Автореферат и диссертация по медицине (14.00.44) на тему:Автоматизированная оценка результатов хирургического лечения приобретенных клапанных пороков сердца по цифровым рентгенограммам

На правах рукописи

ГУТОВ АНТОН ВИКТОРОВИЧ

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ХИРУРГИЧЕСКОГО ЛЕЧЕНИЯ ПРИОБРЕТЕННЫХ КЛАПАННЫХ ПОРОКОВ СЕРДЦА ПО ЦИФРОВЫМ РЕНТГЕНОГРАММАМ

14.00.44 - сердечно-сосудистая хирургия 14.00.19 - лучевая диагностика, лучевая терапия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Новосибирск - 2005

Работа выполнена в Отделе лучевой диагностики и интервенционной радиологии Государственного учреждения «Новосибирский научно-исследовательский институт патологии кровообращения имени академика Е.Н Мешалкина Министерства здравоохранения Российской Федерации»

Научные руководители

доктор медицинских наук, профессор

доктор медицинских наук

Официальные оппоненты

доктор медицинских наук, профессор

кандидат медицинских наук

Антонов Олег Сергеевич Ленько Евгений Владимирович

Лаптев Виктор Яковлевич Туров Алексей Николаевич

Ведущая организация.

Государственное учреждение «Научно-исследовательский институт кардиологии Томского Научного Центра Сибирского отделения РАМН», (634012, г. Томск, ул. Киевская, Illa)

Защита состоится 25 мая 2005 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 208 063 01 при Государственном учреждении «Новосибирский научно-исследовательский институт патологии кровообращения имени академика Е.Н Мешалкина Министерства здравоохранения Российской Федерации» Адрес: г. Новосибирск-55, ул. Речкуновская, 15, (e-mail. diss2002@mail ru)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУ ННИИГОС им акад. Е.Н. Мешалкина Минздрава России

Автореферат разослан 22 апреля 2005 года

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор медицинских наук ЗДе—Е в- Ленько

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ППС - приобретенные пороки сердца

ЦРИ - цифровое рентгеновское изображение ССТ - сердечно-сосудистая тень ОГК ~ органы грудной клетки

ГУ ННИИПК - Государственное учреждение Новосибирский научно-

исследовательский институт патологии кровообращения

УЗИ - ультразвуковое исследование

ЯМР - ядерно-магнитный резонанс

ССС - сердечно-сосудистая система

МС - стеноз митрального клапана

МН- недостаточность митрального клапана

АоС - стеноз аортального клапана

АоН - недостаточность аортального клапана

СМИ - сочетанный порок митрального клапана

САоП - сочетанный порок аортального клапана

КМАоП - комбинированный порок митрального и аортального клапанов КМТрП - комбинированный порок митрального и трикуспидального клапанов

3

РОС. и5' ;•. -."•..•! \Я

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Распространенность болезней сердечно-сосудистой системы, а именно клапанных 1111С, среди населения Российской Федерации очень высока. Ежегодно в стране выполняется большое количество операций по поводу ППС, и эта цифра имеет постоянную тенденцию к прогрессивному росту. В 2000г. было выполнено 4465, в 2001г. - 5200, в 2002г. - 5644, в 2003г. - 6080 оперативных вмешательств. В среднем по России хирургическое лечение клапанных ППС на 1 млн. населения составило: в 2001г. - 35,9, в 2002г. -39,4, в 2003г. - 42,6 (Бокерия Л.Е., Гудкова Р.Г., 2003 г). В практическом здравоохранении врач сталкивается с задачей своевременного качественного обследования прооперированных больных, поскольку оценка результатов операции является обязательной процедурой в протоколе ведения кардиохирургического больного. Совершенствование критериев оценки результатов оперативного лечения по-прежнему является важнейшей задачей в кардиохирургии, с этим и связана актуальность данного исследования. Развитие цифровых и компьютерных технологий на современном этапе позволяет на новом качественном уровне решить задачу повышения объективности оценки выполненной операции (Антонов О.С., 2004). В диагностике традиционно отдается предпочтение безопасным для пациента и наиболее точным диагностическим методам. В настоящее время для выявления патологии ССС применяются в основном УЗИ, компьютерная рентгеновская и ЯМР томография. Рентгеноконтрастные методы заметно уступили свои позиции, хотя и используются традиционно в сложных случаях (Beck Т, Burgstahler С, 2005).

С их помощью возможно оценивать размеры, функцию и структуру сердца и крупных сосудов и они, несомненно, будут решать проблемы точной предоперационной анатомической диагностики пороков сердца и магистральных сосудов. Однако значение традиционного базового рентгеновского метода в диагностике заболеваний сердца по-прежнему актуально. В настоящее время для оценки теневой картины сердца и крупных сосудов наиболее предпочтительны ЦРИ органов грудной клетки, что связано с их явными преимуществами по сравнению с традиционными пленочными (Лаптев В.Я., Кочура В.И., 2004). ЦРИ может анализироваться компьютером при помощи специальных программ без участия человека, что

придает определенную объективность получаемым результатам, так как роль человеческого фактора сводится к минимуму (Антонов О .С., 2004). В своей работе для получения цифровых рентгенограмм мы использовали установку «Новорент», а их обработку осуществляли при помощи программного обеспечения «Дигирент», которое позволяет проводить различные измерения на цифровом изображении - линейные расстояния, площади участков любой конфигурации, углы. Получаемые числовые значения можно было использовать для оценки формы, величины и положения сердца и относящихся к нему крупных сосудов. Все это позволило разработать алгоритм, а в дальнейшем и программу автоматизированной объективной диагностики заболеваний сердца по цифровым рентгенограммам. Основным инструментом нашего исследования было применение современной компьютерной программы Data Mining, которая позволяет проводить точный «интеллектуальный» анализ информации и формирует «паттерн» изучаемого явления.

Таким образом, были поставлены следующие цель и задачи исследования:

Цель исследования • совершенствование системы объективной оценки результатов хирургического лечения больнйх приобретенными клапанными пороками сердца на основе автоматизации идентификации силуэта сердечнососудистой тени на цифровых рентгенограммах. Задачи исследования:

1. Разработать методику получения количественной цифровой информации о форме и размерах силуэта сердечно-сосудистой тени на ЦРИ ОГК в прямой проекции.

2. На основе такой информации, используя Data Mining, получить «паттерны» состояния «норма» и клапанных ППС. Изучить особенности структуры «паттернов» и возможность их применения для дифференциальной диагностики клапанных ППС.

3.Используя полученные «паттерны», разработать метод цифровой оценки проведенного хирургического лечения у пациентов с клапанными ППС путем сравнения до-, и послеоперационного варианта силуэта ССТ.

4. Изучить результаты операций на основе разработанных критериев.

5. Апробировать разработанный метод в клинической практике, оценить его возможности и прогностическую значимость.

Научная новизна.

1. Впервые разработана методика количественной оценки формы и размеров цифрового рентгеновского изображения элементов сердечно-сосудистой тени в прямой проекции.

1. Впервые получены «паттерны», отражающие характерные признаки силуэта ССТ при различных клапанных ППС и «условной норме». 3. Впервые разработан метод объективной автоматизированной рентгенологической оценки результатов хирургической коррекции у пациентов с клапанными ППС по ЦРИ ОГК в прямой проекции.

Практическая значимость ''" -

Диссертационная работа является фрагментом темы НИР 008 (029) 002 «Разработка и усовершенствование технологий хирургического лечения заболеваний сердца и сосудов». Номер государственной регистрации 01.200. 12900. , .

По теме диссертации с применением современных цифровых и компьютерных технологий разработан и внедрен в клиническую практику ГУ ННИИПК новый диагностический тест для рентгенологической оценки непосредственных результатов хирургического лечения пациентов с клапанными ППС. Также разработана и внедрена методика предоперационной рентгенологической дифференциальной диагностики клапанных ППС.

Достоверность выводов и рекомендаций Объективный клинический материал (109 пациентов) и современный методический уровень выполненных исследований свидетельствуют о достоверности полученных результатов. В статистическом анализе использовано 19 параметров клинических, рентгенологических и функциональных исследований. Каждый разработанный автором тест был проверен в соответствии с требованиями «доказательной медицины» с обязательным расчетом чувствительности и специфичности. Проведена успешная итоговая проверка надежности результатов и заключений компьютерной системы идентификации вида ССТ с последующим сравнением с экспертными оценками специалистов.

Краткая характеристика материала и методов исследования. В основе диссертационной работы лежит материал 77 клинических наблюдений за пациентами с различными клапанными ППС, 56 из них прооперированны в ГУ ННИИПК имени академика Е.Н.Мешалкина МЗ РФ.

В соответствии с задачами исследования проводилось обследование лиц без патологии сердца и крупных сосудов - 32 наблюдения. Все исследованные лица мужского пола, средний возраст их составил 32,5 года.

