МАТЕМАТИЧНА ДІАГНОСТИКА УЛЬТРАЗВУКОВИХ ЗОБРАЖЕНЬ
Орлов В.Е., Шило В.Т., Гвоздяк М.М., Романов А.В., Шуляренко В.А., Морозов О.Б., Беженар А.П., Ріполовська О.В.
Вступ. Якісне зображення ультразвукового (УЗ) сканування на екрані утворюється внаслідок застосування складних математичних алгоритмів обробки ультразвукових хвиль, що формують зображення. Доцільно також проводити математичну обробку кінцевих зображень, ціленаправлено створюючи відповідний статистичний апарат. Колективом математиків Інституту онкології АН України під керівництвом професора В.Е.Орлова запатентований математичний апарат обробки діагностичних зображень у онкологічних хворих з матковою патологією.
Мета. Провести апробування запропонованого математичного апарату для диференціальної діагностики у хворих з патологією печінки, а в подальшому і захворювань шлунково-кишкового тракту.
Метод. Програма працює з графічними файлами bmp і jpg, планується впровадження конвекторів інших графічних форматів, включаючи DICOM. Програма містить основні фільтри, що дозволяє проводити попередню фільтрацію зображень. З допомогою програм “Навігація “ здійснюється вибір палітри, яка надає числовому значенню відповідний колір. Можливо проводити відповідну обробку і при використанні різних способів контрастування зображення, здійснювати поворот матриці кадру, аналізувати криві розподілу кольору пікселів впродовж лінії профілю, виділяти зони інтересу різними методами. Здійснивши обчислення, результати видаються в графічній формі розподілу яскравості пікселів в окреслених зонах інтересу . Можно масштабувати зображення, зберігати результати, формувати протокол дослідження зображень на диску та виводити їх на друк.
Лікарем для діагностики вибираються дільниці органу на екрані. Останні складаються із трьох частин: власне “Зони інтересу “, лінійки серії зображень та панель управління з трьома закладками: прямокутна, еліпс, та довільна з використанням напівавтомату окреслення по крапкам, вибраних маркером. Здійснюється побудова контуру на підставі сплайн інтерполяції. “Зона інтересу“, “Яскравості “, “Градієнт “, “Ширина піка “, “Дисперсія “ здійснюють побудову кривої на підставі пошуку мінімальної яскравості пікселів, мінімальної частоти коливань яскравості пікселів і максимальної дисперсії розподілу яскравості сплайн-пікселів впродовж променю, який виходить із центру зони інтересу. Кнопка “Обрахунок“ запускає модуль обрахунків нелінійних побудов “Зони інтересу“. Диференційна діагностика вогнищевої патології побудована на оцінці асиметрії та іррегулярності контуру. Всі результати обрахунків подаються в вигляді коефіцієнтів гетерогенності (математичний зміст, а не ультразвуковий) , який вираховується за допомогою модифікованого коефіцієнта r просторової автокореляції за Кораном (величина зворотна коефіціенту кореляції).
На першому етапі апробована програма для проведення диференціальної діагностики найбільш типових захворювань печінки. Це веріфіковані випадки нормального зображення печінки. Клінічні ознаки інфільтрату печінки та абсцесу, простих кіст, наявність метастазування, гемангіом, прояви хронічного гепатиту та персистуючого гепатиту. Первинні зображення порівнювались з послідуючими УЗ зображеннями під час лікування
Провірялись на нормальність розподілу ультразвукові зображення за допомогою різних статистичних тестів, що закладені в програмі Statistika 5.0. При відсутності нормальності розподілу в подальшому використовуються непараметричні критерії та U-тест.
Результати обстеження. Присутність вогнищевої патології сприяє збільшенню асиметрії та зменшенню гетерогенності зображення (математичний критерій). Гетерогенність паренхіми печінки здорових людей вища, ніж у хворих з вогнищевими включеннями. При адекватному лікуванні параметр асиметрії зменшувався та збільшувалась математична гетерогенність. Це дає підстави вважати, що запропонований математичний апарат має високу діагностичну чутливість.