Автореферат и диссертация по медицине (14.01.25) на тему:Дифференциальная диагностика шаровидных образований легких при мультиспиральной компьютерной томографии на основе многомерной обработки денситометрических параметров

На правах рукописи

005051910

Лобанов Михаил Николаевич

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ДИАГНОСТИКА ШАРОВИДНЫХ ОБРАЗОВАНИЙ ЛЕГКИХ ПРИ МУЛЬТИСПИРАЛЬНОЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТОМОГРАФИИ НА ОСНОВЕ МНОГОМЕРНОЙ ОБРАБОТКИ ДЕНСИТОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

14.01.25 - пульмонология 14.01.13 - лучевая диагностика и лучевая терапия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой стененп кандидата медицинских наук

1 в АИР -013

Барнаул - 2013

005051910

Работа выполнена в Государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования (ГБОУ ВПО) «Алтайский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации Научные руководители:

Шойхет Яков Нахмановнч, доктор медицинских наук, профессор, член-корреспондент РАМН

Коновалов Владимир Константинович, доктор медицинских наук, профессор Официальные оппоненты:

Алгазин Анатолий Иванович, доктор медицинских наук, профессор, ГБОУ ВПО «Алтайский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения РФ, заведующий кафедрой терапии и семейной медицины факультета повышения квалификации и профессиональной переподготовки специалистов

Усов Владимир Юрьевич, доктор медицинских наук, профессор, заведующий отделением рентгеновских и томографических методов диагностики ФГБУ «НИИ кардиологии» СО РАМН

Ведущая организация: Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Новосибирский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации (г. Новосибирск).

Защита диссертации состоится ^¡^¿¿¿сАЛОХЗ года в 10.00 часов на заседании диссертационного совета Д 208.002.02 в Государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Алтайский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации (656038, Барнаул, пр. Ленина, 40).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Алтайский государственный медицинский университет»Министерства здравоохранения Российской Федерации

Автореферат разослан » сС^орг^пК 2013 Ученый секретарь диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы исследования и степень ее разработанности

Болезни органов дыхания преобладают в структуре заболеваемости детей и взрослых и являются одной из основных причин временной утраты трудоспособности и экономических потерь государства [Лукомский Г.И. и соавт., 1982; Власов П.В., 2004].

Проблема рака легкого с каждым годом приобретает все большую актуальность. В России злокачественные новообразования трахеи, бронхов, легкого занимают первое место в структуре заболеваемости мужчин в возрасте 60 лет и старше (19,4%).В Алтайском крае заболеваемость раком легкого в 2010 году составила 76,9 среди мужчин и 8,4 среди женщин на 100000 населения [Злокачественные новообразования в России в 2010 году (заболеваемость и смертность)].

В России показатель заболеваемости туберкулезом в 2010 г. составил 76,47 на 100000 населения (в 2009 г. - 82,29) и в 2,3 раза превысил уровень заболеваемости до начала ее роста в 1989 г. (33,0 на 100000 населения) [Государственный доклад «О санитарно-эпидемиологической обстановке в Российской Федерации в 2010 году»]. В настоящее время туберкулез повсеместно имеет отчетливую тенденцию к распространению [Ерохин В В., 2003; Кессель М.М., 2008].

По данным Чучалина А.Г. (2000), инфекционные заболевания дыхательных путей в общей клинической практике составляют более 25%. Пневмония относится к числу наиболее распространенных заболеваний и, в то же время, к патологии с низким уровнем диагностики. Расхождение клинических и патологоанатомических диагнозов при пневмонии достигает 22,7% [Юдин А.Л., 2000; Ищенко Б.И., 2001; Стеблецова Т.В. и соавт., 2008].

Термин «шаровидные образования легких» (ШОЛ) подразумевает наличие в легких одиночного или множественных патологических образований круглой или близкой к ней формы. В литературе эти образования описаны под многими названиями: одиночные внутрилегочные опухоли; одиночные округлые уплотнения; изолированные легочные узлы; «молчаливые» круглые легочные образования и т. д. [Пугов Н.В., 1984; Лыткин М.И., 1988; Найдич Б.Г., 1989; Ва1щЬтап Я.Р., 2009].

