Введение к работе
Аюуальность проблемы
Современные технологии диагностики и лечения в системе здравоохранения представляют дополнительные требования к уровню сбора, хранения, передачи и представления медицинских данных. В значительной степени это относится к рентгенологии, которая составляет одну из ведущих ветвей современной лучевой диагностики. Современная рентгенология на мировом уровне представлена главным образом цифровыми технологиями. Это касается как первично цифровых методов, к которым относится цифровая рентгенография, цифровая флюорография, компьютерная томография, оцифровка изображений после их получения на экране РЭОПа или ПЗС-матрицы. Однако из-за ограниченного числа цифровых рентгеновских аппаратов, находящихся в настоящее время в России, получает распространение оцифровка полученных аналоговых рентгенограмм на рентгеновской пленке, с этой целью используют специальные сканеры, позволяющие преобразовать аналоговые пленочные изображения в цифровую форму для дальнейшей компьютерной обработки. Таким образом повышается диагностическая эффективность всего рентгенологического исследования в целом. Удобство работы с цифровыми изображениями очевидны и являются общепризнанными.
Первые отечественные публикации о преимуществах оцифровки рентгенограмм были посвящены обработке рентгенологических изображений с использованием аналоговой ЭВМ (Шехтер А.И., 1986; Амосов И.С. и др., 1986).
В настоящее время в лучевой диагностике возникли и стремительно развиваются новые информационные технологии, основанные на цифровых принципах обработки информации (Антонов О.С. и др., 2001). Это относится к средствам получения лучевых изображений, основанным на высокотехнологичных компьютерных решениях, их представлении оператору и врачу на видеомониторах (Белова И.Б. и др., 1999). Возникли новые компьютерные программы, позволяющие получать диагностические изображения в трехмерной графике, в режиме анимации, модифицировать и получать скрытые и ранее недоступные детальному анализу структуры и функции исследуемых органов (Кармазановский Г.Г., 2008; Bankman I.N. et al., 2000).
Необходимо подчеркнуть, что наличие данных о предыдущих рентгенологических исследованиях в значительной степени увеличивает возможность раннего обнаружения изменений того или иного объекта исследования (органа или «зоны интереса»), что повышает чувствительность и специфичность рентгенологического изображения.
Среди средств электронных способов обработки рентгенограмм наиболее употребительными оказались: широкий «плавающий» диапазон серой шкалы, яркости и контрастности, быстрая инверсия изображения, краевое усиление, сглаживание, обработка направленной гистограммы и гистограммы выбранных площадей (Варшавский Ю.В. и др., 1997; Вейп Ю.А., 2005).
Заслуживают внимания методы качественной и количественной оценки рентгенограмм, что открывает путь к стандартизации получаемых изображений и автоматизации рентгенодиагностического процесса (Буйлов В.М. 2004).
Цифровая рентгенография, получившая сегодня большое распространение в лучевой диагностике, незаменима при диагностике заболеваний легких и средостения. Она также позволяет определить точную локализацию поражения и распространенность процесса (Борисенко А.П., 2007). Поэтому метод компьютерной обработки аналоговых рентгенограмм с дальнейшим их математическим анализом представляется важным. в современной рентгенологии.
Создание оптимальной системы ввода рентгенограмм в компьютер позволит переводить существующие рентгенологические данные в цифровую форму. Это обеспечит систему хранения, поиска и транспортировки медицинских рентгенологических изображений, повысит качество рентгенодиагностики в целом.
Цель исследования:
Целью настоящего исследования явилось повышение эффективности рентгенодиагностики заболеваний органов грудной клетки путем компьютерной обработки полученных рентгенограмм и дальнейшего их математического анализа.
Задачи исследования:
Создать алгоритм адекватного ввода рентгенограмм грудной клетки через сканер в компьютер для их дальнейшего математического анализа.
Разработать информационные технологии обработки и анализа оцифрованных рентгенологических изображений, позволяющие визуализировать и количественно оценить характер очаговых патологических процессов в легочной ткани.
Используя методы компьютерной обработки рентгенологических изображений, повысить их диагностическую информативность в определении выявленных изменений.
