译者：Alexander Zhao
本文介绍了利用机器学习实现胸部CT扫描图像自动判读的任务，这对我来说是一个有趣的课题，因为它是我博士论文研究的重点。这篇文章的主要参考资料是我最近的预印本 “Machine-Learning-Based Multiple Abnormality Prediction with Large-Scale Chest Computed Tomography Volumes.”
CT扫描图像是一种大体积图像，大小约为512×512×1000灰度像素，用于描绘心脏、肺和胸部的其他解剖结构。胸部CT扫描图像用于诊断和治疗多种疾病，包括癌症、感染和骨折。这篇文章讨论了如何获得CT图像，如何对CT图像进行判读，以及为什么CT图像的自动判读具有挑战性，最后，我们将介绍如何使用机器学习来实现CT图像的自动判读任务。
什么是CT扫描图像
胸部CT用于显示胸部，包括左肺、右肺、气道、心脏和大血管：
有关胸部解剖学的更详细概述，请参阅本文。
因为胸部CT扫描是一种三维图像，所以会在三个不同的解剖学平面上分辨观察，这三种解剖学平面分别是冠状面、横断面与矢状面。
i下面是一个横断面CT图像的例子：
下面是另一个横断面CT图像的例子：
想要了解同一张CT扫描图像在三个解剖学平面上的不同视图，请参阅本文，它含有一张可以滚动查看的健康人的高分辨率胸部CT图像。
CT图像是怎么获得的？
下图显示的是CT扫描仪，它是一个甜甜圈形状的仪器：
病人躺在桌子上，通过CT扫描仪的“甜甜圈孔”移动。以下是CT扫描仪的内部结构：
CT扫描是基于X射线的。然而，CT不同于“投影X射线”，因为CT是3D的，而投影X射线是2D的（关于自动投影X射线请参阅本文）。
CT扫描仪的X射线源将X射线束（如上图红色所示）通过患者的身体发送到探测器上。当患者通过中心孔时，整个放射源/探测器设备围绕患者旋转，因此可以在三维空间的多个点上测量患者身体的辐射密度。
最后，CT扫描图像使用Hounsfield单位对患者体内数百万个点的放射密度进行编码，其中空气显示为黑色，骨骼显示为白色。中等密度的组织呈灰色。
放射科医生如何判读CT扫描？
CT扫描是一种常见的影像学检查形式，对许多疾病的诊断和治疗非常有用。放射科医生是判读医学放射图像并撰写诊断报告的医生，这些报告供其他医生在患者的护理中使用。
当一个放射科医生需要判读一张CT扫描图像时，他会做两件事。首先，放射科医生必须确定出现了哪些异常，例如肺炎、肺不张、心脏肿大、结节、肿块、胸腔积液等。接下来，放射科医生必须在他们的描述中指定出现异常的位置。病灶位置在医学上往往非常重要——例如，不同类型的肺癌往往位于不同的位置。下表总结了放射科医生的任务：
CT报告示例
以下是美国国家诊断成像中心的胸部CT报告示例，其中文本是从本份公开报告中复制的：
EXAM: CTA CHEST W W/O CONTRAST
CLINICAL HISTORY: SOB, dyspnea, R/O PE, ILD, possible occupational lung disease
INDICATIONS: 49 year-old patient with shortness of breath. Possible PE. Possible occupational lung disease.
PROCEDURE: Consecutive axial slices were obtained without and with intravenous contrast. Bolus thin slices were performed through the pulmonary arteries.
The pulmonary trunk shows no evidence for thrombus or embolus. There is no evidence for a saddle embolus. The right and left main pulmonary arteries appear unremarkable. The first and second order pulmonary branches bilaterally do not show evidence for embolus. The axillary regions show no adenopathy. The mediastinum and hilar regions show no masses or adenopathy. The included upper abdomen shows splenic calcification which could indicate remote granulomatous disease. There is some focal renal cortical thickening on the right where there may be prior scarring. There is no evidence for pulmonary parenchymal interstitial lung disease. On image 2 series 4 in the left lower lung there is a 3 mm nodule. This could be followed with surveillance CT in 12 months if there is further concern. There is also a small similar nodule on the same series image 49 on the left. There are no infiltrates or effusions. There is no acute bony abnormality seen.
IMPRESSION: No evidence for pulmonary embolic disease. Some small lung nodules on the left could be followed at 12 months with a CT if there is sufficient concern. No evidence for interstitial lung disease.
