Спосіб комп’ютерного аналізу ультразвукової текстури цифрових зображень печінки

Реферат: Спосіб комп'ютерного аналізу ультразвукової текстури цифрових зображень печінки, що включає побудову діагностичної зони інтересу, у якому вибирають серію зон в IV, V, VI, VII, VIII та хвостовому сегментах з наступним визначенням у них взаємного коефіцієнта просторової автокореляції та проводять диференційну діагностику на основі їх загальної суми. UA 90422 U (54) СПОСІБ КОМП'ЮТЕРНОГО АНАЛІЗУ УЛЬТРАЗВУКОВОЇ ТЕКСТУРИ ЦИФРОВИХ ЗОБРАЖЕНЬ ПЕЧІНКИ UA 90422 U UA 90422 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до медицини, а саме до ультразвукової діагностики, і може бути використана як додатковий спосіб проведення аналізу цифрових ультразвукових зображень у діагностиці хвороб печінки та низки інших захворювань в медицині та ветеринарії. Відомий спосіб аналізу цифрових ультразвукових зображень печінки, заснований на можливості візуального сприйняття інформації фахівцем з променевої діагностики [1]. Ехографію печінки проводять зазвичай із застосуванням субкостального та/або інтеркостального доступу в реальному масштабі часу. Дослідження печінки проводять під час затримки дихання на вдиху, коли печінка дещо опускається вниз і стає більш доступною для візуалізації. При скануванні в епігастральній ділянці датчик встановлюють на 2 см вліво від передньої серединної лінії, при поперечному - датчик переміщують до пупка. Застосовують також техніку так званого "косого" сканування печінки, коли ультразвуковий датчик розташовують паралельно до правої реберної дуги під кутом 45° у краніальному напрямку. Отримане ультразвукове цифрове зображення печінки умовно здорової людини на основі візуального аналізу характеризується наявністю дрібних, неінтенсивних, відносно далеко розташованих один від одного ехосигналів, у результаті чого між ними залишається ехонегативний простір. Ехосигнали гомогенні за розміром і рівномірно розподілені по всій печінці. Портальні судини простежуються по периферії печінки; ехоструктури їх стінок більш виражені, ніж ехоструктури навколишньої їх паренхіми печінки; печінка має рівний, чіткий контур. При гострих і хронічних гепатитах ехографічне зображення є неспецифічним. Зазвичай визначається збільшення розмірів печінки, закруглення її країв. Ехоструктури переважно нормальні, слабоехогенні. Лише при три малому перебігу захворювання ехоструктура печінки стає "строкатою" з чергуванням ділянок слабкої і високої ехогенності. При цирозі печінки зазвичай розміри печінки збільшені, нерідко за рахунок лівої долі печінки. У термінальній стадії захворювання при переважанні атрофічних процесів розміри органа зменшуються. Характерним є значне закруглення нижнього краю печінки і нерівність її контурів. Ехоструктури печінки істотно посилюється, що пов'язано зі значною перебудовою архітектоніки печінки, характерної для цирозу. При атрофічній стадії кількість і розмір ехосигналів знижуються. Нарешті, важливою візуальною ознакою цирозу є зниження еластичності і звукопровідності печінки. Однак використання такого візуального підходу має певні труднощі: діагностичні можливості обмежені тим, що органи зору людини, за психофізичними законами Вебера-Фехнера та Стівенсона, сприймають зміни в медичних зображеннях лише в логарифмічній прогресії; суттєвою є залежність від досвіду та психоемоційного стану самого лікаря [2]. Точність даного способу діагностики, як правило, не перевищує 70 %. Як найближчий аналог вибрано спосіб діагностики за аналізом ультразвукових цифрових зображень печінки [Патент № 2398513, RU, МПК А61В8/00. Способ определения эхооднородности и степени эхогенности ультразвукового изображения, опубл. 