Современные способы диагностики и реализуемые с использованием этих способов аппаратурные средства не всегда позволяют установить природу ШОЛ, что вызвано наличием сходных черт опухолевых, специфических, неспецифических воспалительных и иных патологических процессов при их визуализации интроскопическими методами [Га-мова Е.В., 2006; Тюрин И.Е., 2007].

Структура шаровидных образований легких традиционно оценивается с чисто описательной, качественной позиции - однородная, неоднородная, недостаточно однородная и так далее, что зависит от личностных зрительных впечатлений врача [Найдич Б.Г., 1989; Розенштраух Л.С., 1994]. Эти описания субъективны, неоднозначны, неточны, что приводит к поливариантной трактовке заключений и, как следствие, к неверной диагностике.

Денсигометрия является одной из основополагающих методик мультиспиральной компьютерной томографии (МСКТ), позволяющей уточнить характер патологических изменений органов грудной полости. Однако возможности денситометрии в оценке ШОЛ изучены недостаточно [Гончаренко Г.В. и соавт., 1989; Al-Kadi O.S., 2008].

Увеличение контингента больных с заболеваниями органов грудной полости требует постоянного совершенствования форм и методов диагностики и дифференциальной диагностики шаровидных образований легких, разработки новых объективных критериев оценки получаемых интроскопических данных, что подчеркивает актуальность темы, а также определяет цель и задачи, поставленные перед данным исследованием.

Цель и задачи исследования

Повышение эффективности дифференциальной диагностики шаровидных образований легких путем применения многомерной обработки денситометрических параметров при мультиспиральной компьютерной томографии.

1. Определить возможности количественной оценки плотности шаровидных образований легких на последовательно расположенных срезах при мультиспиральной компьютерной томографии.

2. Оценить погрешности данных при мультиспиральной компьютерной томографии шаровидных образований легких, разработать способ их корректировки с использованием крови в аорте в качестве интракорпорального репера.

3. Разработать способ прицельной объемной денситометрии шаровидных образований легких и анализ полученных параметров распределения для оценки их внутренней структуры.

4. Провести статистический анализ средних значений денситометрических параметров шаровидных образований легких при первичном раке, пневмонии и инфильтративном туберкулезе.

5. Разработать искусственный нелинейный нейрон для попарного разделения первичного рака, пневмонии и инфильтративного туберкулеза на основе многомерной обработки денситометрических параметров, оценить эффективность дифференциальной диагностики.

Научная новшна

Впервые для количественного определения внутренней структуры шаровидных образований легких применен разработанный способ прицельной объемной денситометрии на последовательно расположенных срезах, заключающийся в выделении объемов интереса, свободных от участков деструкции и/или кальцинации.

Предложен алгоритм корректировки средних значений плотностей шаровидных образований легких с использованием крови в аорте в качестве интракорпорального репера, повышающий точность анализа этих образований.

Впервые предложен перечень наиболее значимых денситометрических параметров шаровидных образований легких для дифференциальной диагностики первичного рака, пневмонии и инфильтративного туберкулеза.

Впервые предложена методика дифференциальной диагностики первичного рака, пневмонии и инфильтративного туберкулеза на основе искусственного нейрона, позволяющая разделять «первичный рак -инфильтративный туберкулез» с точностью 90,2%, «первичный рак -пневмония» с точностью 84,2%, «инфильтративный туберкулез -пневмония» с точностью 80,2%.

Теоретическая н практическая значимость

1. Использование при мультиспиральной компьютерной томографии шаровидных образований легких способа прицельной объемной денситометрии на последовательно расположенных срезах, позволяет устранить из анализа включения, искажающие изучаемые параметры образования.

2. Применение в качестве интракорпорального репера аорты при денситометрии шаровидных образований легких, позволяет повысить точность анализа их структуры.

3. Попарное разделение нозологических форм шаровидных образований легких на основе многомерной обработки денситометрических параметров с применением искусственного нелинейного нейрона позволяет повысить точность дифференциальной диагностики.

