способ определения эхооднородности и степени эхогенности ультразвукового изображения

Формула изобретения

1. Способ определения эхооднородности и степени эхогенности ультразвукового изображения, заключающийся в том, что осуществляют сравнение двух зон, расположенных на одинаковом расстоянии от датчика - исследуемой и фоновой, представляющих собой зону, которую необходимо исследовать и зону, с которой производят сравнение, соответственно, для этого на ультразвуковом изображении выделяют сравниваемые зоны и с использованием функции яркостная гистограмма получают числовые значения параметров «среднее значение» и «отклонение»; для фоновой зоны дополнительно определяют «погрешность отклонения в фоновой зоне», для чего фоновую зону делят на несколько участков, определяя значение «отклонение» в каждом участке фоновой зоне, выбирают максимальное отклонение и минимальное отклонение в фоновой зоне или ее участках; далее производят расчет погрешности отклонения в фоновой зоне по формуле:

П_Откл2=Откл_допmax-Откл_допmin ,

где П_Откл2 - погрешность отклонения в фоновой зоне; Откл_допmax - максимальное значение отклонения в самой фоновой зоне или ее участках; Откл_допmin - минимальное значение отклонения в самой фоновой зоне или ее участках,

затем производят расчет разницы отклонений в исследуемой зоне и в фоновой зоне по формуле:

Откл=Откл₁-Откл₂,

где Откл - разница отклонений в исследуемой и фоновой зоне; Откл₁ - отклонение в исследуемой зоне; Откл₂ - отклонение в фоновой зоне;

далее производится сравнение погрешности отклонения в фоновой зоне с разницей отклонений в исследуемой и фоновой зоне по формуле:

КЭО=П_Откл2 - Откл,

где КЭО - критерий эхооднородности исследуемой зоны; Откл - разница отклонений в исследуемой и фоновой зоне; П_Откл2 - погрешность отклонения в фоновой зоне;

затем производят расчет разницы средних значений яркости исследуемой и фоновой зон, по формуле:

Ср_ярк=Ср_ярк1-Ср_ярк2,

где Ср_ярк - разница средних значений яркости; Ср _ярк1 - среднее значение яркости в исследуемой зоне; Ср _ярк2 - среднее значение яркости в фоновой зоне,

далее производится сравнение модуля разницы средних значений яркости исследуемой и фоновой зон с отклонением в фоновой зоне по формуле:

КИЗ=| Ср_ярк|-Откл₂,

где КИЗ-критерий изоэхогенности исследуемой зоны; | Ср_ярк| - модуль разницы средних значений яркости; Откл₂ - отклонение в фоновой зоне,

исследуемая зона гетероэхогенна, если КЭО<0; изоэхогенна, если 0 КЭО, КИЗ 0; гипоэхогенна, если 0 КЭО, 0<КИЗ, Ср_ярк<0; гиперэхогенна, если 0 КЭО, 0<КИЗ, 0< Ср_ярк.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что получение числовых значений параметров «среднее значение» и «отклонение» для сравниваемых зон и «отклонение» для участков фоновой зоны производят непосредственно во время проведения ультразвукового исследования, для чего изображение на экране ультразвукового аппарата «замораживают», включают функцию гистограмма ультразвукового аппарата и выделяют исследуемую зону, фоновую зону и несколько участков внутри фоновой зоны, при этом числовые значения параметров «среднее значение» и «отклонение» отображаются автоматически в окне гистограммы.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что ультразвуковое изображение оцифровывают; производят анализ изображения в Adobe Photoshop'e в черно-белом режиме, для чего после включения функции гистограммы выделяют исследуемую зону, фоновую зону и несколько участков внутри фоновой зоны, обводя их с помощью инструмента «лассо», при этом числовые значения параметров «среднее значение» и «отклонение» отображаются автоматически в окне гистограммы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области медицины, в частности к лучевой диагностике, и может найти применение для объективного анализа основного ультразвукового признака - эхогенности.

Большинство специалистов ультразвуковой диагностики оценивают эхогенность объектов ультразвукового изображения субъективно. Поэтому в настоящее время эхогенность остается качественной характеристикой, не поддающейся количественному анализу.

