Descrizione CAD polmonare e interfaccia web per il sito MEGALAB della regione Lazio
Un’applicazione in fase di sperimentazione nel progetto MEGALAB è un sistema computerizzato
per il riconoscimento automatico di noduli polmonari, partendo da immagini TAC acquisite nei
programmi di screening. Il sistema è sviluppato principalmente dal Dipartimento di Fisica “M.
Merlin” dell’Università degli Studi di Bari “Aldo Moro”. Il CAD Polmonare in sperimentazione nel
progetto MEGALAB è un prodotto sviluppato in ambito accademico.
Cos’è un CAD Polmonare?
Questi sistemi computerizzati, denominati CAD (Computer Aided Detection) polmonari elaborano
immagini TAC toraciche, segnalando zone potenzialmente patologiche all’interno del parenchima1)
polmonare.
Utilità di CAD Polmonare?
La principale causa di morte per tumori nei paesi occidentali è dovuta a tumori del polmone. La
sopravvivenza dei pazienti a 5 anni dalla diagnosi della malattia è molto bassa ed è rimasta
pressoché invariata negli ultimi 20 anni. Svariati studi indicano un aumento considerevole del tasso
di sopravvivenza per i pazienti a cui viene diagnosticata la malattia nelle fasi iniziali. I CAD
polmonari possono essere utilizzati dai medici per individuare con maggior precisione i noduli
polmonari potenzialmente patologici.
Quali sono le potenzialità del CAD Polmonare in MEGALAB?
L’utilizzo del CAD Polmonare nel progetto MEGALAB è finalizzato al supporto all’attività di
refertazione e diagnosi del radiologo.
Nel caso della diagnosi precoce il CAD può essere adoperato come primo lettore, fornendo al
radiologo delle indicazioni preliminari su regioni sospette da esaminare con alta priorità. In tal
modo il radiologo può osservare inizialmente solo le zone della TAC segnalate come a rischio dal
CAD.
Nei programmi di screening di massa2) un radiologo impiega in media 30-40 minuti per visionare
completamente una TAC e può osservarne un numero limitato al giorno. Pertanto, nel caso di un
numero elevato di TAC, si potrebbe accumulare un tempo troppo lungo tra l’effettuazione
dell’esame e la sua refertazione, rendendo in qualche caso vano il discorso di diagnosi precoce.
Il CAD può essere utilizzato anche come “secondo lettore”, ovvero utilizzato come affiancamento
nella refertazione del radiologo. In questo caso il radiologo va a osservare quelle zone individuate
come sospette in modo automatico dal CAD, ma passate inosservate a lui. Ciò può aumentare
l’efficienza nella rivelazione dei noduli da parte del radiologo stesso3).
Come funziona il CAD Polmonare in MEGALAB?
L’applicazione di CAD Polmonare in MEGALAB è in grado di analizzare sia le TAC a bassa
dose4), tipiche degli screening di massa, che quelle effettuate di routine negli studi clinici.
Il funzionamento del CAD si articola nei seguenti passi5):
1. ricostruzione del parenchima polmonare nell’interno dell’immagine in 3 dimensioni della
TAC;
2. ricerca all’interno del parenchima polmonare delle zone a rischio (regioni di interesse);
3. estrazioni delle caratteristiche (o features) dalle regioni di interesse;
4. riduzione dei falsi positivi;
5. classificazione dei candidati noduli.
Lo schema di funzionamento del CAD Polmonare è riportato in fig.1.
Figura 1: Schema di funzionamento del CAD Polmonare in MEGALAB.
Come si può utilizzare il CAD Polmonare nell’infrastruttura MEGALAB?
L’utilizzo del sistema CAD in MEGALAB avviene attraverso un’interfaccia web (fig.2): è pertanto
possibile visualizzare e diagnosticare via internet delle immagini TAC acquisite e memorizzate in
qualsiasi computer collegato alla rete MEGALAB. Per accedere all’interfaccia web è necessario
autenticarsi (fig.3). A seconda dei permessi concessi all’utente, per egli è possibile selezionare da
un elenco (fig.4) la TAC da diagnosticare o per la quale visualizzare i referti rilasciati da altri
radiologi e quello effettuato dal sistema CAD (fig.6). Il radiologo può inoltre inserire delle nuove
refertazioni (fig.7).