Методология и методы исследования

Исследование ретро- и проспективное, рандомизированное, сравнительное, динамическое.

При обследовании больных использовалась мультиспиральная компьютерная томография органов грудной клетки; при постпроцессинговом анализе изображений применялась программа Image J (Image Processing and Analysis in Java, CUIA).

Цифровые данные о состоянии ШОЛ обработаны с использованием табличного процессора Microsoft Excel.

Оценку размеров корреляции проводили в соответствии с рекомендациями А.М. Мер-кова, Л.Е. Полякова [Санитарная статистика. Л., 1974].

В работе использована Международная классификация болезней 10 пересмотра.

Чувствительность, специфичность и точность метода оценивались в соответствии с рекомендациями ВОЗ ( 1992), предложенными для определения показателей диагностической значимости методов визуализации при скрининговых исследованиях [43, 76].

Алгоритмы расчетов и программное обеспечение для обработки денситометрических параметров ШОЛ разработаны с участием д.т.н.. проф. С Л. Леонова (кафедра технологии автоматизированных производств Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова) и д.ф.-м.н., проф. А.М. Шайдука (кафедра физики и информатики Алтайского государственного медицинского университета).

Примененные методы исследования современны, позволяют решать поставленные в работе задачи.

Положения, выносимые на защиту

1. Возможность количественной оценки внутренней структуры шаровидных образований легких при мультиспиральной компьютерной томографии с помощью разработанного способа прицельной объемной денситометрии. .....

2. Необходимость коррекции результатов денситометрии шаровидных образований легких, с .учетом денситометрических данных интракорпорального репера для повышения точности анализа.

3. Необходимость использования перечня наиболее значимых денситометрических параметров шаровидных образований легких для дифференциальной диагностики первичного рака, пневмонии и инфильтративного туберкулеза

4. Целесообразность применения методики дифференциальной диагностики первичного рака, пневмонии и инфильтративного туберкулеза на основе искусственного нейрона.

Степень достоверности и апробация результатов

Достоверность определена тем, что структура исследования соответствует поставленным цели и задачам, данные получены у достаточного количества (328 человек) верифицированных групп больных, использовались современные методы диагностики, статистического и математического анализа, позволившие решить поставленные в работе задачи. Основные результаты исследования были представлены на совещаниях кафедры факуль-

6

тетской хирургии им. И.И. Неймарка с курсом хирургии ФУВ; кафедры лучевой диагностики; кафедры физики и информатики ГБОУ ВПО «Алтайского государственного медицинского университета» (2011- 2013 г г.); межвузовских конференциях ГБОУ ВПО «Алтайский государственный медицинский университет» и ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет им. ИИ. Ползунова»; Российской научно-практической конференции с международным участием «Высокие технологии в онкологии» (Барнаул, 26-27 июня 2012). По теме диссертации опубликованы; 6 статей в рецензируемых журналах (из Hirx 3 - в рекомендованных ВАК РФ), издано одно учебное пособие.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Хараетернстнка больных и методика исследования

В основу работы положены данные о 5887 больных, находившихся на обследовании и лечении в КГБУЗ «Диагностический центр Алтайского края», КГБУЗ «Городская больница №1», КГБУЗ «Городская больница №5», КГКУЗ «Алтайский противотуберкулезный диспансер», КГБУЗ «Алтайский краевой онкологический диспансер» за период с 2009 года по 2011 год.

У всех больных была проведена МСКТ органов грудной клетки в КГБУЗ «Диагностический центр Алтайского края». Формирование групп больных проводилось в три этапа.

На первом этапе было отобрано 1211 человек с наличием в легких на архивных и/или вновь выполненных пленочных рентгенограммах, пленочных, цифровых флюорограммах одиночного или множественных патологических образований круглой или близкой к ней формы (ШОЛ). ........

На втором этапе у 733 больных наряду с традиционной интерпретацией интроскопиче-ских данных при МСКТ была проведена прицельная объемная денситометрия ШОЛ для оценки их внутренней структуры по вновь разработанному способу и денситометрия крови в левой общей сонной артерии или нисходящем отделе грудной аорты.