Многие работы, посвященные анализу обнаруженных при ультразвуковом исследовании изменений, базируются на субъективном, недоказанном, восприятии главного ультразвукового признака - эхогенности, а количественная оценка производится только путем подсчета субъективно оцененных изо-, гипо- или гиперэхогенных ультразвуковых структур. Например, статья Паршин B.C., Тарасова Г.Л., Глотов И.И., Нархова Н.П., Насонова Л.В., Щепкин Е.Е., Беляева Т.И., Желонкина Н.В., Цыб А.Ф. «Ультразвуковой скрининг в диагностике заболеваний щитовидной железы. Методические аспекты и эффективность» // Визуализация в клинике, N10, Октябрь, 1999.

Тем не менее необходимо отметить, что почти во всех известных нам современных ультразвуковых аппаратах (за исключением некоторых моделей ультразвуковых эндоскопов) имеется функция «Гистограмма». Например, Buckettl W.M., Bouzayen R., Watkin K.L., Tulandil T. and Tani S.L. "Ovarian stromal echogenicity in women with normal and polycystic ovaries" // Human Reproduction, 1999, vol.14, no.3, pp.618-621 на основе этой функции провели математический анализ ультразвуковой картины с оценкой степени эхогенности стромы и мезенхимы яичников при поликистозе, но сравнение проводилось только между средними значениями яркости (в процентном соотношении), к тому же анализа гетероэхогености и гомогенности в этой работе нет.

Известно использование гистограммы в оценке эхоплотности миометрия в ультразвуковой диагностике аденомиоза (Макухина Т.Б., Поморцев А.В. Использование гистограмм эхоплотности миометрия в ультразвуковой диагностике аденомиоза. Материалы 4 Съезда РАСУДМ. Москва, 2003), целью которого является разработка эхографических критериев аденомиоза с использованием математических методов обработки изображения в В-режиме для снижения роли субъективного фактора в оценке информации. Авторами проводилось трансабдоминальное и трансвагинальное исследование с построением гистограмм эхоплотности матки и вычислением среднего квадратического отклонения. Однако данный способ обладает рядом недостатков, из которых необходимо отметить невозможность достижения указанного авторами технического результата в виде повышения точности диагностики. Это связано с тем, что в ходе данного исследования между собой сравниваются показатели, характеризующие состояние миометрия у разных пациентов, т.е. во время разных ультразвуковых исследований, а значит - при разных условиях (если даже во время одного исследования разделить УЗ-экран на так называемое двойное изображение, то гистограммы однотипных изображений (слева и справа) будут отличаться. Сравнительный анализ во время одного исследования отсутствует.

Наиболее близкий способ, включающий анализ эхогенности обнаруженных при проведении ультразвукового исследования изменений у пациента, принятый нами за ближайший аналог (Iwamoto T., Shinozaki K., Kiuchi A., Umahara T., Takasaki M. «Evaluation of B-mode ultrasonographic images of carotid lesions by computer analysis as compared with visual assessment» // J Stroke Cerebrovasc Dis., 2003, Mar-Apr; 12 (2): 59-65) включает выведение объекта (поражение каротидных артерий) на экран ультразвукового аппарата, «замораживание» (freeze) изображения с последующей распечаткой изображения на принтере, сканирование и анализ в Фотошопе (Adobe Photoshop). В данном известном способе анализировалась картинка гистограммы (а не цифры): одно- или многопиковость, а также отклонение налево или направо по оси координат. Проводилось только качественное сравнение с такими же пиками-гистограммами, полученными для прилежащих тканей, и затем проводилось уже цифровое сравнение совпадений «компьютерной» обработки и субъективного восприятия ультразвуковых изображений.

Данный известный способ обладает целым рядом недостатков: наблюдается явное ухудшение качества изображения по сравнению с изображением, полученным с оцифрованного видео-пленочного и цифрового изображения с последующей обработкой в Фотошопе, что соответственно отрицательно влияет на точность получаемых результатов; все образования были разделены на: Lucent (L) - гипоэхогенные (гомогенные, эхонегативные образования), Mixed-echoic (M) гетероэхогенные (образования, состоящие частично из гипоэхогенных и Hyperechoic (H) гиперэхогенных участков), а также гиперэхогенные образования. Таким образом, отсутствовало деление на гетероэхогенные и гомогенные, не было дано объяснений тому, что такое гомогенные образования и как их определить, а гетероэхогенные образования описаны как «наличие разных видов гомогенных»; кроме того, при отсутствии доказательств гомогенности авторами были выделены только гипо- и гиперэхогенные, а изоэхогенные вообще не были описаны. По нашему мнению, вышеперечисленные недостатки имеют под собой следующую основу: изначально сами принципы анализа и методика его проведения ошибочны, что приводит к нелогичному, недоказуемому и непрактичному результату.

