В статье рассматривается возможность осуществления скрининга доброкачественности образований на теле человека в ходе проведения медосмотра за счет взаимной обработки тепловизионного и визуального изображений, сформированных в едином пространственном поле.
Ключевые слова: визуализация; доброкачественные новообразования; злокачественные новообразования; новообразования; скрининг; тепловизор; неинвазивное обследование.
В настоящее время появление новых бюджетных технических разработок позволяет перейти на новый уровень проведения медосмотра — расширить спектр неинвазивных обследований, проводимых в школе, повысить их информативность и уменьшить время между осмотрами.
Скрининг — это обследование лиц без симптомов для выявления у них возможных аденоматозных полипов и колоректального рака. Чем раньше будет обнаружено заболевание, тем эффективнее будет лечение.
Очень непросто определить причины и заболевание человека. От правильно поставленного диагноза зависит дальнейшие рекомендации и план лечения.
Скрининг диагностика позволяет быстро и точно определить локализацию проблем на разных уровнях и прогнозировать течение болезни. В основе таких методов лежат фундаментальные исследования и открытия.
Преимущества скрининг диагностики:
- Возможность быстро сориентироваться в симптомах у пациентов и назначить срочную помощь. Ведь время играет большую роль. Иногда сроки обследования затягиваются, а симптомы и глубина поражения увеличиваются, что негативно сказывается на результаты лечения.
- Позволяет целенаправленно и точно выбрать профильную медицинскую помощь и клинические обследования, которые не всегда просты в исполнении и не безопасны.
В результате подбора эффективных методов диагностики и коррекции появились диагностические модули, которые позволяют найти как явные, так и скрытые очаги болезни на всех уровнях. Лица, у которых при скрининге выявляют подозрительные признаки, должны быть подвергнуты диагностическому обследованию. В целом массовые скрининговые обследования обеспечивают повышение уровня здоровья населения.
Медицинское оборудование для скрининга зачастую отличается от оборудования, применяемого в клинической диагностике. Целью скрининга является лишь обнаружение заболеваний у людей без каких-либо симптом, в отличие от обследования заведомо больных, направленного на оценку характера и выраженности патологического процесса. В связи с этим, оборудование для скрининга может быть менее точным, чем диагностическое.
Существует несколько способов обнаружения доброкачественного образования кожи на ранних стадиях:
1. Термографический способ диагностики опухолей век, основанный на термографии области новообразования с окружающей его здоровой кожей. Термографическое исследование должно проводиться при определенных условиях:
- за 24–48 часов до исследования необходимо отменить все вазотропные препараты, глазные капли;
- за 20 минут до исследования воздержаться от курения;
- адаптация пациента к условиям исследования продолжается 5–10 минут.
При использовании термографов старых образцов существовала необходимость длительной адаптации исследуемого к температуре помещения, где проводилась термография.
Термографическую съемку производят в положении больного сидя в проекции “фас”. При необходимости в дополнительных проекциях — левый и правый полупрофиль и с поднятым подбородком для исследования региональных лимфоузлов.
Недостатком данного способа является проявление в теплограмме любого воспалительного процесса и, соответственно трудность выделения образования, а также существенное влияние колебаний температуры кожи в зависимости от пола и возраста;
2. Дифференциальный способ диагностики начальной меланомы и прогрессирующего невусахориоидеипарамакулярной локализации, заключающийся в том, что с помощью метода оптической когерентной томографии определяют наличие изменений в макулярной зоне сетчатки, и при увеличении толщины сетчатки в 1,5–2 раза по сравнению с нормальными показателями, при наличии диффузного макулярного отека с визуализацией интраретинальных кист на оптических срезах, серозной отслойки нейроэпителья, отслойки ретинального пигментного эпителия диагностируют меланому хориоидеи, а при отсутствии этих изменений в макулярной зоне сетчатки — прогрессирующий невус хориоидеи.
Недостатком данного способа является то, что он приводит к большой лучевой нагрузке на пациента;
3. Способ визуализации и дифференциальной диагностики доброкачественных и злокачественных беспигментных новообразований кожи [1], основанный на формировании нормированного изображения красного канала к уровню красного на здоровом участке биоткани с учетом значения суммарной яркости RGB изображений. В результате врач получает комплексированное изображение, несущее информацию, получаемую при облучении источником белого света и в результате фотолюминесценции, например, такой как наличие воспалительных инфильтратов, митотическая активность клеток пролифератов.
Недостаток такого метода в том, что фотолюминесценция не подходит для скрининга.
Общим недостатком этих методов является не высокая точность определения области нахождения доброкачественного новообразования.
Решить эту задачу можно путем совмещения способа визуализации и дифференциальной диагностики доброкачественных и злокачественных беспигментных новообразований кожи, основанный на формировании нормированного изображения красного канала к уровню красного на здоровом участке биоткани с учетом значения суммарной яркости RGB изображений (только для изображений видимого диапазона длинн волн) и термографического способа.