На третьем этапе из компьютерных баз данных выше указанных ЛПУ было отобрано 328 больных с верифицированными диагнозами.

В результате были сформированы три группы больных: первая группа — больные первичным раком легкого вторая группа - больные пневмонией третья группа - больные инфильтративным туберкулезом Критериями включения в исследование лиц первой группы были наличие •гистологически или цитологически верифицированного диагноза «первичный рак легкого»

Критериями исключения были

• отсутствие данных пациента в компьютерных базах КГБУЗ «Городская больница №5», КГБУЗ «Алтайский краевой онкологический диспансер»

Критериями включения в исследование лиц второй группы были наличие

• бактериологически или клинически верифицированного диагноза «пневмония» Критериями исключения были

•отсутствие данных пациента в компьютерных базах КГБУЗ «Городская больница №1», КГБУЗ «Городская больница №5»

Критериями включения в исследование лиц третьей группы были наличие •бактериологичски верифицированного диагноза «инфильтративный туберкулез» Критериями исключения были

•отсутствие данных пациента в компьютерной базе КГКУЗ «Алтайский противотуберкулезный диспансер»

У больных сформированных групп преобладал первичный рак легкой» (44,5%); пневмония и инфильтративный туберкулез распределились практически в равных долях (28,7% и 26,8%) (таблица 1). Мужчин было 229 (69,8%), женщин - 99 (30,2%).

Таблица 1.

Первичный рак

Распределение больных по формам заболеваний Формы заболеваний_ Абс. число

Пневмония

Инфильтративный туберкулез Всего:

¡46

94

328

44,5

28,7

26,8 100,0

±т

2,7

2,4

2,4

Среди больных всех групп преобладали лица в возрасте трудовой активности - 21- 60 лет. С момента появления первых признаков заболевания или рентгенологически выявленных изменений в легких до поступления в клинику проходило от двух недель до двух лет. У подавляющего количества больных первичным раком легкого ШОЛ были одиночными - 138 (94,5%). У 87 (92,5%) больных пневмонией и у 53 (60,2%) больных инфиль-тративным туберкулезом отмечались множественные ШОЛ. Из сопутствующих заболеваний у больных всех групп преобладали заболевания сердечно-сосудистой системы - 67 (44,1%) случаев.

МСКТ осуществлялась на компьютерных томографах Aquillion 64 и Asteion 4 (Toshiba Medical Systems) в фазе максимального вдоха. Применялась мультипланар-ная реконструкция в стандартных проекциях и прицельная 3D реконструкция.

Анализ погрешностей данных и их корректировка при мультиспиралыюй компьютерной томографии шаровидных образований легких

Для исследования величины погрешностей денситометр™ сравнивались статистические параметры изображений водного репера и грудной отдел аорты. Выбор водного фантома в качестве репера обоснован тем, что удельный вес воды (1,0 г/см3)близок удельному весу крови (1,050-1,060 г/см3), а также тем, что вода и кровь являются изотропными и однородными средами с позиций МСКТ) [Шевчук Ю.А., Коновалов В.К., Шойхет Я.Н., Лобанов М.Н., Бобров И.П., Колмогоров В.Г.; 2012].

Наблюдаемые значения средних плотностей имеют значительные искажения, связанные с неравномерной плотностью рядом расположенных тканей в теле пациента, что треб)'ет выбора репера для корректировки фактической плотности. Водный репер, находящийся вне пациента, слабо учитывает искажения средней плотности и не может быть использован для расчета фактической плотности. В качестве интракорпорального репера было предложено использовать аортуг-выравнивая плотности пикселей изображений в соответствии с известной плотностью крови.

Для корректировки значений денситометрических плотностей использована парабола, Коэффициенты которой определяются из условия прохождения через три точки: 1) нифаст (-1000) = -1000; 2) Нифакт(+Ш00) = +1000; 3) Нифа„(Ни*„а6л) = Ни*ф,„.