Предложенный нами способ объективного определения эхооднородности и степени эхогенности позволяет достоверно определить эхооднородность и степень эхогенности обнаруженных при проведении ультразвукового исследования изменений и образований, что приводит к повышению точности диагностики, расширению диагностического поиска, способствует определению тактики дальнейшего лечения в случае его необходимости, а также в будущем позволит провести морфоультразвуковую корреляцию. Вышеуказанные возможности, реализуемые предложенным нами способом, являются техническим результатом его использования.

Нами была разработана собственная методика оценки относительной эхогенности во время ультразвукового исследования при наличии функции гистограммы в ультразвуковом приборе, а также на сохраненных изображениях ультразвуковой картины.

Это стало необходимо по ряду причин. Во-первых, мы столкнулись с разночтением одного и того же ультразвукового изображения разными специалистами - т.е. с субъективным восприятием и трактовкой полученного ультразвукового изображения. Так, например, мы обнаружили недостоверную интерпретацию ряда ультразвуковых изображений нашими зарубежными коллегами: в тексте статьи описывалось гипоэхогенное образование, а в иллюстрации приводилось изоэхогенное образование, но с наличием хало (гипоэхогенного ободка), что, вероятно, и привело к ошибке субъективной интерпретации. Во-вторых, некоторые модели ультразвуковых аппаратов, которыми оснащены клиники и медицинские центры, а также ультразвуковых эндоскопов, не имеют функции «гистограмма», что не позволяет проводить объективную оценку ультразвукового изображения в режиме реального времени. В-третьих, зачастую возникает необходимость проведения анализа эхооднородности и степени эхогенности ретроспективно по сохраненным видео- и фотоматериалам, а, как известно, функция гистограммы применима только на аппарате, оснащенном функцией гистограммы (во время проведения исследования или ретроспективно - по материалам, сохраненным в аппарате). И, наконец, в-четвертых, в ультразвуковых аппаратах, оснащенных функцией гистограмма, нет программы по анализу эхогенности или хотя бы инструкции по применению гистограммы в оценке степени эхогенности.

Как известно, основным принципом проведения ультразвукового исследования является сравнение ультразвукового изображения одной ткани (исследуемой ткани, области, зоны) с изображением другой ткани (в рамках настоящей заявки любая ткань, с которой производится сравнение, принята нами за «фоновую» область, зону, ткань).

Задачи оценки эхооднородности и степени эхогенности исследуемой ткани относительно других (фоновых) тканей заключаются в том, чтобы, во-первых, оценить эхооднородность исследуемой зоны - ее гомогенность (гомоэхогенность) или гетерогенность (гетероэхогенность), сразу выделяя в отдельную группу гетероэхогенные образования, а во-вторых, разделить гомоэхогенные образования по степени эхогенности (на гипо-, изо-, гиперэхогенные).