Использованное оснащение, оборудование и аппаратура Цифровой рентгеновский малодозовый сканирующий аппарат «Новорент», программное обеспечение «ДИГИРЕНТ». Компьютер Pentium II Processor Intel ММХ. Пакет программного обеспечения «STATISTTCA 6.1 .Data Miner».

Личный вклад

Автор лично разработал методику количественной оценки формы и размеров ЦРИ элементов ССТ; осуществлял обследование всех пациентов (109 пациентов); провел анализ 77 историй болезни пациентов с клапанными ППС, 56 из них оперированы в ГУ ННИИПК (клинический статус пациентов, динамический контроль в послеоперационном периоде), и результатов обследования 32 условно здоровых пациентов; создал электронную базу данных; провел статистическую обработку клинического материала с использованием программного пакета «STATISTTCA 6.1 Data Miner»; осуществил научную интерпретацию полученных результатов; опубликовал в центральной печати основные положения, выводы и практические рекомендации.

Апробация работы и публикации по теме диссертации Основные положения, выводы и практические рекомендации докладывались и обсуждались на научно-практических конференциях (Барнаул, июль 2003г.; Тюмень, ноябрь 2003г.), заседании кафедры лучевой диагностики Новосибирской Государственной Медицинской Академии (Новосибирск, 2004г), заседании Новосибирского областного общества рентгенологов (Новосибирск, 2004г), заседании Ученого совета ННИИ ПК МЗ РФ (Новосибирск, 2005г). По теме диссертации опубликовано 14 научных работ, из них 5 статей в центральной печати.

Структура диссертации. Диссертационная работа оформлена в виде специально подготовленной рукописи, изложена на 116 страницах Текст оформлен в соответствии с требованиями к работам, направляемым в печать. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материала и методов исследования, двух глав собственного материала, заключения и обсуждения полученных результатов, выводов, практических рекомендаций и списка литературы. Список использованной литературы содержит перечень 126 работ-

отечественных - 79 и иностранных - 47. Работа содержит 4 таблицы и 31 рисунок.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. После хирургического лечения клапанных ППС происходит изменение рентгенологических признаков перегрузки сердца, по динамике которых можно оценивать результат операции.

2. Оперативное лечение клапанных ППС никогда не приводит к немедленной «нормализации» конфигурации и величины ССТ. В большей степени на послеоперационную динамику рентгенологической картины влияют особенности компенсации клапанного порока сердца и его стадия.

3. Обработка и анализ ЦРИ ОГК при помощи компьютера позволяет объективно распознавать силуэт ССТ как «норму» и «не норму» и на этой основе проводить дифференциальную диагностику, а в случаях оперативного лечения прослеживать послеоперационную динамику и оценивать результат операции.

4. Созданная система оценки результатов выполненной операции по поводу коррекции клапанного ППС на основе паттернов цифровой рентгенографии позволяет достоверно оценивать эффективность хирургического вмешательства на госпитальном этапе.

5. Возможно создание автоматизированной системы распознавания силуэта ССТ при различных типах клапанных ППС - нового высокоэффективного инструмента дифференциальной диагностики и оценки оперативного лечения.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ Клинический материал и методы исследования В основе диссертационной работы лежит материал 77 клинических наблюдений за пациентами с различными клапанными ППС, 56 из них прооперированны в ГУ ННИИПК имени академика Е.Н.Мешалкина МЗ РФ. Также проводилось обследование лиц без патологии сердца и крупных сосудов - 32 наблюдения (группу обследуемых без патологии ССС составили условно здоровые люди - сотрудники Института, в плановом порядке проходившие профилактический осмотр, в частности рентгенографию ОГК). Все исследуемые лица мужского пола, средний возраст их составил 32,5 лет. Группы наблюдения с клапанными ППС включали в себя: пороки митрального клапана - МС - 10 пациентов, МН - 10 пациентов и СМП - 10 пациентов; пороки аортального клапана - АоС - 10 пациентов, АоН - 7

пациентов и САоП - 10 пациентов; комбинированные - КМАоП - 10 пациентов и КМТрП -10 пациентов.

Оперативное лечение пациентов с клапанными ППС включало следующие виды операций: 16 операций протезирования митрального клапана, 14 операций, при которых протезирование митрального клапана сочеталось с пластикой трикуспидального клапана, 12 операций протезирования аортального клапана, 1 операция протезирования аортального клапана в сочетании с пластикой трикуспидального клапана, 2 операции пластики I митрального клапана в сочетании с пластикой трикуспидального клапана, 3

' операции протезирования митрального и аортального клапанов, 2 операции

. протезирования митрального и трикуспидального клапанов, 6 операций

1 Росса.

Рентгенологическое обследование проводилось с помощью малодозового сканирующего аппарата «Новорент». Цифровая рентгенография выполнялась при вертикальном положении обследуемого, на спонтанном дыхании, направление хода рентгеновского излучения было дорсо-вентральное. Получаемые ЦРИ ОГК выводились на экран монитора компьютера и подвергались дальнейшей обработке при помощи программного обеспечения "Дигирент".

Конструкция аппарата «Новорент» обеспечивает движение системы «излучатель - приемник» сверху вниз относительно неподвижного объекта, через который проходят рентгеновские лучи. Это позволяет получать построчное изображение посредством так называемого плоскостного вертикального сканирования. Суммация строк проводится при помощи специальной компьютерной программы съемки и на экран монитора выводится полное ЦРИ всего участка, пройденного системой «излучатель -приемник». Программа обработки позволяет сглаживать линейные искажения - ЦРИ приближается к истинному - их формы и размеры практически совпадают. Это позволяет проводить точные линейные и , угловые измерения и получать значения площадей на участках ЦРИ любых

конфигураций. Еще одной важной конструктивной особенностью является наличие щелевого коллиматора между излучателем и исследуемым , объектом. С его помощью пучок рентгеновских лучей значительно сужается

1 в горизонтальной плоскости, тем самым устраняется влияние рассеянного

излучения и значительно снижается лучевая нагрузка на исследуемый объект.

Для статистической обработки получаемых данных использовался программный пакет «STATISTICA 6.1 Data Miner» Для оценки разработанных диагностических методик мы использовали традиционные операционные характеристики теста. Они вычислялись при помощи так называемого «метода латинского квадрата».

Основные результаты работы и их обсу ждение Согласно 1-й задаче нами была разработана оригинальная методика кардиометрии на ЦРИ ОГК, выполненных в прямой проекции. Она состоит из нескольких этапов:

-Вначале на цифровой рентгенограмме определяется вид положения сердца по измерению угла наклона длинника ССТ.

- Затем цифровая рентгенограмма по определенной схеме разделяется на участки, которые обводятся контуром и при этом автоматически вычисляется их площадь в мм2 (рис 1).

-Далее внутри каждого участка выделяются и обводя ¡ся контуром части изображения, относящиеся к ССТ и при этом также получаются значения их площадей в мм2 (рис.2).

-Затем вычисляются отношения площадей частей ССТ к площадям участков цифрового изображения, в которых они находятся.

В результате измерений по предложенной методике для каждого из обследованных было получено 15 переменных, которые представляют собой относительные величины, а именно отношения площадей частей ССТ к площадям соответствующих участков ЦРИ и их комбинации.

Рис. 1

Рис.2

XI - отношение площади части ССТ в 1 участке к его площади; Х2 - отношение площади части ССТ во 2 участке к его площади; ХЗ - отношение площади части ССТ в 3 участке к его площади;

! О

Х4 - отношение площади части ССТ в 4 участке к его площади; Х5 - отношение площади части ССТ в 5 участке к его площади; S - отношение площади всей ССТ к площади всех участков; SL - отношение площади левой половины ССТ к площадям 1, 2 и 3 участков вместе взятых;

SR - отношение площади правой половины ССТ к площадям 4 и 5 участков вместе взятых.

Х6=(Х1+Х2+ХЗ+Х4+Х5)/5; X7=(Xl+X2+X3)/3; Х8=(Х4+Х5)/2;

Х9=(Х 1+Х2+Х5)/3 ; Х10=(Х1+Х2)/2; XI 1=(ХЗ+Х4)/2; Х12=(Х2+ХЗ)/2 Согласно 2-й задаче была составлена электронная таблица, в которую вместе с полученными для каждого исследуемого переменными введены индивидуальные переменные - пола (POL), возраста (OLD), типа положения сердца (Ugol) и диагноза (DS).

Переменная DS была выбрана в качестве «обучающей» - она обозначала состояние системы кровообращения у данного исследуемого - «условная норма» (N), либо вид ведущего диагноза клапанного 111 1С (MS, MN, AS, AN, SMP, SAP, KMAP, KMTP). Обучающая переменная «DS» у 56 прооперированных больных являлась результатом как общеклинического обследования пациента, так и результатом интраоперационной оценки хирургом анатомического состояния клапана во время операции под искусственным кровообращением (стеноз, недостаточность, сочетанные поражения). У 21 неоперированного больного в качестве «золотого стандарта» диагностики для получения обучающей переменной принимались результаты УЗИ функции клапанов сердца. Таким образом, обучающая переменная «DS» в нашем случае была максимально приближена к реальным обстоятельствам оценки функции клапанов сердца (преобладание стеноза, преобладание недостаточности, сочетанные и комбинированные поражения) на основе самых современных достижений диагностики в медицине. Необходимо напомнить, что «обучающая» переменная - это основной показатель в каждой из изучаемых групп, относительно которого выявляются закономерности взаимоотношений и связей между собой всех остальных переменных для конкретного наблюдения из клинической базы данных. Именно такая обработка и проводится программой STATISTICA 6.1 «Data Miner».

