發(fā)布時間：2018-03-21 03:13

  本文選題：膠囊內鏡　切入點：OMOM膠囊內鏡相似圖片篩除膠囊內窺鏡自動分析系統(tǒng)歸一化互信息自動調速模式　出處：《南方醫(yī)科大學》2014年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：背景與目的 膠囊內鏡自2001年應用于臨床以來,憑借其方便、無痛、敏感性高等優(yōu)點,目前已成為小腸疾病的一線檢查手段,廣泛用于不明原因消化道出血、克羅恩病、慢性腹痛、慢性腹瀉等疾病的診斷。然而,一例膠囊內鏡檢查將會產生大約50000張圖片,閱讀這些圖片是一個很耗時的工作。據文獻報道,大約需要50-120min。長時間閱片也會使醫(yī)生疲勞,導致漏診等情況發(fā)生。同時由于膠囊內鏡隨機、被動的運動模式,使它并不能保證拍攝到全部的腸粘膜,因此存在漏診的可能。為了解決這個問題,有不少研究希望通過增加拍攝頻率、增加攝像頭、以及制造能主動運動的膠囊機器人來減少漏診的發(fā)生。然而,這樣則會使膠囊內鏡的閱片工作更加耗時。因此,如何減少閱片時間是膠囊內鏡的一個研究熱點。有不少研究建議,可以由有經驗的護士先進行閱片,并挑選出有意義圖片,隨后再由內鏡醫(yī)師進行閱片診斷。這種方法雖然可以在檢出率不受影響的前提下,節(jié)約內鏡醫(yī)師的閱片時間,但是它實質上并沒有解決膠囊內鏡閱片耗時的問題,人工閱片的工作量并未減少。而通過研發(fā)軟件,在軟件幫助下縮短閱片時間,輔助醫(yī)生診斷則是更合適的方法。 近年來越來越多的輔助讀片功能加入到膠囊內鏡的圖像工作站中。以色列Given Imaging公司的Rapid膠囊內鏡系統(tǒng),作為世界范圍內最廣泛使用的系統(tǒng),加入了automatic mode和quickview mode兩種模式。其中automatic mode可以篩除相似的圖片,而quickview mode通過分析圖片的顏色和紋理,選擇最有意義的圖片供醫(yī)生閱片。兩者均能輔助醫(yī)生減少閱片時間。然而這兩個功能的可靠性仍然存在爭議。Olympus公司的Endocapsule系統(tǒng),最近則加入了一些新的輔助讀片功能,如express-view模式,auto-speed-adjusted模式等。Express-view模式可以把相似冗余的圖片篩除,而auto-speed-adjusted模式則可以增加相似冗余的圖片播放速度。 在中國廣泛使用以及在亞洲、歐洲及其他地方大部分國家使用的,中國重慶金山科技集團公司生產的OMOM膠囊內鏡系統(tǒng),它的圖像工作站也含有相似圖片篩除功能,并且含有3個等級。它也可以篩除相似的圖片,從而減少醫(yī)生閱片的時間。然而關于這個功能的可靠性目前尚未有文獻報道。 相似圖片篩除的模式已成為目前膠囊內鏡系統(tǒng)研究、改進、優(yōu)化的一個熱點。但由于此類方法對病例圖片進行了刪減,因此不可避免的有誤刪病變圖片而導致漏診的可能性,使此類方法不能讓每一位閱片醫(yī)生都放心使用。因此設計一種既能減少閱片時間,又能避免客觀上漏診的方法極為必要。 本研究的目的就是,通過與常規(guī)閱片方法比較,評價OMOM膠囊內鏡系統(tǒng)相似圖片篩除功能的敏感性與特異性。并設計一種既能減少閱片時間,又能避免客觀上漏診的新型的膠囊內鏡閱片方法,并對此方法進行初步的臨床應用評價。 方法 1.在2012年4月-2012年7月南方醫(yī)科大學南方醫(yī)院200名連續(xù)的接受OMOM膠囊內鏡檢查的病人中,根據實驗目的,排除未到達結腸、小腸準備不佳,以及數據不全的病人后,納入148例膠囊內鏡病例。在OMOM膠囊內鏡系統(tǒng)中,使用4種閱片方法對這些病例的小腸部分(第一張小腸圖片至第一張結腸圖片)進行回顧性閱片：A.常規(guī)模式進行閱片；B.等級Ⅰ相似圖片篩除模式閱片；C.等級Ⅱ相似圖片篩除模式閱片；D.等級Ⅲ相似圖片篩除模式閱片。每一種方法將會隨機平分給4名有一定經驗而且水平相當的醫(yī)生(閱片經驗均大于100例)進行閱片。然后比較4種模式的閱片時間、發(fā)現病灶的數目以及敏感性、特異性。 2.從2011年1月-2011年12月在南方醫(yī)科大學南方醫(yī)院接受OMOM膠囊內鏡檢查的病例中,隨機選擇29例腸道準備良好,并到達結腸的病例。以系統(tǒng)抽樣的方法在這些病例中抽取相鄰的圖片。由2位膠囊內鏡醫(yī)生對所抽取的相鄰圖片按其相似程度分為高度相似組、中度相似組、低度相似組。統(tǒng)計三組中相鄰圖片的歸一化互信息量。使用ROC曲線探索各組的歸一化互信息量的截斷值。 3.根據各組歸一化互信息量的截斷值,在本課題組研發(fā)的膠囊內窺鏡圖像分析系統(tǒng)的基礎上,利用QT語言構建一種基于相鄰圖片歸一化互信息量的自動調速的膠囊內鏡輔助閱片模式。 4.從2010年1月-2012年1月在南方醫(yī)科大學南方醫(yī)院接受OMOM膠囊內鏡檢查的病例中,選擇81例腸道準備良好,到達結腸,含有典型病變的病例。