Суть идеи сравнительного анализа и определения эхооднородности и степени эхогенности любой исследуемой зоны в соответствии с нашим изобретением может быть сформулирована следующим образом: сначала необходимо определить эхооднородность исследуемой зоны. Для этого надо сравнить разброс по серой шкале внутри исследуемой зоны и в фоновой зоне. Если разброс значений в исследуемой зоне не больше, чем в фоновой зоне, исследуемая зона считается гомоэхогенной. Если разброс значений в исследуемой зоне больше, чем в фоновой, исследуемая зона - гетероэхогенна. Однако необходимо отметить, что если в одной и той же фоновой зоне определять эхооднородность разных ее участков, а не всей зоны, то значения отклонения для каждого из участков могут несколько отличаться друг от друга (это зависит как от свойств самой зоны, так и от разрешающей способности УЗ-аппарата). Определив максимальное и минимальное отклонение в фоновой зоне, полученную разницу значений можно обозначить как «погрешность отклонения в фоновой зоне» - П_Откл2. Введение погрешности отклонения фоновой зоны необходимо в связи с тем, что отклонение исследуемой зоны может превышать отклонение в фоновой зоне, но очень незначительно, и если это превышение - в пределах погрешности отклонения в фоновой зоне, то исследуемая зона все равно гомоэхогенна. Гетероэхогенные исследуемые образования не могут дифференцироваться по степени эхогенности. Гомоэхогенные образования необходимо дифференцировать на изоэхогенные, гипоэхогенные и гиперэхогенные: если исследуемая зона отличается от фоновой не больше, чем разные точки в самой фоновой зоне, значит, исследуемая зона сопоставима по эхогенности с фоновой зоной, т.е. исследуемая зона - изоэхогенна; если исследуемая зона отличается от фоновой больше, чем точки в самой фоновой зоне, значит, исследуемая зона либо гипоэхогенна (пониженной эхогенности), либо гиперэхогенна (повышенной эхогенности).

Задачей изобретения является разработка объективных критериев эхооднородности и степени эхогенности, поддающихся количественному анализу, с последующим определением вида эхооднородности (однородное - гомоэхогенное или гомогенное; неоднородное - гетероэхогенное или гетерогенное) и степени эхогенности (гипоэхогенное, изоэхогенное, гиперэхогенное).

Практически способ осуществляется следующим образом.

При наличии функции «Гистограмма» в ультразвуковом приборе для оценки эхооднородности и степени эхогенности исследуемой зоны необходимо добиться такой плоскости сканирования, чтобы на экране монитора ультразвукового аппарата была ультразвуковая картина как исследуемой зоны, так и фоновой зоны - на одном расстоянии от датчика. Сравнительный анализ двух зон возможен только на одном и том же изображении (т.е. при одних и тех же технических характеристиках) и на одном и том же удалении от датчика. Изображение «замораживают» (функция «freeze»), а затем включают функцию «гистограмма» и выделяют исследуемую зону и анализируемую фоновую зону с построением гистограммы яркости для каждой (исследуемой и фоновой) зоны. Определение максимального и минимального значения отклонения в фоновой зоне осуществляется следующим образом: выделяется вся фоновая зона, определяется отклонение во всей фоновой зоне; затем выделяются отдельные ее участки и определяется отклонение в каждом отдельном участке фоновой зоны. Если фоновая зона значительно крупнее исследуемой, то желательно на одном расстоянии от датчика выделить несколько участков в фоновой зоне, равных исследуемой зоне. Это легко осуществимо при работе в Adobe Photoshop'e, но при работе на УЗ-аппарате существуют некоторые ограничения, заключающиеся в том, что на одном замороженном ультразвуковом изображении можно построить ограниченное количество гистограмм (минимальное известное нам количество - 3); но при этом возможна отмена последнего измерения и проведение взамен отмененного нового измерения, что также делает возможным полноценное проведение расчетов, но удлиняет процедуру. На практике оказывается достаточным определить Откл₂ - отклонение в фоновой зоне, а затем выделить на равном расстоянии от датчика две половины фоновой зоны, определив отклонение в каждой из них (Откл_доп). Сравнив Откл₂ для всей фоновой зоны и Откл_доп в каждом отдельном участке фоновой зоны, мы находим максимальное отклонение и минимальное отклонение в фоновой зоне. Простым вычитанием минимального значения из максимального мы получаем П_Откл2 - «погрешность отклонения в фоновой зоне», которая всегда имеет положительное значение. Таким образом мы получаем «точку отсчета» для определения эхооднородности исследуемой зоны.

Сам способ построения гистограммы зависит от типа аппарата (см. инструкцию). Как правило, надо зайти в режим «измерения», выбрать функцию «Гистограмма», подвести мышь к краю исследуемой зоны, зафиксировать метку и растянуть на всю исследуемую зону, затем - активировать гистограмму для выделенной зоны. В зависимости от типа ультразвукового аппарата под рисунком гистограммы представлено несколько ее параметров, минимальный «набор»: Mean («Среднее значение») и Standart deviation («Отклонение»), числовые значения которых используются в нижеперечисленных формулах для количественного расчета эхооднородности и степени эхогенности.