В результате программной обработки переменных базы данных были получены «паттерны» для каждого значения переменной «DS». Кроме того, был получен еще один «паттерн», общий для всех случаев, когда силуэт ССТ не соответствует условно «нормальному». Этот «паттерн» получил наименование «НЕ НОРМА». Ниже приведены «паттерны» для нормы, не нормы и отдельных видов клапанных III 1С, включенных в наше исследование.

N =( ( (Х6 >= 0,4018 And Х6 <= 0,4562)) Or ((XI1 >= 0,477 And XI1 <= 0,5495)) Or ( (S >= 0,421 And S <= 0,493) ) Ot ((X8 >= 0,358 And X8 <= 0,4235) ) Or ( (X4 >= 0,404 And X4 <= 0,490)) Or ((X9 >= 0,330333 And X9 <= 0,363333)) Or ((SR >= 0,378 And SR <= 0,445)) Or ( (SL >= 0,416 And SL <= 0,462)) Or (((X2 >= 0,256 And X2 <= 0,453)) And ( (X3 >= 0,462 And X3 <= 0,667) ) And ( (X8 >= 0,4295 And X8 <= 0,497) )) Or ( С (X3 >= 0,462 And X3 <= 0,667)) And ( (X8 >= 0,4295 And X8 <= 0,497)) And ((X10 >= 0,260 And X10 <= 0,425))) Or ((X12 >= 0,452 And X12 <= 0,482))) MS - ((((Ugol >= 40 And Ugol <= 49) ) And ( (X3 >= 0,605 And X3 <= 0,626))) Or ( (X3 >= 0,605 And X3 <= 0,626)) Or (((Ugol >= 40 And Ugol <= 49)) And ((X4 >= 0,619 And X4 <= 0,718) ) And ( (X5 >= 0,383 And X5 <= 0,432) ) And ( (S >= 0,568 And S <= 0,624) ) ) Or ( ((X2 >= 0,407 And X2 <= 0,676) ) And ( (X3 >= 0,605 And X3 <= 0,626) )) Or (((X3 >= 0,605 And X3 <= 0,626)) And ((X4 >= 0,619 And X4 <= 0,718) )) Or (((X3 >= 0,605 And X3 <= 0,626)) And ((X7 >= 0,458333 And X7 <= 0,574))) Or (((X3 >= 0,605 And X3 <= 0,626) ) And ((X12 >= 0,5255 And X12 <= 0,645)))) MN =(( ((Ugol >= 37 And Ugol <= 49) ) And ( (X2 >= 0,431 And X2 <= 0,676)) And ((X3 >= 0,678 And X3 <= 0,979) ) And ((X5 >= 0,385 And X5 <= 0,455)) And ( (X9 >= 0,388 And X9 <= 0,521667)) And ( (XI1 >= 0,6525 And XI1 <= 0,913))) Or (((Ugol >= 37 And Ugol <= 49)) And ( (X2 >= 0,431 And X2 <= 0,676)) And ( (X3 >= 0,678 And X3 <= 0,979) ) And ( (X5 >= 0,385 And X5 <= 0,455)) And ((X9 >= 0,388 And X9 <= 0,521667)) And ( (SL >= 0,602 And SL <= 0,890))) Or ( ( (Ugol >= 37 And Ugol <= 49)) And ( (X2 >= 0,431 And X2 <= 0,676)) And ((X5 >= 0,385 And X5 <= 0,455)) And ( (X9 >= 0,388 And X9 <= 0,521667) ) And ( (XI1 >= 0,6525 And Xll <= 0,913) ) And ( (SL >= 0,602 And SL <= 0,890))) Or ( ((Ugol >= 37 And Ugol <= 49)) And ( (XI >= 0,329 And XI <= 0,457)) And ( (X2 >= 0,431 And X2 <= 0,676) ) And ((X5 >= 0,385 And X5 <= 0,455)) And ((SL >= 0,602 And SL <= 0,890))))

AS =( (( (X4 >= 0,503 And X4 <= 0,534)) And ((XI1 >= 0,547 And XI1 <= 0,5975) ) ) Or ( (X5 >= 0,352 And X5 <= 0,375) ) Or ( ((X2 >= 0,296 And X2 <= 0,360)) And ( (S >= 0,503 And S <= 0,513) ) ) Or (( (X4 >= 0,503 And X4 <= 0,534) ) And ((X7 >= 0,396 And X7 <= 0,462))) Or ( ( (X4 >= 0,503 And X4 <= 0,534) ) And ( (S >= 0,503 And S <= 0,513) ) ) Or ((X4 >= 0,503 And X4 <= 0,534) ) Or ((S >= 0,503 And S <= 0,513)) Or (((X3 >= 0,640 And X3 <= 0,786)) And ((XI1 >= 0,547 And XI1 <= 0,5975))) Or (((XI1 >= 0,547 And XI1 <= 0,5975) ) And ((SR >= 0,447 And SR <= 0,483))) Or (((XI >= 0,335 And XI <= 0,457) ) And ( (S >= 0,503 And S <= 0,513) ) ) Or ( ((X3 >= 0,640 And X3 <= 0,786) ) And ( (X8 >» 0,4315 And X8 <= 0,4545))) Or (( (X4 >= 0,503 And X4 <= 0,534)) And ( (X12 >= 0,4325 And X12 <= 0,520) ) ) Or (( (X8 >= 0,4315 And X8 <= 0,4545) ) And (

12

(Xio >= 0,3535 And X10 <= 0,4095) ) ) Or ( ( (X8 >= 0,4315 And X8 <= 0,4545) ) And ( (SR >= 0,447 And SR <- 0,483) ) ))

AN =( ( ( (X4 >= 0,552 And X4 <= 0,614) ) And ( (X5 >= 0,420 And X5 <- 0,494) ) And ( (XIO >= 0,314 And XIO <= 0,373) ) ) Or ( ( (X5 >= 0,420 And X5 <= 0,494) ) And ( (X8 >= 0,494 And X8 <= 0,532) ) And ( (X9 >= 0,378333 And X9 <= 0,393333) ) ) Or ( ( (X2 >= 0,331 And X2 <= 0,403) ) And ( (X4 >= 0,552 And X4 <= 0,614) ) And ( (X5 >= 0,420 And X5 <= 0,494) ) And ( (SL >= 0,519 And SL <« 0,588) ) ) Or ( ( (X2 >= 0,331 And X2 <= 0,403) ) And ( (X4 >= 0,552 And X4 <- 0,614) ) And ( (SL >= 0,519 And SL <= 0,588) ) And ( (SR >= 0,520 And SR <= 0,606) ) ) Or ( ( (X2 >= 0,331 And X2 <= 0,403) ) And ( (X8 >= 0,494 And X8 <= 0,532) ) And ( (SL >= 0,519 And SL <= 0,588) ) And ( (SR >= 0,520 And SR <= 0,606) ) ) Or ( ( (X2 >= 0,331 And X2 <- 0,403) ) And ( (X9 >= 0,378333 And X9 <= 0,393333) ) And ( (X10 >= 0,314 And X10 <= 0,373) ) And ( (S >= 0,520 And S <= 0,577) ) ) Or ( ( (X2 >= 0,331 And X2 <= 0,403) ) And ( (X10 >= 0,314 And X10 <» 0,373) ) And ( (S >= 0,520 And S <= 0,577) ) And ( (SL >= 0,519 And SL <= 0,588) ) ) Or ( ( (X3 >-0,634 And X3 <= 0,744) ) And ( (X4 >- 0,552 And X4 <= 0,614) ) And ( (X5 >= 0,420 And X5 <= 0,494) ) And ( (SL >= 0,519 And SL <= 0,588) ) ) Or ( ( (X3 >= 0,634 And X3 <= 0,744)) And ( (X5 >= 0,420 AndX5 <= 0,494)) And ( (Xll >= 0,6065 AndXI1 <= 0,6545) ) And ( (SL >= 0,519 And SL <= 0,588) ))

