Fisica e Medicina: i sistemi Cad

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Con questo articolo inizia la rubrica scientifica di Lsdmagazine curata dall’esperto Andrea Massafra se avete domande o suggerimenti su questo argomento potete inviarle a: redazione@lsdmagazine.com ed il nostro collaboratore risponderà il prima possibile.

A causa dello scarso contrasto spesso esistente nelle immagini diagnostiche tra tessuti sani e patologici e la similarità delle loro caratteristiche anatomico-morfologiche, risulta talvolta difficoltosa una corretta classificazione dei tessuti in lesioni tumorali e normali strutture anatomiche. Se a ciò si aggiunge la complessità di lettura di un’immagine radiografica ed una diagnostica soggettiva, l’utilizzo di un sistema automatizzato per la rivelazione di strutture patologiche diventa di notevole importanza. In particolare, l’utilità di un sistema computerizzato si evidenzia ancor più quando vengono trattate immagini multislice (fette) provenienti da una tomografia assiale computerizzata (Tac). Al fine di ottenere informazioni dettagliate di una specifica sezione del corpo umano, è necessario investire tale zona con un fascio di raggi X da più angolazioni. Ogni parte del corpo investita, interagisce con la luce X in modi differenti, dipendentemente dalla sua densità. L’esame diagnostico restituisce un elevato numero di immagini radiografiche in toni di grigio. Se ad esempio si considera una Tac polmonare il numero di slice si aggira intorno a 300. Pertanto, il radiologo incaricato del responso clinico, è portato allo studio minuzioso di ogni slice (in toni di grigio) dell’ordine della decina di centimetro (le dimensioni di una sezione polmonare), per cercare di identificare formazioni neoplastiche dell’ordine del millimetro (dimensioni di un nodulo). In questo contesto si inserisce un software Cad. Esso può rivestire un ruolo ausiliario, ma fondamentale, in programmi di screening di massa, sia come primo lettore delle immagini diagnostiche, con lo scopo di presentare al medico le immagini secondo una priorità stabilita da un’evidenza di patologia, sia come secondo lettore, nella tradizionale pratica clinica, al fine di fornire al medico un utile supporto diagnostico per la definizione di una diagnosi più accurata.

Ma come funziona un sistema Cad? Cad è l’acronimo di Computer Assisted Detection ed è un sistema di pattern recognition (un riconoscitore di schemi) che in ambito medico viene utilizzato come ausilio diagnostico. Un software Cad riceve in input uno o più file contenenti il risultato di una Tac; il file viene poi processato, in maniera più o meno automatizzata, estrapolando una lista di regioni potenzialmente patologiche che vengono poi analizzate da un opportuno sistema di classificazione e distinte dai falsi positivi .
Rispetto alle tecniche classiche i suoi vantaggi sono evidenti; tra questi c’è la possibilità di modificare l’immagine in seguito al prelievo delle informazioni in forma digitale. Questo permette di applicare fasi di image processing, quali filtraggi opportuni e aumenti del contrasto e luminosità, per migliorare l’immagine in maniera assolutamente automatica.
Il concomitante sviluppo della ricerca scientifica sulla patogenesi e terapia del cancro e delle metodiche di imaging, ha portato ad una crescente consapevolezza del ruolo chiave del radiologo nell’approccio multidisciplinare al paziente oncologico: il ruolo di un sistema Cad è quello di fornire uno strumento di supporto a tale lavoro. Nei programmi periodici di screening, infatti, il radiologo si trova ad operare su un largo ammontare di immagini, la maggior parte delle quali corrispondente a pazienti non patologici. Mediante l’ausilio di sistemi automatici di analisi delle immagini, il software Cad darebbe maggiore priorità sulle scansioni che evidenziano potenziali patologie, con il vantaggio di esaminare per primi i pazienti che probabilmente hanno più bisogno di un intervento precoce, diminuendo anche i tempi di diagnosi. Inoltre, nella tradizionale pratica clinica, i sistemi computazionali di ausilio diagnostico possono fornire al radiologo una "seconda opinione" nella rivelazione di lesioni, assolvendo alla funzione, quindi, di supportare il medico nella normale procedure di diagnosi radiografica.