Коэффициенты параболы определяются из системы уравнений:

а+10006+ 106с = 1000 < а — \ 0006 +106 с = —1000 а+Ни'т,ъ 6 + (Ни*)2с = Ни'фа,7„

При этом для крови принимается среднее фактическое значение плотности 45 Ни. Предложенный алгоритм корректировки не влияет на значения среднеквадратичных отклонений плотностей, а корректирует только их средние значения. В то же время он позволяет повысить информативность среднего значения денситометрической плотности и включить этот параметр в алгоритмы дифференциальной диагностики ШОЛ. Использование крови в аорте в качестве интракорпорального репера позволяет внести поправки в расчет средней плотности ШОЛ, обеспечивая повышение точности анализа этих образований.

плотности ШОЛ при описании параболической зависимостью) позволяют учесть характер изменения плотности от среза к срезу.

Таблица 2

Предварительный перечень анализируемых параметров

№ , • Параметры Обозначение

1 Средняя плотность всех срезов ШОЛ Ср

2 Коэффициент корреляции средней по срезам плотности ШОЛ при описании линейной зависимостью 1"ср. ЛИН

3 Коэффициент корреляции средней по срезам плотности ШОЛ при описании параболической зависимостью Г ср параб

4 Среднее среднеквадратичных отклонений плотности ШОЛ по срезам ско с„

5 Коэффициент корреляции среднеквадратичного отклонения плотности ШОЛ по срезам при описании линейной зависимостью г СКО лин

6 Коэффициент корреляции среднеквадратичного отклонения плотности ШОЛ по срезам при описании параболической зависимостью Г СКО параб

7 Средняя по срезам фрактальная размерность ШОЛ РО

8 Среднеквадратичное отклонение фрактальной размерности ШОЛ

Параметры г ско .™н (коэффициент корреляции среднеквадратичного отклонения плотности ШОЛ по срезам при описании линейной зависимостью) и г СКо параб (коэффициент корреляции среднеквадратичного отклонения плотности ШОЛ по срезам при описании параболической зависимостью) позволяют учесть характер изменения среднеквадратичного отклонения.

Отмечены статистически значимые различия средних значений параметров при первичном раке и пневмонии: Ср (средняя плотность всех срезов ШОЛ), г ср пара6 (коэффициент корреляции средней по срезам плотности ШОЛ при описании параболической зависимостью), СКО ср (среднее среднеквадратичных отклонений плотности ШОЛ по срезам) (р < 0,05); г ско шРаб(коэффициент корреляции среднеквадратичного отклонения плотности ШОЛ по срезам при описании параболической зависимостью), РЭ (средняя по срезам фрактальная размерность ШОЛ), с^о (среднеквадратичное отклонение фрактальной размерности ШОЛ) (р< 0,001).

Отмечены статистически значимые различия средних значений параметров при первичном раке и инфильтративном туберкулезе: г ср. пара5 (коэффициент корреляции средней по срезам плотности ШОЛ при описании параболической зависимостью), СКО ср (среднее среднеквадратичных отклонений плотности ШОЛ по срезам), г Ско „^(коэффициент корреляции среднеквадратичного отклонения плотности ШОЛ по срезам при описании параболической зависимостью) (р < 0,05); РЭ (средняя по срезам фрактальная размерность ШОЛ) (р < 0.01); (1Р0 (среднеквадратичное отклонение фрактальной размерности ШОЛ) (р< 0.001).

При пневмонии и инфильтративном туберкулезе определены статистически значимые различия средних значений параметров: г гкогЧ-.-.п(коэффициент корреляции среднеквадратичного отклонения плотности ШОЛ по срезам при описании параболической зависимостью) (р < 0,05); РЭ (средняя по срезам фрактальная размерность ШОЛ) (р < 0,001); (среднеквадратичное отклонение фрактальной размерности ШОЛ) (р< 0,05).

Из этого следует, что можно сократить количество параметров. В связи с тем, что на выбор нозологии большее влияние оказывают параметры г ср пара5 (коэффициент корреляции средней по срезам плотности ШОЛ при описании параболической зависимостью) и г ско параб(коэффициент корреляции среднеквадратичного отклонения плотности ШОЛ по срезам при описании параболической зависимостью), исключены из рассмотрения параметры г ср. Л11Н (коэффициент корреляции средней по срезам плотности ШОЛ при описании линейной зависимостью) и г ско ^(коэффициент корреляции среднеквадратичного отклонения плотности ШОЛ по срезам при описании линейной зависимостью).