В том случае, если в ультразвуковом аппарате или ультразвуковом эндоскопе отсутствует функция гистограмма, необходимые числовые значения могут быть получены при использовании подсоединяемого компьютерного обеспечения с установленной программой Adobe Photoshop в режиме реального времени. Предложенный способ может быть осуществлен после проведения УЗ-исследования с использованием программы Adobe Photoshop на сохраненных цифровых изображениях. Монохромное цифровое изображение представляет собой матрицу конечной размерности, состоящую из точек серой шкалы, градация «яркости» каждой точки определяется цифровым значением. Поэтому производится обработка только цифровых изображений. Изображения на других носителях (фотографии и видеопленки) требуют оцифровки.

В Фотошопе (Adobe Photoshop) в черно-белом режиме (Изображение Режим Черно-белый) на цифровом изображении ультразвуковой картины инструментом Лассо (Окно Инструменты Инструмент Лассо) сначала обводится зона, представляющая интерес с точки зрения исследования - то есть исследуемая зона. Выбирается функция гистограмма (Окно Гистограмма Гистограмма).

Яркостная гистограмма представляет собой диаграмму градиента яркости от нуля (абсолютно неяркий, черный) до 255 (абсолютно яркий, белый), по вертикали же откладывается количество пикселей изображения, которые имеют соответствующую яркость. Из статистических данных в окне диалога Гистограмма (Histogram) мы используем два параметра: «Среднее значение» (Mean) - среднеарифметическое или выборочное среднее - указывает среднее значение яркости изображения; «Отклонение»-отклонение от этого значения - характеризует степень разброса значений яркостей пикселей.

Затем инструментом «лассо» на изображении выделяется фоновая зона Получение гистограммы изображения ультразвуковой картины фоновой зоны проводится по той же схеме, что и исследуемой (см. выше) с получением числовых значений двух параметров - «Среднее значение» и «Отклонение». Определение максимального и минимального значения отклонения в фоновой зоне осуществляется следующим образом: инструментом «лассо» выделяются отдельные участки фоновой зоны, и определяется отклонение в каждом отдельном участке. Если фоновая зона значительно крупнее исследуемой, то желательно на одном расстоянии от датчика выделить несколько участков в фоновой зоне, равных исследуемой зоне. Это легко осуществимо при работе в Adobe Photoshop'e, просто выделив с помощью инструмента лассо исследуемую зону, а затем левой кнопкой мыши перемещая «лассо» по фоновой зоне.

В результате такой обработки изображения ультразвуковой картины будут получены следующие данные:

Ср_ярк1 - среднее значение яркости в исследуемой зоне;

Ср_ярк2 - среднее значение яркости в фоновой зоне;

Откл₁ - отклонение в исследуемой зоне;

Откл₂ - отклонение в фоновой зоне;

Откл_допmax - максимальное значение отклонения в самой фоновой зоне или ее участках;

Откл_допmin - минимальное значение отклонения в самой фоновой зоне или ее участках.

Полученные данные подвергаются математической обработке следующим образом:

1) Производится расчет погрешности отклонения в фоновой зоне по формуле

П_Откл2=Откл_допmax -Откл_допmin,

где П_Откл2 - погрешность отклонения в фоновой зоне,

Откл _допmax - максимальное значение отклонения в самой фоновой зоне или ее участках,

Откл_допmin - минимальное значение отклонения в самой фоновой зоне или ее участках.

2) Производится расчет разницы отклонений в исследуемой зоне и в фоновой зоне по формуле

Откл=Откл₁-Откл₂,

где Откл - разница отклонений в исследуемой и фоновой зоне,

Откл₁ - отклонение в исследуемой зоне,

Откл₂ - отклонение в фоновой зоне.

3) Производится расчет разницы отклонений в исследуемой и фоновой зоне с погрешностью отклонения в фоновой зоне по формуле

КЭО=П_Откл2- Откл,

где КЭО - критерий эхооднородности исследуемой зоны,

П_Откл2 - погрешность отклонения в фоновой зоне,

Откл - разница отклонений в исследуемой и фоновой зоне.