SMP =(((CX10>= 0,4245 And X10 <= 0,4365) ) And ( (XI1 >= 0,6525 And XI1 <= 0,720) )) Or (( (X2 >=0,417 And X2<= 0,518)) And ( (X6 >= 0,4974 And X6 <= 0,5398) ) And ( (X10 >= 0,4245 And X10 <= 0,4365) ) ) Or ( ( (X3 >= 0,661 And X3 <= 0,813) ) And ( (X4 >= 0,578 And X4 <= 0,644) ) And ( (X10 >= 0,4245- And X10 <= 0,4365) ) ) Or ( ( (X4 >= 0,578 And X4 <= 0,644) ) And ( (X6 >= 0,4974 And X6 <= 0,5398) ) And ( (X10 >= 0,4245 And X10 <= 0,4365) ) ) Or ( ( (X4 >= 0,578 And X4 <= 0,644) ) And ( (X10 >- 0,4245 And X10<= 0,4365) ) And ( (X12 >= 0,552 And X12 <= 0,6305) ) ) Or ( ( (X6 >= 0,4974 And X6 <= 0,5398)) And ( (X10 >= 0,4245 And X10 <• 0,4365) ) And ( (X12 >= 0,552 AndX12 <= 0,6305))) Or (( (X10 >= 0,4245 And X10 <= 0,4365) ) And ( (X12 >= 0,552 And X12 <= 0,6305)) And ((SR >=0,510 And SR <= 0,601))) Or (( (X2 >= 0,417 And X2 <= 0,518) ) And ( (X3 >= 0,661 And X3 <= 0,813) ) And ( (X10 >= 0,4245 And X10 <= 0,4365) ) And ( (SR >= 0,510 And SR <= 0,601) ) ) Or (( (X8 >= 0,484 And X8 <= 0,514) ) And ((X10>= 0,4245 And X10 <= 0,4365) ) ))

SAP =(( ( (Ugol >= 35 And Ugol <= 44) ) And ( (X5 >= 0,427 And X5 <= 0,479) ) And ( (X9 >= 0,392 And X9 <= 0,419333) ) And ( (SL >= 0,534 And SL <= 0,890) ) ) Or ( ( (Ugol >= 35 And Ugol <« 44) ) And ( (XI >= 0,367 And XI <= 0,457) ) And ( (X5 >= 0,427 And X5 <= 0,479) ) And ( (XIO >= 0,3765 And X10 <= 0,433) ) And ( (S >= 0,516 And S <= 0,667)) And ( (SL >= 0,534 And SL <= 0,890) ) ) Or (( (X2 >= 0,365 And X2 <= 0,411) ) And ( (X8 >= 0,5115 And X8 <= 0,5365) ) ) Or ( ( (X4 >= 0,547 And X4 <= 0,630) ) And ( (X5 >= 0,394 And X5 <= 0,402) ) ) Or ( ( (X5 >= 0,394 And X5 <= 0,402) ) And ( (X8 >= 0,459 And X8 <- 0,496) ) ))

KMAP =( ( ( (Ugol >= 36 And Ugol <= 49) ) And ( (XI >= 0,362 And XI <= 0,402) ) And ( (X2 >= 0,369 And X2 <= 0,518) ) And ( (X3 >= 0,632 And X3 <= 0,979) ) And ( (X4 >= 0,622 And X4 <= 0,682) ) ) Or ( ( (Ugol >= 36 And Ugol <= 49) ) And ( (XI >= 0,362 And XI <= 0,402) ) And ( (X3 >= 0,632 And X3 <= 0,979) ) And ( (X4 >= 0,622 And X4 <= 0,682)) And ( (X10 >= 0,356 And X10 <= 0,457) ) ) Or (( (X2 >= 0,369 And X2 <= 0,518) )

13

And ( (X3 >= 0,632 And X3 <= 0,979) ) And ( (X4 >= 0,622 And X4 <= 0,682) ) And ((X8 >- 0,5275 And X8 <= 0,5855) ) And ( (SR >= 0,539 And SR <= 0,654) ) ) Or ( ( (X2 >= 0,369 And X2 <= 0,518) ) And ((X4 >= 0,622 And X4 <= 0,682)) And ((X5 >= 0,402 And X5 <= 0,624) ) And ((X6 >= 0,499 And X6 <= 0,6596) ) And ((X8 >= 0,5275 And X8 <= 0,5855)) And ((SR >= 0,539 And SR <■= 0,654) ) ) Or (( (X2 >= 0,369 And X2 <= 0,518) ) And ((X4 >= 0,622 And X4 <= 0,682) ) And ( (X5 >= 0,402 And X5 <= 0,624)) And ( (X7 >= 0,453333 And X7 <= 0,669) ) And ((X8 >= 0,5275 And X8 <= 0,5855) ) And ((SR >= 0,539 And SR <= 0,654)) ) Or ( ((X2 0,369 And X2 <= 0,518)) And ((X4 >= 0,622 And X4 <= 0,682) ) And ( (X5 >= 0,402 And X5 <= 0,624) ) And ( (X8 >= 0,5275 And X8 <= 0,5855)) And ((X12 >= 0,516 And X12 <= 0,8275) ) And ((SR >= 0,539 And SR <= 0,654) )) Or (((XI >= 0,329 And XI <= 0,343)) And ((SR >= 0,539 And SR <= 0,654)) ) Or ( ( (X4 >= 0,622 And X4 <= 0,682) ) And ( (SL >= 0,467 And SL <= 0,521)))) KMTP =( ( ((XI1 >- 0,752 And XI1 <= 0,913)) And ((SR >= 0,683 And SR <= 0,903))) Or (((X4 >= 0,708 And X4 <« 1,079) ) And ( (X6 >= 0,5284 And X6 <= 0,6596) ) And ( (SR >= 0,683 And SR <= 0,903) ) ) Or ( ( (Ugol >= 37 And Ugol <= 45) ) And ( (X6 >= 0,5284 And X6 <= 0,6596) ) And ( (SR >= 0,683 And SR <= 0,903)) ) Or (((X2>= 0,446 And X2 <= 0,676) ) And ((X4 >= 0,708 And X4 <= 1,079)) And ((XI1 >= 0,752 And XI1 <= 0,913))) Or (((X2 0,446 And X2 <- 0,676) ) And ((X4 >= 0,708 And X4 «= 1,079) ) And ((X12 >= 0,615 And X12 <= 0,8275) ) ) Or (( (X3 >= 0,708 And X3 <= 0,979)) And ( (X4 >= 0,708 And X4 <= 1,079) ) And ( (SR >= 0,683 And SR <= 0,903))) Or ( ( (X4 >= 0,708 And X4 <= 1,079) ) And ((X10 >= 0,3745 And X10 <= 0,5515)) And ((SR >= 0,683 And SR <= 0,903))) Or (((X6 >= 0,5284 And X6 <= 0,6596) ) And ((SL >= 0,612 And SL <= 0,890) ) And ( (SR >= 0,683 And SR <= 0,903))) Or ( ((X10 >= 0,3745 And X10 <= 0,5515)) And ((SL >= 0,612 And SL <= 0,890)) And ( (SR >= 0,683 And SR <= 0,903))) Or (((Ugol >= 37 And Ugol <= 45) ) And ( (X2 >= 0,446 And X2 <= 0,676)) And ((X3 >= 0,708 And X3 <= 0,979) ) And ( (X4 >= 0,708 And X4 <= 1,079)) ) Or (((Ugol >= 37 And Ugol <= 45)) And ((X2 >= 0,446 And X2 <= 0,676) ) And ((X4 >= 0,708 And X4 <= 1,079) ) And ((SL >= 0,612 And SL <= 0,890) ) ) Or (( (X4 >= 0,708 And X4 <= 1,079) ) And ( (X9 >= 0,374667 And X9 <= 0,386667)) ) Or (((Ugol >= 37 And Ugol <= 45) ) And ((XI >= 0,254 And XI <= 0,325) ) And ((X3 >= 0,708 And X3 <= 0,979))) Or ( ( (XI >= 0,254 And XI <= 0,325)) And ((X3 >= 0,708 And X3 <= 0,979)) And ((X4 >= 0,708 And X4 <= 1,079))) Or (((XI >= 0,254 And XI <= 0,325) ) And ((X6 >= 0,5284 And X6 <= 0,6596)) ) Or (((XI >= 0,254 And XI <= 0,325) ) And ((XI1 >= 0,752 And XI1 <= 0,913) ))) AbN =(( (X3 >= 0,675 And X3 <= 0,979) ) Or ( (XI1 >- 0,6325 And XI1 <= 0,913) ) Or ( (X6 >= 0,499 And X6 <= 0,6596) ) Or ((SL >= 0,572 And SL <= 0,890)) Or ( (S >= 0,574 And S <= 0,825) ) Or ((X4 >= 0,602 And X4 <= 1,079) ) Or ((X7 >= 0,502 And X7 <= 0,669)) Or ((X12 >= 0,563 And X12 <= 0,8275) ) Or ( (X2 >= 0,463 And X2 <= 0,676)) Or ( (X8 >= 0,5365 And X8 <= 0,819)) Or ( (SR >= 0,598 And SR <= 0,903) ) Or ( (X10 >= 0,428 And X10<= 0,5515)) Or ((X8 >= 0,5035 And X8 <= 0,5275)) Or ((X9 >= 0,431333 And X9 <= 0,521667) ) Or ( (S >= 0,528 And S <= 0,566)) Or (((X2 >= 0,256 And X2 <= 0,381)) And ((X9 >= 0,378667 And X9 <= 0,429))) Or ((X5 >= 0,474 And X5 <= 0,624)) Or ( (SR >= 0,536 And SR <= 0,539) ) Or ((XI1 >= 0,5885 And XI1 <= 0,6205) ) Or ( (Ugol >= 32 And Ugol <= 34)) Or ((X6 >= 0,4764 And X6 <= 0,4932)) Or ( ((X2 >= 0,256 And X2 <= 0,381)) And ((X7 >= 0,443 And X7 <= 0,498333)) And ( (SL >= 0,499 And SL