Выбор термографического способа обусловлен следующим [2]. В отличие от большинства применяемых в современной медицине методов обследования, инфракрасное тепловидение удовлетворяет критериям диагностических методов, которые могут применяться для целей профилактического обследования. В этом случае учитывается безопасность для здоровья пациента и врача, так как аппараты только регистрируют тепловое излучение от поверхности тела пациента, не излучая; обследование абсолютно безвредно, дистанционно, неинвазивно. Важно отметить также низкую стоимость проводимого обследования, быстроту и простоту выполнения, возможность применения тепловизора для целей экспресс-диагностики больших групп населения. Подготовка пациента к тепловизионному обследованию не требует проведения специальных мероприятий и занимает короткий промежуток времени: требуется только освободить от одежды соответствующие участки кожного покрова за 5–7 минут до обследования. Результаты обследования отображаются на мониторе компьютера, представляют собой динамичное изображение терморельефа кожных покровов с регистрацией цифровых точных показателей кожной температуры, в обязательном порядке записываются и архивируются.
Применяя термографию, врач может диагностировать воспалительные процессы и
опухоли (прежде всего, женской груди). Например, для ранней диагностики рака груди термография является даже более эффективной, чем маммография. Применяя термографию, можно обнаружить даже небольшие опухоли, например, раковые опухоли обычно излучают очень много тепла.
Для обследования необходим один малогабаритный аппарат, который позволит за краткий срок обследовать большое количество людей.
Способ визуализации и дифференциальной диагностики доброкачественных и злокачественных беспигментных новообразований кожи в отличии от термографического специально разработан для выявления недоброкачественных образований, но применение его для скрининга возможно только в усеченном трех диапазонном варианте, вместо необходимого десяти диапазонного.
Совмещение этих двух способов стало возможным после появления тепловизоров нового поколения. Например, компания Fluke Biomedical, являющаяся мировым лидером в производстве, продаже и обслуживании электронных измерительных приборов и сопутствующего программного обеспечения, производит тепловизоры Fluke Visual IR Thermometer NEAR/FAR (близко/далеко) [3]. Этот прибор позволяет одновременно снимать изображение видимого диапазона с изображениями теплокарты, на которых точно совмещаются ближний план (≤23 см, 9") при помощи функции NEAR (близко) с дальним планом при помощи функции FAR (далеко).
Система обработки тепловизора позволяет производить наложение изображений. Наложение изображений облегчает интерпретацию инфракрасных теплокарт за счет наложения друг на друга совмещенных изображений в видимом и ИК-спектре. Изделие записывает изображение в видимой части спектра с инфракрасной теплокартой, чтобы точно показать целевую область и более эффективно передавать информацию другим пользователям.
Опции наложения показаны на рисунке 1.
Рис. 1. Опции наложения
Основное преимущество данного тепловизора — пространственное совмещение тепловизионных и визуальных изображений, а также кратное соотношение пикселей, что упрощает алгоритм интерполяции тепловизионного изображения. В этом случае подойдет даже простейший метод интерполяции — метод ближайшего соседа.
Кратко опишем работу алгоритма представленного на рисунке 2.
Рис. 2. Алгоритм для врача
Вводим два изображения (одно ИК-IK, другое визуальное-VISUAL). Производим интерполяцию тепловизионного изображения. Далее раскладываем визуальное изображение на цвета RGB — AV (рис. 3а), AB, AG, а в ИК изображении выделяем только красную составляющую AR (рис. 3б). Для каждой точки изображения производим следующие вычисления. Производим нормировку по интенсивности красной цветовой составляющей AV для визуального изображения и получаем его нормированное изображение FN (рис. 3в). Далее на изображении FN выделяем области, в которых уровень красного превышает на 10 % уровень красного здоровой области, указанной врачом. Полученное изображение FR (рис. 3г) и AR перемножаются. Результирующее изображение FRK (рис. 3д) нормируем по диапазону яркости и производим его пороговую обработку (рис. 3е).
Рис. 3. Этапы реализации скрининг-диагностики доброкачественности образований
В статье рассматривается возможность повышения информативности способа наложения и модификации его для целей медицинского осмотра. Разработанный алгоритм позволяет выделить на изображении тела человека области, на которые врачу необходимо обратить внимание.
Литература:
1. Строев, В. М. Разработка способа визуализации и дифференциальной диагностики доброкачественных и злокачественных беспигментных новообразований кожи / В. М. Строев, Али Альмас Гамиль Фатех. — Тамбов / Вестник тамбовского университета: Том 19, № 3, 2014. — 897–902с.
2. Колесов, С. Н., Воловик М. Г., Прилучный М. А. Медицинское теплорадиовидение: современный методологический подход. — Нижний Новгород: ФГУ «ННИИТО Росмедтехнологий», 2008. — 184 с.
3. Тепловизор нового формата Fluke VT02 Visual Infrared Thermometer. — Компоненты и технологии, 2013.