4) Производится расчет разницы средних значений яркости исследуемой и фоновой зон, по формуле

Ср_ярк=Ср_ярк1-Ср_ярк2,

где Ср_ярк - разница средних значений яркости,

Ср_ярк1 - среднее значение яркости в исследуемой зоне,

Ср_ярк2 - среднее значение яркости в фоновой зоне.

5) Производится сравнение модуля разницы средних значений яркости исследуемой и фоновой зон с отклонением в фоновой зоне по формуле

КИЗ=| Ср_ярк|-Откл2,

где КИЗ-критерий изоэхогенности исследуемой зоны,

| Ср_ярк| - модуль разницы средних значений яркости,

Откл2 - отклонение в фоновой зоне.

После определения среднего значения яркости и отклонения в каждой зоне, а также дополнительно максимального и минимального отклонения в фоновой зоне вычисляется разница средних значений яркости и отклонений двух зон, а также разница значений максимального и минимального отклонения в фоновой зоне, после чего производится их сравнительный анализ. При этом, во-первых, определяется гомоэхогенность или гетероэхогенность (эхооднородность) исследуемой зоны, а во-вторых, относительная эхогенность (степень эхогенности) гомоэхогенной исследуемой зоны.

Эхооднородность исследуемой зоны определяется следующим образом: производится сравнение «разброса» эхогенности в исследуемой зоне и в «фоновой» зоне: если разброс в исследуемой зоне не превышает фоновой, значит, она является однородной и рассматривается как гомогенная; если разброс в исследуемой зоне больше, чем в фоновой, значит, она не является однородной и рассматривается как гетероэхогенная. «Разброс» эхогенности сравниваемых зон определяется отклонением значений градации серого - Откл для каждой из зон, а разница - Откл. Однако, если в одной и той же фоновой зоне определять эхооднородность разных участков, а не всей зоны, то значения отклонения для каждого из участков могут отличаться друг от друга. Определив максимальное и минимальное отклонение в фоновой зоне, можно получить «погрешность отклонения в фоновой зоне», как разницу максимального и минимального значений отклонения в фоновой зоне - П_Откл2. Если произвести сравнение погрешности отклонения в фоновой зоне с разницей отклонений в исследуемой и фоновой зоне, то можно получить критерий эхооднородности исследуемой зоны - КЭО. При этом исследуемая зона гетероэхогенна, если КЭО отрицательное число: Откл (разница отклонений в исследуемой и фоновой зоне) больше, чем П_Откл2 (погрешность отклонения в фоновой зоне), т.е. значение разницы П_Откл2- Откл - отрицательное число. Если же КЭО больше или равно нулю (т.е Откл меньше или равно П_Откл2), то исследуемая зона - гомоэхогенна, и может определяться степень ее эхогенности.

Исследуемая зона расценивается как изоэхогенная, если она отличается от фоновой не больше, чем различные точки внутри фоновой зоны отличаются друг от друга. Для этого сначала сравнивают среднее значение яркости в исследуемой зоне со средним значением яркости в фоновой зоне - получают Ср_ярк (которое может иметь как положительное, так и отрицательное значение). Затем полученная разница сравнивается с «разбросом» в самой фоновой зоне, т.е. с отклонением в фоновой зоне - Откл₂ (которое всегда положительно). Сравнивается их абсолютная величина. Таким образом, если модуль разницы средних значений (| Ср_ярк|) (исследуемая зона - фоновая зона) не превышает отклонение в фоновой зоне (Откл₂), т.е. модуль Ср_ярк не превышает Откл₂, то исследуемая зона рассматривается как изоэхогенная.

Разницу между модулем значения Ср_ярк и значением Откл₂ обозначаем как критерий изоэхогенности (КИЗ):

КИЗ является отрицательным числом или равен нулю, если модуль Ср_ярк не превышает Откл₂, т.е. при изоэхогенной исследуемой зоне.

КИЗ является положительным числом, если модуль Ср_ярк больше Откл₂,т.е. при гипо- или гиперэхогенной исследуемой зоне.

Если абсолютная величина (модуль) Ср_ярк превышает значение Откл₂ (| Ср_ярк|-Откл₂>0, т.е. КИЗ положительное число), то исследуемая зона рассматривается как гипоэхогенная - при отрицательном значении Ср_ярк.