10.09.2010. Бюл. № 25], що включає ультразвукове сканування у В-режимі з візуалізацією на моніторі апарата ультразвукового зображення. Для поліпшення якості діагностування патологій, особливо структурних, виконують аналіз текстури ультразвукових ехограм, який включає сегментацію та класифікацію текстур. Далі здійснюють порівняння двох зон, розташованих на однаковій відстані від датчика досліджуваної і фонової. Для цього на ультразвуковому зображенні виділяють зони інтересу і проводять гістограмний аналіз. Визначення ехооднорідності і ступеня ехогенності виконують на підставі отриманих кількісних статистичних показників. Позитивним у найближчому аналогу є об'єктивізація результатів дослідження на основі кількісного гістограмного аналізу зображень. Недоліком найближчого аналога є те, що при його використанні не враховується взаємне просторове розташування пікселів та їх яскравості один щодо одного, що призводить до неоднозначності та неповноти характеристики текстурних властивостей зображення. Іншим обмеженням діагностичної значимості методу-прототипу є те, що при порівнянні текстур у зонах інтересу одна з них приймається за умовно нормальну, неуражену патологічним процесом. При хронічних процесах у печінці, функціональні та структурні зміни в органах охоплюють в тій чи іншій мірі весь орган. В основу корисної моделі поставлено задачу розробити спосіб комп'ютерного аналізу ультразвукової текстури цифрових зображень печінки шляхом виділення сегментів печінки з наступним визначенням в них коефіцієнта просторової автокореляції яскравості пікселів, що дасть можливість підвищити ефективність диференційної діагностики різних форм гепатитів за даними ультразвукового обстеження печінки. 1 UA 90422 U 5 Поставлена задача вирішується тим, що спосіб комп'ютерного аналізу ультразвукової текстури цифрових зображень печінки, що включає побудову діагностичної зони інтересу, згідно з корисною моделлю, вибирають серію зон в IV, V, VI, VII, VIII та хвостовому сегментах з наступним визначенням у них взаємного коефіцієнта просторової автокореляції та диференційну діагностику проводять на основі їх загальної суми (r ) при таких узагальнених співвідношеннях r для різних стадій захворювання: H норма - r  0 ; Ц H цироз печінки - r  r ; 10 ГГ Ц гострий гепатит - r  r ; хронічний гепатит чи хронічний гепатит у стадії загострення - rXpГ , rXpГ З  rГГ , а диференційну діагностику між хронічним гепатитом (ХрГ) та хронічним гепатитом у стадії загострення (ХрГЗ) здійснюють за значеннями коефіцієнта просторової кореляції r в IV сегменті: 15 r XpГ  r XpГ З , V та VIII сегментах: r XpГ  r XpГ З . Спосіб виконують наступним чином. Отримують ультразвукові цифрові зображення сегментів печінки у В-режимі. Після цифрової фільтрації ультразвукових зображень виділяють зони діагностичного інтересу в IV, V, VI, VII, VIII і хвостовому сегментах печінки з наступним визначенням взаємного коефіцієнта просторової автокореляції за формулою Μорана: n n r n  wij ( xi  x )(x j  x ) i1 j1 i j n 2  n   ( xi  x )     i1  i1 20 n , де  wij j1 i j n - кількість точок зображення; xi - значення інтенсивності i-ї точки; x - середнє значення інтенсивності; w ij - ваговий коефіцієнт, що дорівнює інвертованій відстані між точками i та j , тобто 1/ dij . 25 Диференційну діагностику проводять на основі загальної суми коефіцієнтів просторової кореляції (r ) зазначених сегментів при наступних співвідношеннях r ДЛЯ різних стадій захворювання: H норма - r  0 ; Ц H цироз печінки - r  r ; 30 ГГ Ц гострий гепатит - r  r ; хронічний гепатит чи хронічний гепатит у стадії загострення - rXpГ , rXpГ З  rГГ . Диференційну діагностику між хронічним гепатитом (ХрГ) та хронічним гепатитом у стадії загострення (ХрГЗ) здійснюють за значеннями коефіцієнта просторової кореляції r в IV 35 40 45 сегменті: r XpГ  r XpГ З , V та VIII сегментах: r XpГ  r XpГ З . Прикладом реалізації заявленого способу є аналіз 8 ультразвукових зображень, печінки умовно здорових пацієнтів, 15 - з хронічним гепатитом, 7-3 хронічним гепатитом у стадії загострення, 7 - з гострим гепатитом, 12 - з циротичними змінами. Виходячи з того, що функціональна здатність клітин паренхіми печінки (гепатоцитів) високоспеціалізовані, вивчалися текстурні властивості зображення в різних сегментах печінки. Комп'ютерний аналіз проводився в IV, V, VI, VII, VIII і хвостовому сегментах печінки. На кресленні наведена діаграма значень коефіцієнта просторової автокореляції ультразвукових текстурних зображень паренхіми печінки в різних сегментах залежно від діагнозу. В таблиці наведено статистично значущу відмінність значень коефіцієнта просторової автокореляції між групами пацієнтів (р