用深度学习和阈值算法自动检出CT平扫图像中肾结石的可行性研究

(整期优先)网络出版时间:2020-09-08
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摘要目的探索使用级联模型在CT平扫图像中自动检出肾结石的可行性。方法回顾性搜集2018年1月至7月在北京大学第一医院行泌尿系CT平扫并诊断为肾结石的59例患者的临床和影像资料。根据患者CT检查时间将患者图像分为两组:肾脏分割模型训练集(30例)和肾结石检出模型测试集(29例)。建模包括:(1)训练肾脏分割的深度学习模型,采用U-Net神经网络,以dice系数评估肾脏分割算法的性能;(2)在肾脏分割的基础上,用阈值算法和区域生长算法检出所得肾脏区域里的结石;(3)测量肾结石各向径线值(长径、中径和短径)和CT值,并将结果返回到结构化报告。由1名医师记录肾结石位置并手动测量肾结石各向径线值(长径、中径和短径)和CT值作为金标准,计算模型自动检出结石的灵敏度、特异度和准确度,并使用Bland-Altman法分析模型自动测量和医师手工测量结果的一致性。结果测试集29例患者,共11 358层CT图像,58个肾脏纳入研究,其中38个肾脏有结石,共有56个结石,20个肾脏无结石。使用U-Net模型对测试集11 358层CT图像进行分割,平均dice系数为0.96;其中10 945(96.36%)层图像分割效果很好,dice系数≥0.90。以肾脏为单位,模型在测试集中检出结石的灵敏度、准确度、特异度分别为100%(38/38)、100%(38/38)、100%(20/20);以结石为单位,模型检出结石的灵敏度、准确度分别为100%(56/56)、96.6%(56/58)。结论肾结石检出级联算法可以在CT平扫图像中自动检出肾结石,并自动返回到结构化报告中,提高临床工作效率。