경직장 전립선 초음파 데이터의 에너지 기반 특성을 활용한 전립선암 분류

Abstract

전립선암을 진단하기 위해서 다양한 기본검사와 선별검사가 이루어진다. 기본검사로는 경직장초음파(Transrectal ultrasound , 이하 TRUS) 검사가 있고, 선별검사로는 전립선특이항원(prostate specific antigen, 이하 PSA), 직장수지검사(digital rectal examination, 이하 DRE)가 있으며 최근에는 다중 파라미터 자기공명영상(mp-MRI)와 같은 정밀한 검사가 있으며 확진을 위해서는 경직장초음파유도하 전립선 생검(TRUS guided biopsy)을 시행한다. 경직장초음파는 전립선 크기 측정에 한정되며 전립선특이항원과 직장수지검사는 선별검사로써 정확도가 떨어진다. 또한 mp-MRI는 환자에게 부담되는 비용이 높고 경직장 초음파유도하 전립선 생검의 경우 직장을 통해 시술하기 때문에 합병증이 유발될 수 있어 환자에게 신체적인 부담이 크다. 본 논문에서는 위와 같은 기존 방식들의 문제점을 개선하기 위해 경직장초음파 데이터를 2차원 이산 웨이블릿 패킷 변환을 통해 이미지를 변환하고 서포트 벡터머신(Support vector machine, 이하 SVM)을 통해 전립선암 유무 예측의 정확도를 측정하였다. 2차원 이산 웨이블릿 패킷 변환은 주로 산업계의 분류 고장 모델로 사용되는 방법이기 때문에 영상 데이터인 경직장초음파를 통해 암의 여부를 분류하기 위해서는 데이터전처리 과정이 중요하다. 초기 실험 결과 상 데이터전처리 전에는 74.27%의 전립선 암 유무 예측 정확도를 보여 정확도를 높이기 위한 전처리를 시행하였다. 본 연구를 통해 현재 기본검사로써만 사용되는 경직장초음파를 전립선암 스크리닝 검사로 사용할 수 있도록 정확도를 높이고자 본 연구를 진행하였다. |Various basic and screening tests are performed to diagnose prostate cancer. Basic tests include transrectal ultrasound(TRUS), screening tests include prostate specific antigen(PSA), and digital rectal examination(DRE), Recently, there are precise tests such as multiparameter magnetic resonance imaging (mp-MRI), and for confirmation, TRUS guided biopsies are performed under rigid intestinal ultrasound. TRUS is limited to prostate size measurements, and PSA and DRE are less accurate as screening tests. In addition, mp-MRI is expensive for patients and since TRUS biopsy is treated through anus, complications can be caused, which puts a heavy physical burden on patients. In this study, to improve the problems of the existing methods, TRUS data is converted through two-dimensional discrete wavelet packet transform and a support vector machine (svm) was tested with 74.27% accuracy before data pre-processing. This study was conducted to increase the accuracy so that transrectal ultrasound, which is currently used only as a basic test, can be used as a prostate cancer screening test.