Komputerowe metody detekcji nowotworów piersi w zdjęciach mammograficznych

• Autorzy: Dzwinel W. , Boryczko K. , Arodź T. , Kurdziel M.

Warianty tytułu

EN

Computer-based methods for breast cancer detection in mammograms

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Rozpoznawanie obrazów medycznych stanowi jedno z istotnych zastosowań technik informatycznych w medycynie. Przykładem problemu z tej dziedziny jest komputerowe wspomaganie wykrywania nowotworów piersi na zdjęciach rentgenowskich. W niniejszym artykule przedstawiamy rezultaty prac nad komputerowymi metodami wspomagania diagnozy nowotworów piersi. Prowadzone przez nas prace skupiają się na dwóch podejściach do wykrywania znaczników raka piersi w mammogramach. Pierwsze podejście opiera się na stworzeniu filtru wrażliwego na mikrozwapnienia, a następnie konstrukcji metody łączenia ich w skupiska niosące informację diagnostyczną. Następnie obraz poddawany jest wyostrzaniu z użyciem transformaty falkowej. Tak przetworzone zdjęcia zostały przeanalizowane przez czterech doświadczonych radiologów. Analiza wykazała użyteczność systemu dla pewnych typów piersi oraz rodzajów skupisk mikrozwapnień. Alternatywą dla zarysowanego wyżej sposobu analizy zdjęć rentgenowskich piersi jest zastosowanie metod uczenia maszynowego do detekcji mikrozwapnień lub zacienień. Celem tego typu algorytmów jest klasyfikacja regionów mammogramu pod kątem obecności markerów raka. W niniejszym artykule prezentujemy rezultaty analizy tego podejścia z wykorzystaniem dwóch metod klasyfikacji: AdaBoost oraz SVM. Najlepsze wyniki zostały uzyskane przez klasyfikator AdaBoost. Pozwala on na wykrywanie zacienień w mammogramach z czułością i specyficznością wynoszącą około 90%. Skuteczność metod uczenia maszynowego silnie zależy od cech użytych do reprezentacji danych wejściowych. Szczególnie istotne znaczenie ma tu redukcja liczby cech tak, by tylko te, które niosą najwięcej informacji, były używane w klasyfikacji. W niniejszym artykule przedstawiamy wyniki selekcji cech na potrzeby klasyfikacji regionów mammogramów przy użyciu nowatorskiego algorytmu klasteryzacji.

EN

Medical image analysis is one of the most important applications of computer science in medicine. Computer-aided support for breast cancer detection in mammograms is one of the examples of such an approach. In this paper, we present the results of our efforts aimed at creating algorithmic methods for supporting the breast cancer diagnosis. Our work focuses on two approaches to detection of cancer markers in breast images. In the first approach, we have created a dedicated filter, which accentuates the appearance of the microcalcifications. Then, we have constructed a method for partitioning the detected microcalcifications into clusters of diagnostic importance. Next, the images are subject to wavelet transform-based enhancing. Mammograms treated by such a system were analysed by four experienced radiologists. Their analysis showed that the system indeed improves the diagnosis of breast cancer. An alternative to the approach presented above is to use a group of machine learning methods to distinguish between abnormal lesions and normal tissue. In this paper we present the evaluation of two classifiers applied to this task, the AdaBoost and the SVM. The best results, achieved by the AdaBoost method, allow for recognition of masses in mammograms with sensitivity and specificity of ca. 90%. The success of the machine learning methods depends strongly on the features used for representing the input data. Particularly important is the reduction of the number of features, so that only the most informative ones are used in classification. In this paper we show results of features selection, for classification of mammogram regions, using a novel clustering algorithm.

Słowa kluczowe

PL

analiza mammografów; filtracja; wyostrzanie zdjęć metodą Falkową; klasyfikacja obrazów

EN

mammogram analysis; filtering; wavelet-based image enhancing; image classification

• Wydawca: Uniwersytet Jagielloński - Collegium Medicum ; Index Copernicus Sp. z o.o.
• Czasopismo: Bio-Algorithms and Med-Systems
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 1, no. 1/2
• Strony: 287--290
• Opis fizyczny: Bibliogr. 4 poz., rys.

Twórcy

autor

Dzwinel W.

• Katedra Informatyki Akademii Górniczo-Hutniczej, Kraków

autor

Boryczko K.

• Katedra Informatyki Akademii Górniczo-Hutniczej, Kraków

autor

Arodź T.

• Katedra Informatyki Akademii Górniczo-Hutniczej, Kraków

autor

Kurdziel M.

• Katedra Informatyki Akademii Górniczo-Hutniczej, Kraków

Bibliografia

• 1. Arodź T., Kurdziel M., Popiela T. J., Sevre E. O. D., Yuen D. A.: A 3D Visualization System for Computer-Aided Mammogram Analysis, University of Minnesota, Research Report UMSI 2004/181. Wysłano do Computer Methods and Programs in Biomedicine, Elsevier.
• 2. Arodź T., Kurdziel M., Sevre E. O. D., Yuen D. A.: Pattern Recognition Techniques for Automatic Detection of Suspicious-looking Anomalies in Mammograms. University of Minnesota, Research Report UMSI 2004/16. Computer Methods and Programs in Biomedicine, Elsevier, 2005 (w druku).
• 3. Boryczko K., Kurdziel M.: Recognition of Subtle Microcalcifications in High-Resolution Mammograms, [w]: Proc. IV International Conference on Computer Recognition Systems, CORES 2005, Advances in Soft Computing, Springer, 2005 (w druku).
• 4. Popiela T. J., Urbanik A., Arodź T., Kurdziel M.: Computeraid system for the detection of clustered microcalcifications in digital mammography, Abstract in XXXVII Polish Congress of Radiology, 2004.