110慢性炎症26125大导管乳头状瘤1—1——囊性增生病—3—12乳管扩张—1—1—间质纤维增生—1——1肉芽肿性乳腺炎—1—1—合计4222618表347例假阴性患者X线诊断情况处理前处理后可疑阴性阳性可疑阴性单纯癌8101332浸润性导管癌3791—髓样癌23221腺癌2—11—乳头状癌2121—粘液腺癌1——1—大汗腺样癌1111—导管癌早浸1——1—叶状囊肉瘤32—41合计2324281541992年全部235例患者X线片计算机伪彩色处理后诊断符合率由67.7％提高到了88.5％。χ2=29.85，P<0.01（表4）。表41992年235例患者计算机处理前后诊断情况符合可疑不符合例数％例数％例数％处理前15967.74519.23113.2处理后20888.5208.573.0χ2=29.85P<0.012.4前瞻性研究结果

随机抽取110例患者术前X线片，于手术前进行伪彩色处理，并经两名以上主治医师进行双盲法诊断，并与原X线诊断和术后病理结果对照。术后病理良性为18例，恶性92例。原钼靶X线术前诊断符合率为69.1％(76/110)，其中良性为10/18，恶性为66/92，伪彩色处理后术前诊断符合率为82.7％(92/110，其中良性为13/18，恶性为79/92)χ2=24.82，P<0.01（表5）。表5110例伪彩色处理前瞻性研究结果X线伪彩色合计符合不符合符合72476不符合191534合计9119110χ2=24.82P<0.012.5乳腺癌早诊的研究

对可查到X线片的T0乳腺癌39例和隐匿性乳腺癌12例的X线片进行处理，处理前T0癌仅6例确诊，隐匿性乳腺癌1例确诊，而处理后的确诊例数分别为14例和4例，使T0癌及隐性乳腺癌的诊断率大大提高（表6）。表6T0和隐性乳腺癌伪彩色处理情况处理前处理后T0隐性合计％T0隐性合计％阴性2573262.7831121.6可疑841223.51752243.1阳性61713.71441835.3合计391251100.0391251100.03讨论

大量临床经验表明，随着乳腺实质密度的增高，发现小癌种的机会越小[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线误诊[2]。另外，35岁以下妇女的X线检查，密度高的乳腺占一半左右[3]，X线显影困难。由此看来，有不少病例因X线无法显像病变情况而成为漏诊病例。提出乳腺X线分型的Wolfe[4]认为密实性乳腺好发乳腺癌。我们研究中的第三组假阴性和假阳性患者的X线片多属此类，而这些X线片实际上蕴含着一些肉眼观察难以确定的微细信息，经计算机像处理后方可显示出来。第三组患者X线处理结果显示：半数以上的漏诊患者可以确定诊断，而纤维腺瘤造成的误诊几乎可以避免。

人眼对黑白灰度等级辨别能力有限，最多不超过几十级，而计算机则可辨别256个灰度等级。另外，人眼对色彩辨别能力较强，能分辨几千种色彩，远远大于对黑白灰度的辨别能力。因此，借助于计算机对X线片进行像处理，可使原X线片中所含细微信息明显化，利于观察和诊断。

伪彩色处理中我们发现，有的患者的各位置X线片上均显示明显的病变像，而有的仅在一种位置的X线片上显示病变。Otto[1]等发现20％的癌肿不能在内外位片上显示，19％的不能在上下位片中显示。故我们认为在行伪彩色处理时，应对各位置X线片均行处理，以免遗漏本可发现的病变。

Mekenna[5]总结近来的报告认为原位癌和T0乳腺癌X线检查出现率在25％左右。我院77例T0乳腺癌中，27例摄片患者诊断为癌的7例（25.93％）[6]，与之相似。Beute[7]报道，小叶原位癌X线检查44％(32/73)是正常的。隐性乳腺癌的诊断和在乳腺内寻找原发癌灶常常是较为棘手的问题。我院1988年4月～1994年2月收治的20例隐性乳腺癌中，钼靶X线可疑乳腺癌5例，结构不良3例，导管增粗1例[8]。以上可看出常规钼靶X线诊断T0和隐性乳腺癌较为困难，本研究第5组结果表明，伪彩色处理在T0癌和隐性乳腺癌的诊断上有着良好的实际应用价值，51例中，经处理后18例（35.3％）可确诊，22例（43.1％）有可疑征像出现，值得深入研究探讨。

值得一提的是，T0乳腺癌的X线诊断多数是靠X线上显示的微小钙化影。而伪彩色处理后纠正诊断的常常不是原X线片显示微小钙化者，故如将钼靶X线与伪彩色处理的优势合并，则诊断率还能进一步提高。

另外本研究中还发现有5例患者X线诊断假阴性，几年前也曾摄片，也为阴性结果，经像处理后，发现几年前的X线片，即可显示出较典型的恶性征像，这也证实了像处理对乳腺癌早诊具有重要意义。作者单位：天津医科大学附属肿瘤医院乳腺科（天津市300060）参考文献

1VonH.OttoVH,Karhoff.E.小乳腺癌的X线诊断.放射学实践,1988;3(1):23～28

2胡煜升,周燕发.乳腺肿瘤误诊原因的分析.临床放射学杂志,1989;8(5.6):311

3ParedesES,MarstellerLP,EdenBB.