На основе принципов доказательной медицины определить и дать сравнительную оценку диагностической эффективности обработанных изображений.
Научная новизна
Впервые на основе рентгенологических методов исследования грудной клетки с использованием современных компьютерных технологий разработана новая методика объективной системой оценки патологических очагов в
легочной ткани, подтвержденная на уровне государственной патентной экспертизы (патент РФ №66175, 2007 г.).
Разработан оригинальный метод компьютерного анализа оцифрованных рентгенограмм, обеспечивающий количественную характеристику патологических образований в легочной ткани и рентгенологических изображений грудной клетки в целом.
С позиции доказательной медицины была определена диагностическая информативность цифровых рентгенограмм и количественная оценка выявленных в них патологических образований в легочной ткани. Доказана высокая диагностическая информативность полученных изображений с применением компьютерных технологий при выявлении патологических изменений в легких.
Практическая значимость работы
Результаты исследования позволяют сформировать новую лучевую диагностическую концепцию, развивающую классический клинико-рентгенологический подход к распознаванию очаговых образований в легочной ткани. Внедрение в аналоговую рентгенологию современных компьютерных технологий и основ математического анализа рентгенологических изображений позволяет получить дополнительную объективную информацию об узелковом образовании в легочной ткани, что открывает новые возможности для повышения эффективности рентгенодиагностики. Основу этой концепции составляет использование современных информационных технологий, расширяющих возможности традиционной рентгенографии.
Внедрение результатов работы
Основные положения диссертации и разработанные методы внедрены и используются при обследовании пациентов в рентгенологическом отделении Клиник Самарского государственного медицинского университета и Муниципальном медицинском учреждении «Городская поликлиника № 3». Ряд положений теоретического и практического характера, сформулированных в диссертации, а также разработанное программное обеспечение для обработки медицинских изображений используются в учебном процессе на кафедре лучевой диагностики и лучевой терапии с курсом медицинской информатики и кафедре фтизиатрии и пульмонологии Самарского государственного медицинского университета.
Апробация работы
Научные результаты и основные положения диссертации представлены в материалах и доложены на: 1-ом Всероссийском конгрессе лучевых диагностов «Радиология 2007» (Москва 2007); 2-ом Всероссийском конгрессе лучевых диагностов «Радиология 2008» (Москва 2008); на Первой межрегиональной научно-практической конференции с международным участием «Актуальные вопросы лучевой диагностики» (Иркутск 2008); на VII научно-практической конференции радиологов Узбекистана «Современные методы медицинской
визуализации и интервенционной радиологии» (Ташкент 2008); на Юбилейной конференции, посвященной 25-летию института последипломного образования СамГМУ, «Актуальные вопросы последипломного образования и здравоохранения» (Самара 2008).
Диссертация апробирована на межкафедральном заседании кафедр лучевой диагностики и лучевой терапии с курсом медицинской информатики, фтизиатрии и пульмонологии ГОУ ВПО «Самарский государственный медицинский университет Росздрава» 20 февраля 2009 г. (протокол № 10).
Основные положения диссертации, выносимые на защиту
Применение разработанных информационных технологий компьютерной обработки оцифрованных рентгенограмм и математический анализ полученных данных о характере очаговых процессов в легочной ткани повышают эффективность рентгенодиагностики очаговых заболеваний легких.
Разработанный метод оцифровки рентгенограмм повышает эффективность рентгенодиагностики заболеваний органов грудной клетки при выявлении очаговых образований в легочной ткани.
Выделенные автором геометрические и топологические признаки поражения легочной ткани позволят повысить эффективность выявления очаговых процессов в легочной ткани.
Компьютерный анализ выявленных образований позволит дать более полную картину об их структуре и характере, что представляется важным для прогнозирования течения заболевания.
Публикации
По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ (в том числе 2 статьи и 1 тезисы в научных журналах и изданиях Перечня ВАК Министерства образования и науки РФ для публикации результатов кандидатских диссертаций). Получен 1 патент РФ на полезную модель №66175(2007).
Объем и структура диссертации