Окончательный набор параметров для дифференциальной диагностики заболеваний «первичный рак», «пневмония» и «инфильтративный туберкулез» представлен в таблице 3.

Таблица 3

Окончательный перечень анализируемых параметров

№ Параметры Обозначение

1 Средняя плотность всех срезов ШОЛ Ср

2 Коэффициент корреляции средней по срезам плотности- ШОЛ при описании параболической зависимостью Г ср параб

3 Среднее среднеквадратичных отклонений плотности ШОЛ по срезам СКОсо

4 Коэффициент корреляции среднеквадратичного отклонения-плотности ШОЛ по срезам при описании параболической зависимостью г СКО гараб

5 Средняя по срезам фрактальная размерность ШОЛ РЭ

б Среднеквадратичное отклонение фрактальной размерности ШОЛ

Алгоритм дифференциальной диагностики шаровидных образований легких

Алгоритм дифференциальной диагностики ШОЛ заключается в построении математической зависимости для разделения нозологий на группы в соответствии со значениями анализируемых параметров. Для упрощения бу дем считать, что параметров ШОЛ только два: и Х2 (например, Х| - средняя плотность. Х2- фрактальная размерность). Рассчитывая значения этих параметров для пациентов из базы данных и интерпретируя их как координаты точек на плоскости, получим графическое изображение (рисунок 4).

Рисунок 4. Распределение анализируемых параметров ШОЛ для двух нозологий на плоскости

Для организации дифференциальной диагностики ШОЛ у нового пациента необходимо определить параметры Х[ и Х2 и изобразить положение новой точки на плоскости. На рисунке 5 эта точка обозначена символом . Очевидно, что заболевание у нового пациента с высокой долей вероятности необходимо отнести к нозологии 2.

Искусственным нейроном называют математический алгоритм вычисления в зависимости от набора входных параметров {Х[, Х2, Х3, Х4, Х3. Х6} выходной величины Уе[0; 1] (рисунок 6). При этом преобразование данных производится по следующему алгоритму:

6

-из входных данных формируется их линейная комбинация / = ^о + (1)

1=1

-значение/подставляется в функцию типа у- 1

1+е-о/'< гдеа>0. (2)

Коэффициенты рассчитывались с помощью метода наименьших квадратов для наилучшего разделения нозологии. Расчеты производились в среде табличного процессора Excel с использованием языка программирования VBA. Для каждой пары нозологий производилось обучение нейрона (расчет коэффициентов Ь,). Фактически алгоритм представляет собой нейронную сеть с тремя независимыми нейронами специального вида. Обучение нейрона на основе описанной базы данных позволило получить результаты, представленные на рисунках 7-9.

Разделение нозологий «первичный рак - инфильтративный туберкулез» показано на рисунке 7 По оси абсцисс отложен параметр V - сравнительная характеристика нозологий. При обучении нейрона полагалось, что V=0 соответствует нозологии «инфильтративный туберкулез», a V=1 - нозологии «первичный рак». По оси ординат отложена частость П,

yjl — _L

' > где п, - количество пациентов из базы, попавших с соответствующий интервал значений.

1,00 0.90 0.80

0,70 f-

(5 0,60

0

1 0.50 та

0,40 0,30 0,20 {0.10 0.00

□ инфильтративный

туберкулез ■ первичный рак

0.07 0.21 0,36 0,50 0,64 0.79 0.93 V - сравнительная характеристика нозологий

Рисунок 7. Гистограмма разделения нозологий «первичный рак» и «инфильтративный туберкулез»

Рисунок 10. Цифровые рентгенограммы органов грудной клетки в прямой (А) и боковой (Б) проекциях. Больной, 48 лет.

Рисунок 11.Трансверзальный срез (А) и мультипланарные реконструкции компьютерных томограмм в прямой (Б) и боковой (В) проекциях органов грудной клетки. Больной, 48 лет.