在本課題組研發(fā)的膠囊內窺鏡圖片分析系統(tǒng)中,使用常規(guī)模式和自動調速模式分別對這些病例進行回顧性閱片。每一種模式將會隨機平分給2名有一定經驗而且水平相當的醫(yī)生(閱片經驗均大于100例)進行閱片。然后比較常規(guī)模式和自動調速模式的閱片時間和病變檢出率。 5.統(tǒng)計學方法：閱片時間用均數(±標準差)表示,敏感性、特異性用百分數(95%可信區(qū)間)表示。我們使用配對t檢驗來比較閱片時間的差異；敏感性和特異性以百分比(95%可信區(qū)間)來表示。對高度相似組、中度相似組,低度相似組的NMI值比較采用Kruskal-Wallis H檢驗。使用Mac Nemar檢驗來測試等級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ與常規(guī)模式敏感性、特異性之間的差異以及自動調速模式與常規(guī)模式檢出率之間的差異。統(tǒng)計學過程將使用SPSS16.0版本(Chicago, Illinois, USA)實現。P0.05認為有統(tǒng)計學差異。 結果 1. OMOM膠囊內鏡相似圖片篩除功能的等級Ⅰ、等級Ⅱ、等級Ⅲ的平均閱片時間均比常規(guī)模式短。其中常規(guī)模式為32.25(±12.40)min,等級Ⅰ為24.90(±10.02)min,等級Ⅱ為20.54(±8.35)min,等級Ⅲ為14.96(±6.93)min。P0.001。 2.參考標準中一共發(fā)現282個病灶,其中常規(guī)模式發(fā)現272(96.5%),等級Ⅰ檢出268(95.3%),等級Ⅱ發(fā)現253(89.7%),等級Ⅲ檢出245(86.9%)。在4種模式中,炎癥、腫物、糜爛的檢出率較低；淋巴濾泡增生和寄生蟲中都取得了100%的檢出率。 3.常規(guī)模式的敏感性、特異性為93.8%,100%；等級工模式的為87.7%,100%；等級Ⅱ模式的為77.8%,98.5%；等級Ⅲ模式的為70%,98.5%。常規(guī)模式與等級Ⅰ模式的敏感性無統(tǒng)計學差異(P=0.073),常規(guī)模式與等級Ⅱ、等級Ⅲ的敏感性有統(tǒng)計學差異(p0.05)。等級Ⅰ,等級Ⅱ,等級Ⅲ與常規(guī)模式的特異性無統(tǒng)計學差異(p0.05)。 4.在29例入選病例的圖片中,一共挑選出1818組相鄰圖片。經過2位內鏡醫(yī)生的分組,其中高度相似組占36.3%,中度相似組占56.6%,低度相似占7.04%。 5.高度相似組、中度相似組、低度相似組的平均歸一化互信息量值分別為0.496±0.026,0.404±0.051,0.315±0.028,三組的平均NMI值有統(tǒng)計學差異(p0.001)。應用ROC曲線法探索高度相似組與非高度相似組,低度相似組與非低度相似組的截斷值,結果顯示以0.4645作為高度相似與非高度相似圖片的截斷值最接近左上角,此時敏感性為0.947,特異性為0.869,敏感性與特異性之和最大；以0.3585作為低度相似與非低度相似圖片的截斷值最接近左上角,此時敏感性為0.938,特異性為0.868,敏感性與特異性之和最大。 6.利用QT語言在膠囊內窺鏡圖片分析系統(tǒng)中成功構建一種基于相鄰圖片歸一化互信息量的自動調速的膠囊內鏡輔助閱片模式。該模式在閱片醫(yī)生選擇的初始速度基礎上根據相鄰圖片的相似度自動調整播放速度,實現高度相似的圖片快速播放,低度相似的圖片慢速播放的功能。該模式的圖像預處理時間4.72±0.89min。 7.常規(guī)模式和自動調速模式的平均閱片時間分別為47.82(±17.43)min,39.22(±14.42)min。自動調速模式的閱片時間比常規(guī)模式的短(p0.001)。 8.常規(guī)模式的病變檢出率為97.5%,自動調速模式的檢出率為96.3%,兩者的檢出率沒有統(tǒng)計學差異(p0.05) 結論 1.OMOM膠囊內鏡相似圖片篩除功能等級Ⅰ能夠有效減少閱片時間,而且敏感性、特異性與常規(guī)模式相仿,因此可以代替常規(guī)閱片模式。而等級Ⅱ和等級Ⅲ,雖然可以減少更多的閱片時間,但其漏診率較高,不推薦使用。 2.高度相似圖片與低度相似圖片在小腸的圖片中分別占36.3%和7.04%。歸一化的互信息量可以作為相鄰圖片相似度的度量方法；基于相鄰圖片歸一化互信息量自動調整播放速度的方法,對圖像的預處理時間短,穩(wěn)定性好,可以應用與臨床。 3.自動調速模式在保留全部圖像數據的基礎上,與常規(guī)閱片模式相比能減少約18%的閱片時間,同時病變檢出率與常規(guī)模式相比無統(tǒng)計學差異,因此是一種安全可靠的輔助閱片模式,在臨床中可以代替常規(guī)模式。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：南方醫(yī)科大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：R574

【參考文獻】

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本文編號：1642006