14

<= 0,569) ) ) Or ( ( (X2 >= 0,256 And X2 <= 0,381) ) And ( (X12 >= 0,486 And X12 <= 0,5575)) And ( (SL >= 0,499 And SL <= 0,569))) Or (((Ugol >= 35 And Ugol <= 46)) And ( (X4 >= 0,529 And X4 <= 0,601) ) And ((X5 >= 0,370 And X5 <= 0,471) ) And ( (X9 >= 0,378667 And X9 <= 0,429))) Or (((XI >= 0,264 And XI <= 0,304)) And ((X9 >= 0,378667 And X9 <= 0,429) ) ) Or (( (X2 >= 0,256 And X2 <= 0,381) ) And ( (X10 >= 0,356 And XI0 <= 0,425) ) And ( (SL >= 0,499 And SL <= 0,569) ) ) Or ( ( (Ugol >= 35 And Ugol <= 46) ) And ( (XI >= 0,329 And XI <= 0,457) ) And ( (X4 >= 0,529 And X4 <= 0,601) ) And ((X5 >= 0,370 And X5 <= 0,471))) Or (((XI >= 0,264 And XI <= 0,304)) And ( (X10 >= 0,356 And X10 <= 0,425))) Or (((X2 >= 0,256 And X2 <= 0,381)) .And ((X4 >= 0,529 And X4 <= 0,601) ) And ( (X7 >= 0,443 And X7 <= 0,498333) ) ) Or (( (X2 >= 0,256 And X2<= 0,381)) And ((X4 >= 0,529 And X4 <= 0,601)) And ((X10 >= 0,356 And X10 <•= 0,425) ) ) Or ( ( (X2 >= 0.256 And X2 <= 0,381) ) And ( (X4 >= 0,529 And X4 <= 0,601)) And ((X12>= 0,486 And X12<= 0,5575))))

Как видно из сложной структуры формул, «паттерн» представляет собой наборы переменных электронной базы данных и условия, при которых эти переменные сочетаются между собой относительно переменной «DS». То есть они характеризуют состояние силуэта ССТ при «условной норме» либо при определенном виде клапанного ППС. Если взять цифровую рентгенограмму грудной клетки и провести измерения, о которых говорилось выше, полученные значения занести в электронную таблицу и «применить» к ним все полученные «паттерны», то в итоге компьютер выберет то описание силуэта ССТ в виде «паттерна», которому более всего соответствует исследуемое рентгеновское изображение.

Была проведена так называемая кросс-проверка соответствия оценки силуэта ССТ по «паттернам». Мы пересчитали всю базу данных - проверили каждый клинический случай всеми паттернами и установили их характеристики теста. В табл. 1 и табл.2 приведены значения характеристик теста для каждого

из «паттернов»

Табл.1

i Вилы клапанных ППС

Характеристи ки аесга N abN MS MN AS

Se 97% 97% 80% 60% 70%

Sp 100% 100% 93% 92% 80%

+PV 100% 100% 57% 46% 26%

-PV 97,5% 94% 97,8% 95,8% 96%

р 44% 71% 9% 9% 9%

LR+ 00 CO 11,42 7.5 3,5

LR- 33,33 33,33 4,65 23 2,66

Виды клапанных ППС

Характеристики теста AN SMP SAP КМ АР КМТР

Se 100% 60% 100% 100% 100%

Sp 99% 100% 99% 97% 98%

+PV 87% 100% 91% 83% 90%

-PV 100% 96% 100% 100% 100%

p 9% 9% 9% 9% 9%

LR+ 100 00 100 33,33 50

LR- оо 2,5 ОО 00 00

Полученные на этапе диагностики «паттерны» цифровой рентгенографии состояний ССТ при различных клапанных ППС мы применили для оценки результатов хирургического лечения этих пороков в послеоперационном периоде на госпитальном этапе лечения больного (до выписки пациента из стационара). Также представилось возможным изучить закономерности и особенности послеоперационной динамики ССТ.

После оперативного лечения пациенты, входившие в исследуемую группу (всего 56 человек, мужчины в возрасте от 18 до 57 лет), получали плановую диагностическую процедуру: рентген-контроль с соблюдением тех же условий рентгенографии, что и до операции при первичном обследовании, на том же самом аппарате «Новорент». Их послеоперационные ЦРИ подвергались кардиометрии по авторской методике. Полученные данные -числовые значения соотношений площадей частей силуэта ССТ к площадям соответствующих участков изображения - заносились в послеоперационную электронную базу данных и анализировались при помощи программы STATISTICA 6.1 «Data Miner», а именно посредством применения ранее полученных «паттернов». В течении секунд компьютер пересчитывал новую информацию и выдавал готовые заключения по идентификации силуэта ССТ. Особенность послеоперационной электронной базы данных в том, что на каждое наблюдение приходится две строки - до операции (before) и после операции (afte), рис.3.

ум

да

10 11 я »

щшт

13 I и

в яо

•к

Я2-

»3 *!

«К

те

ТР ¥ з

а"

>30

1кю

/од 05ЭГО0£ЗЭ667 0516032333 03725 0752 0533 0567 072' ЩШ/ШЖ |м» прюювмр • иг

ДЫ«1 05150323333 050250375667 0366 0724 0516 ода' 0734 059АШ5АР ПрЮнаЮЮр- оиг . , 1 1

Вф| 05333 05446Е7 0516 0412 03785 0715 05235 0542 0521 0574 ЕЗарп ЭАР ,Мп [фЮНШПОр ш

Вар 05694 0 500333 ода ода 0.4985 05705 0554 0538 0575 0£24 ДО !* ^риаш пор 1 1

щ о® ода 0,4845 0,406333 03765 05205 0552 0542 0597 0,167 РчЦМР Мяв прюхаппор ш да II

М 04758 0,493 0,45036623 03825 051 0 5525 0527' 0567 Л» АрАитюр- 1 да к

5«м 0525205Ш 05365 0,415 0404 05645 05^1 0585 0524 0519 Бм* 84Р Ьв^отв (фияшммр • 1

0503 0 456333 051313395333 0383 05845 0535 0565 05041 0526 5им8АР *в щюшщ- 1 '

«.ч Чга 0.4616 0 436667 0496 0 378667 0367 0566 04745 0503 0496 0543 Чаге БАР Мп ¡грев» лор 1 • да к

# 04664 0 455333 0,4830.400667 0392 0565 0,494 0534 0531 0523 «ани&Ф м» 1 ярена» лор !.

Лам 04894 0 475667 051 0393 036 0534 0515 0565 0568 0538 МАК 'м* )1фЮШП0р да «

04Э1204ВД 0,494 0 «667 0375 ода 05205 0561 0506 ададлжгА* Ля лрюншщ - ВДК я

Зш 13? 0.4932, 0,479 05145 0366 03» 05541 05175 0562 0566 0524,Вед» ЛИ .ЬеЬп 1 |ПрПНШП0р ! 1' да м

-»ч. 0*7540,462333 0505 0398 03715 05185 0494 0513; 0512 ОД23'Ведаг АН |4я преюшмр ■ I- да ш да *

ш 0.4Ш 4813В' 0,4945 ОЗТВЗЗЭ* 035 0549 055551 0575 ода, ОЯЯрцАИ Моте \щютщ да И

0,4984 0505667 04875 03В8 03745 0564 057 0524 0567 0539 гаи*«( Ля ПрКМШМр- ....

йвЬ 04572 0 462 0(503(667 0373 0566 05215, 052 0541 047 ИиШ 1x1x1 . '. . . да м да и

0 4704 0,487667 0,44450411333 0,4005 0559 05565 0577 05Ш 0539 ИаШ Г лрюнаплор 1 . у. да И

05044 0 487667 05295И.411ШЗ 03785 05455, 05305, 0539 0535' 0536 итАЯ 1 ¡ЬвЬге признаю лор 1 и

Рис.3. Фрагмент послеоперационной базы данных.

Из рис.3 видно, что до операции силуэт ССТ распознавался «паттерном» как относящийся к определенному виду клапанного ППС, либо имели место признаки нескольких пороков. После операции силуэт ССТ либо претерпевал значимые изменения в «положительную» (близкую к «норме») сторону или в «отрицательную» (появлялись признаки не существовавшие до операции), либо оставался в пределах прежних значений отношений площадей частей ССТ к площадям соответствующих участков ЦРИ.