Заключение после МСКТ: «Учитывая бугристость контуров шаровидного образования, наличие «дорожки» лимфангита, деформацию и смещение междолевой щели, увеличение регионарных лимфатических узлов, больше данных за опухолевый процесс».

Выполнена прицельная объемная денситометрия ШОЛ по разработанному способу. Статистический анализ полученных данных показал распределение денситомегрических параметров, характерное для инфильтративного туберкулеза (таблица 4).

____

Таблица 4

Данные полученных параметров ШОЛ. Больной, 48 лет.

№ Параметры Обозначение Данные

1 Средняя плотность всех срезов ШОЛ Ср 19,74903

2 Коэффициент корреляции средней по срезам плотности ШОЛ при описании параболической зависимостью I" ср. параб 0,964123

3 Среднее среднеквадратичных отклонений плотности ШОЛ по срезам СКО ср 10,92002

4 Коэффициент корреляции среднеквадратичного отклонения плотности ШОЛ по срезам при описании параболической зависимостью Г С КО параб 0,848418

5 Средняя по срезам фрактальная размерность ШОЛ РЭ 2,616415

6 Среднеквадратичное отклонение фрактальной размерности ШОЛ ¿го -0,435416

Обработка данных с помощью искусственного нейрона «первичный рак -инфильтративный туберкулез» выдала значение У=0,00, что с высокой достоверностью свидетельствовало о диагнозе «инфильтративный туберкулез».

Больной был направлен в стационар, где после углубленного клинического исследования, обнаружения в лаважной жидкости микобактерий туберкулеза был установлен диагноз «Инфильтративный туберкулез средней доли правого легкого».

Прицельная объемная денситометрия ШОЛ у больного позволила исключить первичный рак легкого. Данное наблюдение демонстрирует распределение денситометрических параметров, характерное для инфильтративного туберкулеза. " "

Эффективность дифференциальной диагностики шаровидных образований легких при ' мультиспиральной компьютерной томографии на основе многомерной обработки денситометрических параметров При оценке эффективности метода анализировались истинно положительные результаты (ИПР), истинно отрицательные результаты (ИОР), ложноотрицательные результаты (ЛОР), ложноположительные результаты (ЛПР): ИПР

чувстительность = —-х 100%;

ИПР + ЛОР

ИОР

специфичность =-х 100%:

ИОР + ЛПР

ИОР + ИПР

точность = —--х 100%

ЛПР + ИОР + ИПР + ЛОР

Специфичность при разделении нозологии «первичный рак - инфильтративный туберкулез» была статистически значимо выше, чем при разделении нозологий «первичный рак - пневмония». Специфичность при разделении нозологий «первичный рак -инфильтративный туберкулез» была статистически значимо выше, чем при разделении нозологий «инфильтративный туберкулез - пневмония».

Точность при разделении нозологий «первичный рак - инфильтративный туберкулез» была статистически значимо выше, чем при разделении нозологий «первичный рак -пневмония». Точность при разделении нозологий «первичный рак - инфильтративный туберкулез» была статистически значимо выше, чем при разделении нозологий «инфильтративный туберкулез - пневмония».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенное исследование позволяет сделать следующие выводы:

1. Денситометрическая оценка плотности шаровидных образований легких на последовательно расположенных срезах дает возможность количественно определять их структуру-

2. Использование крови в аорте в качестве интракорпорального репера позволяет вносить поправки в расчет средней плотности шаровидных образований легких, обеспечивая повышение точности анализа.

3. Разработанный способ прицельной объемной денситометрии шаровидных образований легких и анализ полученных параметров распределения повышает точность оценки их внутренней структуры.

4. Имеются значимые различия средних значений денситометрических параметров шаровидных образований легких при первичном раке, пневмонии и инфильтративном туберкулезе.

5. Разработанный искусственный нелинейный нейрон для попарного разделения шаровидных образований легких на основе многомерной обработки денситометрических параметров позволяет получить разделение нозологических форм «первичный рак - инфильтративный туберкулез» с точностью 90,2%; «первичный рак - пневмония» -84,2%; «инфильтративный туберкулез - пневмония» - 80,2%.

