Studie zur klinischen Wertigkeit des CAD-Systems in der digitalen Vollfeldmammographie in Abhängigkeit von der Erfahrung des Befunders
Computer-assisted Diagnosis in Full-field Digital Mammography-Results in Dependence of Readers Experiences
by Besim Cetin Angic
Date of Examination:2010-11-22
Date of issue:2010-10-21
Advisor:Prof. Dr. Silvia Obenauer
Referee:Prof. Dr. Reinhard Hilgers
Referee:Prof. Dr. Patricia Virsik-Köpp
Persistent Address:
http://dx.doi.org/10.53846/goediss-861
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Description:Dissertation
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Abstract
English
The object of this study was to assess the clinical usefulness of computer-assisted diagnosis (CAD) in the interpretation of early-research, benign and malignant mammograms in dependence on readers experience with CAD. CAD was applied on digital mammograms of 303 patients who were divided into three groups: early-research (n = 103), benign (n = 102) and malignant group (n = 98). Mammograms were analyzed by three readers with different experience in evaluating mammograms (medical student, an assistant and an attending physician specifically trained in mammography). All images were presented accidentally with and without the influence of CAD and from different patient groups. The mammograms were classified according to BI-RADS classification. To evaluate readers sensitivity and specificity with and without the application of the CAD system, ROC analysis and the corresponding area under the curve (AUC) were evaluated for each reader. Afterwards significant differenc! es of the accuracy according to readers experience and according to the assistance of the CAD system were calculated. All readers have an account of accuracy by using CAD in both patient groups. The highest benefit has the student (10% increase of the AUC) followed by the resident (4%) and at least followed by the mammography fellow (3%). There are significant varieties of the accuracy in addiction to the readers experience and to the examination method with and without CAD system. Patient group has not a significant influence to the elevation of accuracy by using the CAD. All three readers have nearly the same increase of AUC in the examinations of malignant and early-research group summarized and of the malignant group only. Finally, the increase of accuracy depends on the readers experience. For all patient groups CAD-application causes a steeply increase of the ROC curve and consequently a gain of sensitivity.
Keywords: breast cancer; breast imaging; computer-assisted diagnosis; digital imaging; ROC-analysis
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Das Ziel dieser Arbeit war es, zu evaluieren, welchen Einfluss die Anwendung des computerassistierten Diagnosesystems, der Ausbildungsstand der Befunder und das jeweilige Patientenkollektiv auf die Befundungszeit, Trefferquote und Anzahl der falsch-positiven sowie falsch-negativen Markierungen von Mammographieaufnahmen haben. Das Patientenkollektiv bestand drei Evaluationsgruppen: 1) Früherkennungsgruppe: 103, 2) Benignengruppe: 102, 3) Malignengruppe: 98. Ein Assistenzarzt mit fortgeschrittenem Ausbildungsstand, ein Student und ein Facharzt mit Spezialkenntnissen in der Mammographie haben die einzelnen Mammographieaufnahmen in zufälliger Reihenfolge und ohne die Kenntnisse der jeweiligen Patientengruppe oder Vorbefunde, mit und ohne CAD Unterstützung ausgewertet. Die Aufnahmen wurden nach dem gängigen Standard der Breast Imaging Reporting and Data System (BI-RADS) des American College of Radiology (ACR) I bis V klassifiziert. Um die Sensitivität und Spezifität der drei Befunder mit und ohne CAD-System zu bewerten, wurde unter Berücksichtigung der Befundungszeiten, Untersuchererfahrung und der Tumormanifestation für jeden einzelnen Befunder eine ROC Analyse mit der entsprechenden Fläche unter der Kurve AUC (AUC = area under the curve) erstellt. Anchließend wurde die entsprechenden Accuracies statistisch ermittelt und verglichen. Alle drei Befunder hatten in beiden Gruppen einen Anstieg der AUC, wenn sie das CAD-System einsetzen. Den höchsten Nutzen unter dem Einsatz des CAD-Systems hat der Student (10% Zunahme), gefolgt vom Assistenzarzt (4%) und schließlich vom Facharzt (3%). Der Einsatz der CAD-Technik korreliert mit der jeweiligen Befundererfahrung. Die Interaktion Methode*Befunder zeigt keinen signifikanten Unterrschied. Im Vergleich dazu liefert der p-Wert bei der Malignen- und bei der Benignengruppe signifikante Wechselwirkung zwischen den Erfahrungswerten der drei Befunder sowie dem Einsatz der CAD-Technik. Die Erfahrung des Befunders spielt die größte Rolle in der Befundung von Mammographie-Aufnahmen. Allerdings zeigt die Studie, dass unabhängig von der Erfahrung des Befunders ein Benefit in der Klassifikation der Mammographien anhand BI-RADS durch den Einsatz des CAD-Systems festzustellen ist. Derzeit kann das CAD-System die Doppelbefundung (double-reading) durch einen 2. Radiologen nicht ersetzen.
Schlagwörter: Mammographie; Mammakarzinom; digitale Vollfeldmammographie; BI-RADS; CAD-System; computer assistierte Diagnose