После анализа всей послеоперационной базы данных нами были выявлены следующие закономерности:

1. После операции на сердце по поводу любого клапанного ППС конфигурация и размеры ССТ в раннем послеоперационном периоде никогда не становились «условно нормальными».

2. Дооперационные признаки объемной перегрузки после операции уменьшаются, либо исчезают. Это проявляется тем, что данный клинический случай после операции «перестает соответствовать критериям паттернов» ППС с преобладающей клапанной недостаточностью.

3. Дооперационные признаки систолической перегрузки либо не меняются, либо уменьшаются, но никогда не исчезают. Это проявляется тем, что данный клинический случай после операции «сохраняет соответствие критериям паттернов» ППС с преобладающим клапанным стенозом.

4. После операции Росса лишь в 2 случаях из 6 на рентгенограммах исчезли признаки порока аортального клапана. В остальных 4 случаях исчезли признаки сочетанного аортального порока, но сохранились признаки «силуэта сердца с аортальным стенозом». Это может быть связано не только с сохраняющимся исходным «ремоделированием» сердца, но и со спецификой хирургической технологии этой операции, изменяющей силуэт

сст.

5. После протезирования аортального клапана в 4 случаях из 12 сохранялись признаки аортального стеноза. Вероятно, это связано с тем, что операция «эффективно устранила» преимущественно объемную перегрузку левого желудочка, однако, его гипертрофия сохранялась. Паттерн «отреагировал» на послеоперационное изменение силуэта сердечной тени и позволил объективно оценить гемодинамический результат операции, но указал также и на сохраняющиеся механизмы компенсации (гипертрофию) Это соответствует положениям концепции «стадийности компенсации и паракомпенсации пороков сердца».

6. После протезирования митрального клапана и после «комбинированных» вмешательств на клапанах сердца в 5 случаях паттерн указывал на состояние «не норма», не идентифицируя какой-то определенный порок сердца. В остальных 24 случаях были распознаны конкретные клапанные пороки сердца. Отмечена тенденция: Чем больше клапанов сердца вовлечено в патологический процесс, тем меньшей будет послеоперационная динамика силуэта сердечной тени, даже при безупречно выполненной операции

В доступной зарубежной и отечественной литературе нами не было найдено опубликованных рекомендаций по поводу оценки результатов оперативной коррекции клапанных ППС с использованием «паттернов» цифровой рентгенографии. Поэтому мы предлагаем свою систему оценки эффективности выполненной операции в послеоперационном периоде на госпитальном этапе лечения больного:

«УДОВЛЕТВОРИТЕЛЬНЫЙ» результат - четкой динамики предоперационного состояния силуэта ССТ не прослеживается - после операции он распознается тем же самым паттерном, что и до операции.

- «НЕУДОВЛЕТВОРИТЕЛЬНЫЙ» результат - после операции имеет место отрицательная динамика изменения силуэта ССТ - увеличиваются его размеры, меняется конфигурация - он распознается паттерном или несколькими паттернами одновременно, которым до операции он не соответствовал. -

- «ХОРОШИЙ» результат - после операции имеет место положительная динамика изменения силуэта ССТ - его размеры и конфигурация изменяются в сторону «НОРМЫ», но не достигают ее. Он не распознается каким-либо паттерном клапанного ППС, соответствуя паттерну «НЕНОРМА».

Далее мы провели сравнение полученных нами данных с данными клинических наблюдений за пациентами в послеоперационном периоде. В 93% случаев было совпадение компьютерной рентгенологической оценки эффективности выполненной операции с клинической оценкой, которую давал врач-эксперт на основе инструментальных и клинических методов обследования пациента в послеоперационном периоде. На наш взгляд такая система оценки позволит отфеделиться с тактикой ведения больных в послеоперационном периоде на госпитальном этапе лечения больного. «Неудовлетворительный» результат может говорить как об истощении резервов организма и невозможности приспособиться к «новым» условиям гемодинамики, так и о возможных осложнениях -тромбозах, фистулах и пр. Это в свою очередь потребует неотложных дополнительных инструментальных методов обследования для выявления истинной причины несостоятельности хирургической коррекции клапанного ППС.

ВЫВОДЫ

1. Установлено, что разработанная методика получения цифровой количественной информации о форме и размерах элементов силуэта ССТ на ЦРИ ОГК в прямой проекции позволяет автоматизировать процесс идентификации силуэтов ССТ.

2. Установлено, что полученные при помощи Data Mining паттерны «норма» и «ненорма» состояния силуэта ССТ обладают чувствительностью 97% и специфичностью 100%. При дифференциальной диагностике клапанных ППС выявлено, что паттерны состояния силуэта ССТ различных клапанных

ППС имеют чувствительность от 60% до 100%, а специфичность от 80% до 100%.

3. Результат автоматизированной оценки эффективности выполненной операции по поводу коррекции клапанного ППС на основе разработанного метода с использованием паттернов цифровой рентгенографии в 93% случаев совпадал с заключением врача - эксперта.

4. Установлено, что на госпитальном этапе после хирургической коррекции клапанного ППС силуэт ССТ в 100% случаях не становился таким же, как при условной норме.

5. Установлена следующая динамика конфигурации и размеров силуэта ССТ после проведения операции на сердце по поводу любого клапанного ППС -уменьшаются, либо исчезают, имевшиеся до операции признаки диастолической перегрузки, признаки систолической перегрузки практически не меняются, либо лишь уменьшаются, но не исчезают.

6. Установлено, что чем больше клапанов сердца вовлечено в патологический процесс, тем меньшей будет послеоперационная динамика силуэта ССТ, даже при безупречно выполненной операции.

7. Установлено, что послеоперационное изменение силуэта ССТ, связанное с применением экстракорпоральных кондуитов, может быть неправильно интерпретировано как возникновение рентгенологических признаков, свидетельствующих об отрицательном эффекте операции.

8. При апробации в клинике установлено, что разработанный метод автоматизированной дифференциальной диагностики и оценки результатов хирургического лечения клапанных ППС на основе компьютерного анализа цифровых прямопроекционных рентгенограмм имеет чувствительность от 60% до 100% и специфичность от 80% до 100%.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Комплексную оценку результатов хирургического лечения клапанных пороков сердца' целесообразно дополнять разработанной нами автоматизированной методикой. Она позволяет оперативно и объективно, без риска ошибок, связанных с «человеческим фактором», оценивать результат хирургической коррекции наиболее распространенных клапанных пороков сердца на госпитальном этапе лечения больного в стационаре.

2. Результаты хирургического лечения следует считать удовлетворительными, если нет четкой динамики предоперационного состояния силуэта сердечной тени: после операции он распознается тем же самым паттерном, что и до операции.

3. Результаты хирургического лечения следует считать неудовлетворительными, если после операции имеет место отрицательная динамика изменения силуэта сердечной тени - увеличиваются его размеры, меняется конфигурация: он распознается паттерном или несколькими паттернами одновременно, которым до операции не соответствовал.

4. Результаты хирургического лечения следует считать хорошим, если после операции имеет место положительная динамика изменения силуэта сердечной тени - его размеры и конфигурация изменяются в сторону «НОРМЫ», но не достигают ее. Он не распознается каким-либо паттерном клапанного порока сердца, соответствуя паттерну «НЕНОРМА».

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Гутов, A.B. Новая методика кардиометрии на цифровых рентгенограммах органов грудной клетки и ее применение в диагностике клапанных пороков сердца / A.B. Гутов, О.С. Антонов, Е.В. Ленько// Патология кровообращения и кардиохирургия. 2003. №4, с.64-68.

2. Гутов, A.B. Перспективы цифровой рентгенографии в диагностике сердечно-сосудистых заболеваний / A.B. Гутов, А.О. Антонов, О.С. Антонов// Патология кровообращения и кардиохирургия. 2003. №1, с.91-94.

3. Гутов, A.B. Цифровая рентгенография: метод объективной оценки изменений малого круга кровообращения при заболеваниях сердца / A.B. Гутов, С.Е. Гуляевский, Н.Т. Пак// Тезисы VII ежегодной сессии НЦССХ РАМН, Москва, 2003. С.174.

4. Гутов, A.B. Дифференциальная диагностика вариантов кровенаполнения легочного артериального русла и клапанных пороков сердца с использованием «Data mining» цифровой рентгенографии / A.B. Гутов, A.M. Караськов, Е.В. Ленько// Патология кровообращения и кардиохирургия. 2004. №1, с.65-71.

5. Гутов, A.B. Объективизация рентгенологических признаков нарушений кровообращения по малому кругу методом цифровой рентгенографии (предварительные результаты) / A.B. Гутов, О.С. Антонов, Ю.А. Власов// Материалы YI ежегодной сессии НЦССХ, Москва, май 2002. С.145.

6. Гутов, A.B. Применение методов интеллектуального анализа данных для решения задач медицины / A.B. Гутов, О.С. Антонов, С.Е. Гуляевский// Материалы конференции, посвященной памяти акад. Е.Н.Мешалкина, Новосибирск, 2002. С. 107-108.

