Σύγκριση λογισμικών ραδιομικής ανάλυσης εικόνας.

Abstract

Οι τεχνικές ραδιομικής ανάλυσης (Radiomics) εικόνας έχουν φέρει επανάσταση στην επεξεργασία ιατρικής εικόνας, καθώς έχουν την δυνατότητα εξαγωγής μεγάλου αριθμού χαρακτηριστικών υφής και σχήματος με απώτερο σκοπό, την ακριβή διάγνωση, τμηματοποίηση και κατηγοριοποίηση παθολογικών περιοχών. Ένας από τους παράγοντες που οι τεχνικές ραδιομικής ανάλυσης είναι τόσο διαδεδομένες στις μέρες μας είναι η ραγδαία τεχνολογική ανάπτυξη και ειδικότερα η επεξεργαστική ισχύς. Αυτό μας επιτρέπει τον υπολογισμό πολλών χαρακτηριστικών σε μικρό χρονικό διάστημα. Για αυτό το λόγο, στην βιβλιογραφία έχουν παρουσιαστεί ελεύθερα λογισμικά για τον υπολογισμό των προαναφερθέντων χαρακτηριστικών τα οποία χρησιμοποιούνται ευρέως από την επιστημονική κοινότητα. Πρόσφατα όμως δημοσιεύθηκαν έρευνες που αμφισβητούν την αξιοπιστία των λογισμικών αυτών λόγω της σημαντικής διακύμανσης που παρατηρήθηκε στις τιμές των εξαγόμενων χαρακτηριστικών από διαφορετικά λογισμικά. Με γνώμονα τα παραπάνω, κύριος στόχος της εργασίας αυτής είναι η σύγκριση των πιο διαδεδομένων λογισμικών εξαγωγής ραδιομικών χαρακτηριστικών με σκοπό την εκτίμηση της μεταβλητότητας και επαναληψιμότητας στα χαρακτηριστικά υφής και σχήματος ανάμεσα στις διαφορετικές υλοποιήσεις. Τρία λογισμικά χρησιμοποιήθηκαν στην ανάλυση όπως η βιβλιοθήκη Pyradiomics, το λογισμικό LifeX και το λογισμικό MaZda με κριτήριο τις αναφορές τους στην βιβλιογραφία. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της ανάλυσης τα εξαγόμενα χαρακτηριστικά συμβαδίζουν μεταξύ των λογισμικών Pyradiomics και LifeX, ενώ το λογισμικό MaZda έχει μεγάλες αποκλίσεις.

Radiomics techniques have revolutionized medical image processing, as they have the ability to export large numbers texture and shape characteristics with the ultimate goal, accurate diagnosis, segmentation and categorization of pathological areas. One of the factors that radiomics analysis techniques are so prevalent nowadays is rapid technological development and in particular processing power. This allows calculation of many features in a short time. For this reason, free software has been presented in the literature for calculation of the above features which are widely used from the scientific community. Recently, however, controversial research has been published questioning the reliability of these softwares due to the significant variation that observed in the values of features exported from different software. Based on the above, the main purpose of this work is to compare the most widespread radiomics feature extraction software for evaluation purposes of variability and repeatability in texture and shape characteristics between different implementations. Three software were used in the analysis such as the Pyradiomics library, the LifeX software and MaZda software based on their references in the literature. According to the results of the analysis, the exported characteristics go hand in hand between Pyradiomics and LifeX software, while MaZda software has large deviations.