摘要
背景
医学虚拟影像试验（VITMs）依赖于模拟对志愿者进行测试的计算机模拟平台。在VITMs中，模拟软件程序复制影像设备，而患者则由数字体模替代。近年来X射线乳腺影像领域的创新推动了VITM平台的广泛发展，也引发了对适当评估和验证的需求。在此背景下，数字患者通常通过基于先验解剖学假设的数学模型创建，这些模型允许以任意精细的空间分辨率重现大规模的人群变异。另一方面，基于数据的数字体模——源自乳腺的三维图像——具有逼真的形状和腺体组织分布；然而，它们受限于高质量三维乳腺图像的稀缺性以及所使用的临床数据的空间分辨率。这些体模在剂量评估中被广泛采用，但在模拟图像中尚不存在一个普遍采用的逼真度评估标准——这些评估取决于预期的临床任务。
目的
本研究旨在通过客观参数和主观分析，评估采用基于数据的数字乳腺体模生成的用于VITMs的数字乳腺X线摄影（DM）和数字乳腺断层合成（DBT）图像的逼真度。
方法
通过一个开源模拟平台模拟了DM和DBT图像。基于数据的数字乳腺体模队列包括来自一个开放获取数据库的126例病例。主观分析通过四项强制选择测试（2AFC）和视觉分级分析（VGA）进行，涉及四位放射科医生。在2AFC测试中，放射科医生被要求通过将模拟图像中提取的兴趣区域（ROIs）与来自临床图像的第二组进行比较来识别这些区域。VGA基于评分量表评估图像逼真度。客观分析通过评估图像中的β参数进行，该参数表征解剖噪声的幅度。
结果
DM图像中的β参数为2.71 ± 0.40，DBT图像中为3.09 ± 0.28。从DM图像噪声谱的分析来看，由体模体素化引起的伪影明显存在，在较薄的乳腺中尤为突出。在绝大多数情况下，放射科医生能够区分来自模拟数据集的兴趣区域与来自临床数据集的兴趣区域。对模拟图像施加低通滤波器对DBT图像影响甚微；然而，检测模拟图像的敏感度不低于83%。VGA的平均评分承认了一定程度的图像逼真度，同时指出了伪影或不逼真图像区域的存在。
结论
客观评估报告指出，采用基于数据的数字乳腺体模模拟的DM和DBT图像的β参数与临床图像的β参数一致。2AFC测试表明，放射科医生能够区分模拟图像和真实图像。主观分析还允许识别出表征模拟图像的主要特征，包括模拟图像中的体素化伪影、细微结构的缺失以及不逼真的脂肪分布模式。然而，逼真度应根据VITM中研究的具体问题进行验证。
利益冲突声明
作者没有需要披露的相关利益冲突。