7. Гутов, A.B. Автоматизированная оценка кровообращения малого круга при врожденных, приобретенных пороках сердца и ишемической болезни (предварительные результаты) / Ä.B. Гутов, О.С. Антонов, Ю.А. Власов// Материалы Yin Всероссийского съезда сердечно-сосудистых хирургов, Москва, 2002. С.331.

8. Гутов, A.B. Возможности цифровой рентгеюярафии в разделении изменений малого круга кровообращения на норму и патологию и ее использование для объективной оценки заболеваний сердца / A.B. Гутов, С.Е. Гуляевский, Н.Т. Пак// Материалы Межрегиональной научно-практической конференции «Современные методы диагностики», Барнаул, 2003. С.82-83.

9. Гутов, A.B. Возможность автоматизации в разделении цифровых рентгенограмм грудной клетки на «норму» и «патологию» с использованием объективной оценки состояния легочного кровотока и формы срединной тени / A.B. Гутов, О.С. Антонов, Н.Т. Пак// Материалы Девятого Всероссийского съезда сердечно-сосудистых хирургов, Москва, 2003. С.306.

10. Гутов, A.B. Способ объективизации оценки состояния легочного кровотока и формы срединной тени при заболеваниях сердца с помощью цифровой рентгенографии и компьютерной обработки данных / A.B. Гутов, О.С. Антонов, Н.Т. Пак// Материалы X Юбилейной научно-практической конференции с международным участием «Актуальные проблемы кардиологию), Тюмень, 2003. С.15.

11. Гутов, A.B. Использование «Data Mining» цифровой рентгенографии для идентификации легочного сосудистого рисунка и силуэта сердечнососудистой тени у кардиохирургических больных / A.B. Гутов, А.М. Караськов, Е.В. Ленько// Материалы УШ ежегодной сессии НЦССХ РАМН с всероссийской конференцией молодых ученых, Москва, 2004. С.289.

12. Гутов, A.B. Применение «паттернов» цифровой рентгенографии для оценки состояния легочного сосудистого рисунка и силуэта сердечнососудистой тени у кардиохирургических больных после коррекции врожденных и приобретенных пороков сердца / A.B. Гутов, А,М. Караськов, Е.В. Ленько// Материалы четвертых научных чтений, посвященных памяти академика Е.Н.Мешалкина, Новосибирск, 2004. С.173.

13. Гутов, A.B. Оценка результатов коррекции врожденных и приобретенных пороков сердца по паттернам цифровой рентгенографии / A.B. Гутов, A.M. Караськов, Е.В. Ленько// Патология кровообращения и кардиохирургия. 2004. №2, с.69-74.

14. Гутов, A.B. Перспективы применения цифровой рентгенографии для диагностики заболеваний системы кровообращения / A.B. Гутов, О.С. Антонов, Е.В. Ленько// Сибирский консилиум. 2004. № 9, с.55-59.

Соискатель

Гутов A.B.

Подписано в печать 18.04.2005 Заказ №

Формат 60x84 1/16 Бумага офсепгнаа, 80 гр/м:

.1

Печл. 1 Тираж 100

Отпечатано на полиграфическом участке издательского отдела Института катализа нм. Г.К. Борескова СО РАН 630090, Новосибирск, пр. Академик* Лаврентьева, 5

РНБ Русский фонд

2005-4 48030

19 МЛ:-; 2005 "

Распространенность среди населения Российской Федерации болезней сердечно-сосудистой системы, а именно клапанных Ш 1С, очень высока. Эти патологии приводят к инвалидности и часто к смерти больных. Их раннее выявление имеет большое значение для выбора тактики лечения и прогноза жизни больного. Ежегодно в стране выполняется большое количество операций по поводу ППС и эта цифра имеет постоянную тенденцию к прогрессивному росту. В 2000г. было выполнено 4465, в 2001г. - 5200, в 2002г. - 5644, в 2003г. - 6080 оперативных вмешательств. В среднем по России хирургическое лечение клапанных ППС на 1 млн. населения составило: в 2001г. - 35,9, в 2002г. - 39,4, в 2003г. - 42,6 [17]. Применение передовых высокотехнологичных методов и устройств, как характерная черта современной кардиохирургии, способствует еще большему наращиванию темпов оказания кардиохирургической помощи населению. В практическом, здравоохранении врач сталкивается с проблемой необходимости своевременного качественного обследования прооперированных больных, поскольку оценка результатов операции является обязательной процедурой в протоколе ведения кардиохирургического больного. Отсюда понятна актуальность и практическая значимость нашего исследования.

В диагностике предпочтение традиционно отдается безопасным для пациента и наиболее диагностически точным методам. В настоящее время для выявления патологии сердечно-сосудистой системы применяется множество лучевых методов, таких как УЗИ, компьютерная рентгеновская и ЯМР томография. С их помощью возможно оценивать размеры, функцию и структуру сердца и крупных сосудов и они, несомненно, будут решать проблемы точной предоперационной анатомической диагностики пороков сердца и магистральных сосудов [83]. Так, например, УЗИ сердца и магистральных сосудов позволяет достаточно верно визуализировать внутрисердечную анатомию и определить гемодинамические показатели, поэтому эти задачи при рентгенологическом исследовании кардиологических больных на современном этапе не ставятся. Однако первичное выявление патологических состояний системы кровообращения по-прежнему остается в сфере методик, начинающихся с обычного рентгенологического исследования, включающего в себя сейчас и цифровые способы получения рентгеновского изображения [37, 50, 58]. Значение рентгеновского метода в диагностике сердечно-сосудистых заболеваний по-прежнему актуально, так как с его помощью удается сделать доступными для оценки малый круг кровообращения и относительные размеры отделов сердца и крупных сосудов. Простое рентгенологическое исследование, которое всегда было и остается абсолютно необходимым и обязательным методом диагностики заболеваний сердца и сосудов, дает возможность оценить состояние органов грудной клетки, начиная с костного скелета и заканчивая собственно сердцем. При этом оно позволяет выявить сопутствующие заболевания, в частности заболевания легких, которые могут влиять на результаты хирургических вмешательств на сердце и сосудах и даже быть противопоказанием к ним. Стандартная обзорная рентгенограмма органов грудной клетки - наиболее доступный и широко распространенный, имеющий минимум противопоказаний и достаточную информативность метод диагностики болезней сердца и сосудов [47, 64, 71]. С ее помощью имеется возможность установить или предположить предварительный диагноз, осуществлять контроль за состоянием сердца и легких в ближайшем послеоперационном периоде, оценивать результат операции. Очень важно и то, что на одном снимке исследователь может одновременно визуально оценивать и интерпретировать теневую картину, которую создают сосуды малого круга кровообращения, сердце и связанные с ним крупные сосуды. Цифровые рентгеновские изображения органов грудной клетки, выполненные в прямой проекции, в настоящее время считаются более предпочтительными для оценки теневой картины сердца и крупных сосудов в виду явных преимуществ цифрового рентгеновского изображения перед традиционным аналоговым (пленочным) [38, 50, 116, 125]. Программное обеспечение позволяет проводить различные измерения на цифровом изображении - линейные расстояния, площади участков любой конфигурации, углы, а получаемые численные значения можно использовать для оценки формы, величины и положения сердца и относящихся к нему крупных сосудов. Кроме того, изображение в цифровом виде может анализироваться компьютером при помощи специальных программ без участия человека, что придает определенную объективность получаемым результатам, так как роль человеческого фактора сводится к минимуму -исследователь только запускает программу, контролирует и направляет работу вычислительной машины, не вмешиваясь в сам процесс [39, 42, 43]. С момента возникновения рентгенологии ведутся постоянные поиски и делаются попытки создать методики, позволяющие производить количественное измерение сердца и магистральных сосудов при нормальном и патологическом их состоянии. И.Х.Рабкин и Э.А.Григорян ввели цифровые величины в рентгенокардиологию и выявили их соответствие с гемодинамическими показателями. Относительные величины, которыми пользовались исследователи, были получены на основе линейных измерений [63]. Они также изучали оперированное сердце в отдаленном послеоперационном периоде (через 6 месяцев и более после операции) - это относилось к состояниям после пластики и комиссуротомии. Протезирование клапанов и крупных сосудов при этом не рассматривалось [62]. Осуществление динамического наблюдения за больными после операции и до выписки из стационара требует в настоящее время создания бесконтрастных, неинвазивных, доступных и достаточно объективных методов исследования, так как существует необходимость оперативного контроля за изменениями и сдвигами, вызванными хирургическим вмешательством [57, 66, 72].

По прогнозу главного рентгенолога России Л. М. Портного развитие цифровых методов получения рентгеновского изображения будет опережающим и приоритетным, ввиду их многочисленных преимуществ перед традиционными пленочными (особенно важно то, что лучевая нагрузка при цифровой рентгенографии ниже в десятки раз) [61]. В этой связи особенно важно изучение возможностей цифровой рентгенографии и применение их для первичного отбора пациентов с клапанными приобретенными пороками сердца, а также для оценки динамики рентгенологических изменений в ответ на их оперативное лечение [43, 44, 45]. Методы цифровой рентгенографии позволяют перейти от качественных, интуитивно-эмпирических оценок патологии легких и сердца, к количественным цифровым показателям. Получение цифровых показателей моделей (описания) нормы и различных патологических состояний, совмещенное с новыми методами статистической обработки, может перевести клиническую рентгенологию на качественно новый уровень доказательной медицины [40, 42, 52]. Актуальность темы исследования.