Il sistema è estremamente versatile: le immagini TAC si possono trovare in una zona
geograficamente distinta da quella dove si trova il radiologo repertante, la potenza di calcolo in un
qualunque punto della rete. Il sistema può essere utilizzato per acquisire più consulti, provenienti da
più radiologi situati in luoghi diversi tra loro, che osservano contemporaneamente la stessa TAC.
Il radiologo può quindi utilizzare il sistema CAD:
a) visionare una TAC come farebbe nello studio di Radiologia;
b) vedere eventuali precedenti annotazioni rilasciate da altri radiologi;
c) richiedere la refertazione del CAD, o visionarla se già avvenuta.
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Figura 2: Interfaccia web del CAD Polmonare in MEGALAB.
Figura 3: Autenticazione per l’accesso all’interfaccia web.
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Figura 4: Elenco delle TAC visionabili dal radiologo.
Figura 5: Selezione della TAC che il radiologo refertante vuole visionare.
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Figura 6: Visualizzazione della TAC e della tabella delle annotazioni effettuate dal CAD in maniera automatica
(primi 3 righi) e da un precedente radiologo (ultimi 4 righi).
Figura 7: Inserimento di una nuova annotazione da parte del radiologo.
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Sviluppi futuri del CAD Polmonare in MEGALAB
L’inserimento dell’applicazione CAD nell’ambito del progetto MEGALAB è stato avviato in via
preliminare nell’ottobre 2008, allo scopo di studiare la portabilità e le potenzialità di utilizzo del
CAD in ambiente GRID, sfruttandone la potenza di calcolo e di memorizzazione distribuita delle
immagini. Poiché il Progetto vede consorziati, tra gli altri, diversi Enti ospedalieri della Regione
Lazio, l’utilizzo dell’applicazione CAD vuole essere propedeutica alla creazione di una rete web di
carattere medico-sanitaria. Il CAD, infatti, ha la caratteristica di poter essere di supporto ai radiologi
sia in fase di screening di massa sia nelle refertazioni di routine. Una valutazione delle potenzialità
nella pratica clinica e dell’efficienza di questo strumento potrà essere valutata soprattutto grazie alla
collaborazione con medici radiologi che possano refertare le stesse TAC analizzate dal CAD, per
poter operare un confronto tra i due referti (test detto in “doppio cieco”).
Note
1) Il parenchima è il tessuto caratteristico, dal punto di vista funzionale e/o strutturale di un organo,
esso è distinto dalle altre componenti: tessuto connettivo, vasi ematici, ecc.
2) Il termine screening indica un protocollo di indagini diagnostiche generalizzate, utilizzate per
identificare una malattia in una popolazione standard, con un rischio medio di malattia, che si
reputa sufficientemente elevato da giustificare la spesa e le risorse per cercarla. Le procedure di
screening prevedono che gli esami medici siano eseguiti a tappeto su tutta la popolazione oppure su
una particolare categoria di soggetti definiti a rischio, anche quelli senza alcun sintomo, indicazione
clinica di malattia o familiarità per malattia.
3) Ad esempio si veda: Das M, Muhlenbruch G, Mahnken AH, Flohr TG, Gundel L, Stanzel S,
Kraus T, Gunther RW, Wildberger JE. Radiology 2006; 241:564-571.
4) Una TAC a bassa dose conferisce ai soggetti una quantità di radiazioni pari a quella di qualche
normale radiografia toracica di routine, ma con una capacità di visualizzazione di dettagli non
ottenibile con le RX toraciche.
5) Il sistema CADLAB è una evoluzione del sistema descritto: R. Bellotti, F. De Carlo, G. Gargano,
S. Tangaro, D. Cascio, E. Catanzariti, P. Cerello, S.C. Cheran, P. Delogu, I. De Mitri, C. Fulcheri,
D. Grosso, A. Retico, S. Squarcia, E. Tommasi, B. Golosio. Medical Physics, 34 (12) (2007).
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