Полученные данные обосновывают возможность практических рекомендаций:

1. При мультиспиральной компьютерной томографии органов грудной полости целесообразно применять денситометрическую оценку плотности шаровидных образований

легких на последовательно расположенных срезах с использованием крови в аорте в качестве интракорпорального репера. . . .

2. Для повышения точности оценки внутренней структуры шаровидных образований легких рекомендуется использовать способ прицельной объемной денситометрии.

3. Для попарного разделения нозологических форм шаровидных образований легких на основе многомерной обработки денситометрических параметров рекомендуется применять искусственный нелинейный нейрон.

В перспективе предполагается разработка дифференциально-диагностических методик на основе многомерной обработки денситометрических параметров с применением искусственной нейронной сети у пациентов с острыми и хроническими интерстициальными заболеваниями легких.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Коновалов, В. К. Опыт применения трехмерных реконструкций при мультиспи-ральной компьютерно-томографической диагностике шаровидных образований легких / В. К. Коновалов, В. Г. Колмогоров, М. Н. Лобанов, Ю. А. Шевчук // Радиология-практика- 2012,- №3.-С. 45-50.

2. Шайдук, А.М. Проблема стандартизации масштаба при вычислении фрактальной размерности медицинских изображений / А.М. Шайд\тс, С.А. Останин, В.К. Коновалов, С.Л. Леонов, Д.Ю. Козлов, В.Г. Колмогоров, М.Н. Лобанов // Известия Алтайского государственного университета. -2012. - №1. -С. 233 -235.

3. Шевчук, Ю.А. Опыт использования ЗО реконструкций при диагностике заболевании легких на. компьютерных томографах / Ю. А. Шевчук, В.К. Коновалов, Я. Н.Шойхет, М. Н. Лобанов, И. П. Бобров, В. Г. Колмогоров // Биотехносфера. - 2012. - № 3^. - С. 32 -38.

4. Коновалов, В.К. Применение ЗО реконструкций при топографической мультиспи-ральной компьютерно-томографической диагностике шаровидных образований легких /

B.К. Коновалов, Я.Н. Шойхет, М.Н. Лобанов, Ю.А. Шевчук, И.П. Бобров, В.Г. Колмогоров//Проблемы клинической медицины.-2011.1-2.-С. 52-59.

5. Коновалов, В.К. Прицельная ЗО реконструкция при изучении качественных характеристик поверхности шаровидных образований легких / В.К. Коновалов, Я.Н. Шойхет, В В. Федоров, М.Н. Лобанов, С.Л. Леонов, А.М. Шайдук, В.Г. Колмогоров, Д.Ю. Козлов,

C.А. Останин. А.Е. Цеймах// Проблемы клинической медицины. -2011. - № 3-4. - С. 20 -25.

6. Леонов, С.Л. Анализ погрешностей данных при мультиспиральной компьютерной томографии шаровидных образований легюгх / С.Л. Леонов. Я.Н. Шойхет, В К. Конова-

24

лов, A.M. Шайдук, Д.Ю Козлов, В.Г. Колмогоров, Ю.А. Шевчук, С.А.Останин, М.Н. Лобанов // Проблемы клинической медицины. -2011. -№ 3-4. - С. 16-19.

Методическое пособие 7. Шайдук, A.M. Постпроцессинговая обработка медицинских изображений / A.M. Шайдук, В.К. Коновалов, М.Н. Лобанов // Учебное пособие по медицинской технике для студентов медико-биологических специальностей. Барнаул. -2012. -22 с.

Подписано в печать 14.03.13 г. Формат 60x84/16. Бумага для множительных аппаратов. Печать ризографная.

Гарнитура «TimesNewRoman». Усл. печ. л. 3,8. Уч.-изд. л. 3,1. Тираж экз 120. Заказ №36

Издательство ООО «Арбат» Барнаул, пр. Ленина, 52, Тел. 380-806, 366-580 E-mail: info@arbat-it.ru www.arbat-it.ru