Основными проблемами для лучевой диагностики на современном этапе применительно к рентгенокардиологии и кардиохирургии являются:

1. Разделение ЦРИ ОГК на «норму» и «не норму».

2. Разделение ЦРИ ОГК, отнесенных к «не норме», на различные патологические состояния, то есть конкретная рентгенодиагностика заболеваний сердца и связанных с ним крупных сосудов.

3. Необходима сравнительная оценка рентгеновских изображений органов грудной клетки пациентов с клапанными ППС до и после оперативной коррекции, с возможностью объективно, в числовом выражении, показать эффективность проведенной операции.

4. Создание компьютерных программ для автоматизированной объективной диагностики клапанных ППС и анализа их послеоперационной динамики по ЦРИ ОГК, выполненных в прямой проекции, без вывода изображения на экран монитора или на бумажный носитель посредством принтера.

Из всего круга возможных решений вышеуказанных проблем предпочтительно исследование возможности цифровой рентгенографии в объективном определении оценки силуэта сердечно-сосудистой тени при клапанных ППС до и после их хирургической коррекции. Приоритетность этого направления связана с тем, что при клапанных ППС наиболее ранними рентгенологическими симптомами являются расширение полостей сердца и крупных сосудов, а изменения в малом круге кровообращения, такие как застой и гипертензия, возникают на более поздних стадиях порока, когда хирургическое лечение затруднено или даже невозможно.

Одним из перспективных направлений является то, что количественные характеристики состояния ССТ, полученные с помощью цифровой рентгенографии, позволят разработать алгоритм, а в дальнейшем и автоматическую программу диагностики заболеваний сердца и сосудов. При этом основным инструментом достижения этой цели является применение современной компьютерной программы Data Mining, позволяющей проводить точный «интеллектуальный» анализ любой количественной информации. В итоге кардиохирургия пополнится новым методом для диагностики заболеваний ССС и контроля результатов хирургического лечения [33, 41, 43]. Преимуществами этого метода являются неинвазивность, объективность, возможность проводить массовые скрининговые обследования, а при наличии телекоммуникационного оборудования - дистанционное консультирование. В доступной зарубежной и отечественной литературе научных исследований, аналогичных нашему, мы не обнаружили.

Цель исследования. Совершенствование системы объективной оценки результатов хирургического лечения больных приобретенными клапанными пороками сердца на основе автоматизации идентификации силуэтов сердечно-сосудистой тени на цифровых рентгенограммах. Задачи исследования:

1. Разработать методику получения количественной цифровой информации о форме и размерах силуэта сердечно-сосудистой тени на ЦРИ ОГК в прямой проекции.

2. На основе такой информации, используя Data Mining, получить «паттерны» для каждого вида клапанного ППС и состояния «нормы». Изучить особенности структуры «паттернов» и возможность их применения для дифференциальной диагностики клапанных ППС.

3.Используя полученные «паттерны», разработать метод цифровой оценки проведенного хирургического лечения у пациентов с клапанными ППС путем сравнения до-, и послеоперационного варианта силуэта ССТ.

4. Изучить результаты операций на основе разработанных критериев.

5. Апробировать разработанный метод в клинической практике, оценить его возможности и прогностическую значимость.

Научная новизна и практическая значимость:

1. Впервые разработана методика количественной оценки формы и размеров цифрового рентгеновского изображения элементов сердечно-сосудистой тени в прямой проекции.

2. Впервые получены «паттерны», отражающие характерные признаки силуэта ССТ при различных клапанных ППС и «условной норме».

3. Впервые разработан метод объективной автоматизированной рентгенологической оценки результатов хирургической коррекции у пациентов с клапанными ППС по ПРИ ОГК в прямой проекции. Апробация результатов диссертагщонной работы. Основные положения, выводы и практические рекомендации доложены на научно-практических конференциях (Барнаул, июль 2003г.; Тюмень, ноябрь 2003г.), на заседании кафедры лучевой диагностики Новосибирской Государственной Медицинской Академии (Новосибирск, 2004г), на заседании Новосибирского областного общества рентгенологов (Новосибирск, 2004г), на заседании Ученого совета ГУ ННИИ ПК МЗ РФ (Новосибирск, 2005г) и опубликованы в центральной научно-медицинской литературе. По теме диссертации опубликовано 14 научных работ, из них 5 статей в центральной печати. Основные научные положения диссертации, выносимые на публичную защиту:

1. После хирургического лечения клапанных 1111С происходит изменение рентгенологических признаков перегрузки сердца, по динамике которых можно оценивать результат операции.

2. Оперативное лечение клапанных 1111С никогда не приводит к немедленной «нормализации» конфигурации и величины ССТ. В большей степени на послеоперационную динамику рентгенологической картины влияют особенности компенсации клапанного порока сердца и его стадия.

3. Обработка и анализ ЦРИ ОГК при помощи компьютера позволяет объективно распознавать силуэт ССТ как «норму» и «не норму» и на этой основе проводить дифференциальную диагностику, а в случаях оперативного лечения прослеживать послеоперационную динамику и оценивать результат операции.

4. Созданная система оценки результатов выполненной операции по поводу коррекции клапанного ППС на основе паттернов цифровой рентгенографии позволяет достоверно оценивать эффективность хирургического вмешательства на госпитальном этапе.

5. Возможно создание автоматизированной системы распознавания силуэта ССТ при различных типах клапанных ППС - нового высокоэффективного инструмента дифференциальной диагностики и оценки оперативного лечения.

выводы

1. Установлено, что разработанная методика получения цифровой количественной информации о форме и размерах элементов силуэта ССТ на ПРИ ОГК в прямой проекции позволяет автоматизировать процесс идентификации силуэтов ССТ.

2. Установлено, что полученные при помощи Data Mining паттерны «норма» и «ненорма» состояния силуэта ССТ обладают чувствительностью 97% и специфичностью 100%. При дифференциальной диагностике клапанных ППС выявлено, что паттерны состояния силуэта ССТ различных клапанных ППС имеют чувствительность от 60% до 100%, а специфичность от 80% до 100%.

3. Результат автоматизированной оценки эффективности выполненной операции по поводу коррекции клапанного ППС на основе разработанного метода с использованием паттернов цифровой рентгенографии в 93% случаев совпадал с заключением врача - эксперта.

4. Установлено, что на госпитальном этапе после хирургической коррекции клапанного ППС силуэт ССТ в 100% случаях не становился таким же, как при условной норме.

5. Установлена следующая динамика конфигурации и размеров силуэта ССТ после проведения операции на сердце по поводу любого клапанного ППС -уменьшаются, либо исчезают, имевшиеся до операции признаки диастолической перегрузки, признаки систолической перегрузки практически не меняются, либо лишь уменьшаются, но не исчезают.

6. Установлено, что чем больше клапанов сердца вовлечено в патологический процесс, тем меньшей будет послеоперационная динамика силуэта ССТ, даже при безупречно выполненной операции.

7. Установлено, что послеоперационное изменение силуэта ССТ, связанное с применением экстракардиальных кондуитов, может быть неправильно интерпретировано как возникновение рентгенологических признаков, свидетельствующих об отрицательном эффекте операции.

8. При апробации в клинике установлено, что разработанный метод автоматизированной дифференциальной диагностики и оценки результатов хирургического лечения клапанных ППС на основе компьютерного анализа цифровых прямопроекционных рентгенограмм имеет чувствительность от 60% до 100% и специфичность от 80% до 100%.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Комплексную оценку результатов хирургического лечения клапанных ППС на фоне стабилизации гемодинамического статуса пациента целесообразно дополнять разработанной нами автоматизированной методикой. Она позволяет оперативно и объективно, без «человеческого фактора», оценивать результат хирургической коррекции наиболее распространенных клапанных ППС на госпитальном этапе лечения больного в стационаре.

2. Результаты хирургического лечения следует считать удовлетворительными, если нет четкой динамики предоперационного состояния силуэта ССТ- после операции он распознается тем же самым паттерном, что и до операции.

3. Результаты хирургического лечения следует считать неудовлетворительными, если после операции имеет место отрицательная динамика изменения силуэта ССТ - увеличиваются его размеры, меняется конфигурация - он распознается паттерном или несколькими паттернами одновременно, которым до операции он не соответствовал.

4. Результаты хирургического лечения следует считать хорошим, если после операции имеет место положительная динамика изменения силуэта ССТ - его размеры и конфигурация изменяются в сторону «НОРМЫ», но не достигают ее. Он не распознается каким-либо паттерном клапанного ППС, соответствуя паттерну «НЕНОРМА».