Если абсолютная величина (модуль) Ср_ярк превышает значение Откл_ср2 (| Ср_ярк|-Откл₂>0, т.е. КИЗ положительное число), то исследуемая зона рассматривается как гиперэхогенная - при положительном значении Ср_ярк.

При занесении данных замеров Откл₁ Откл₂ Откл_допmax Откл _допmin и Ср_ярк1 Ср_ярк2 в таблицу Excel, автоматически могут быть отражены П_Откл2 (погрешность отклонения), Откл (разница отклонений в исследуемой и в фоновой зоне), КЭО (критерий эхооднородности), Ср_ярк (разница средних значений яркости) и КИЗ (критерий изоэхогенности исследуемой зоны) Количественная обработка одного цифрового изображения ультразвуковой картины занимает не более 5 минут.

В будущем, если станет возможным внесение в программное обеспечение ультразвуковых аппаратов предложенной нами обработки изображения, результаты сравнительного анализа двух зон могут выводиться автоматически на экран аппарата при выделении их функцией Гистограмма.

Таким образом, в общем виде реализация предложенного способа может быть выражена так.

Осуществляют сравнение двух зон, расположенных на одинаковом расстоянии от датчика - исследуемой и фоновой, представляющих собой зону, которую необходимо исследовать и зону, с которой производят сравнение, соответственно. Для этого на ультразвуковом изображении выделяют сравниваемые зоны, и с использованием функции яркостная гистограмма получают числовые значения параметров «среднее значение» и «отклонение»; для фоновой зоны дополнительно определяют «погрешность отклонения в фоновой зоне», для чего фоновую зону делят на несколько участков, определяя значение отклонения в каждом участке фоновой зоне, выбирают максимальное отклонение и минимальное отклонение в фоновой зоне или ее участках. Далее производят расчет погрешности отклонения в фоновой зоне по формуле:

П_Откл2 =Откл_допmax-Откл_допmin,

где П_Откл2 - погрешность отклонения в фоновой зоне, Откл_допmax - максимальное значение отклонения в самой фоновой зоне или ее участках, Откл_допmin - минимальное значение отклонения в самой фоновой зоне или ее участках. Затем производят расчет разницы отклонений в исследуемой зоне и в фоновой зоне по формуле

Откл=Откл₁-Откл₂,

где Откл - разница отклонений в исследуемой и фоновой зоне, Откл₁ - отклонение в исследуемой зоне, Откл₂ - отклонение в фоновой зоне. Производится сравнение погрешности отклонения в фоновой зоне с разницей отклонений в исследуемой и фоновой зоне по формуле

КЭО=П_Откл2 - Откл,

КЭО - критерий эхооднородности исследуемой зоны, Откл - разница отклонений в исследуемой и фоновой зоне, П_Откл2 - погрешность отклонения в фоновой зоне; далее производят расчет разницы средних арифметических значений яркости исследуемой и фоновой зон, по формуле

Ср_ярк=Ср_ярк1-Ср_ярк2,

где Ср_ярк - разница средних значений яркости, Ср _ярк1 - среднее значение яркости в исследуемой зоне, Ср _ярк2 - среднее значение яркости в фоновой зоне. Далее производится сравнение модуля разницы среднего значения яркости эхооднородной исследуемой зоны и среднего значения яркости фоновой зоны с отклонением в фоновой зоне по формуле

КИЗ=| Ср_ярк|-Откл₂,

где КИЗ - критерий изоэхогенности исследуемой зоны, | Ср_ярк| - модуль разницы средних значений яркости, Откл2 - отклонение в фоновой зоне. Исследуемая зона гетероэхогенна, если КЭО<0; изоэхогенна, если 0 КЭО, КИЗ 0; гипоэхогенна, если 0 КЭО, 0<КИЗ, Ср_ярк<0; гиперэхогенна, если 0 КЭО, 0<КИЗ, 0< Ср_ярк.

При этом если получение числовых значений параметров «среднее значение» и «отклонение» производят непосредственно во время проведения ультразвукового исследования (если УЗ-аппарат имеет функцию гистограмма), изображение на экране ультразвукового аппарата «замораживают», включают функцию гистограмма ультразвукового аппарата и выделяют исследуемую зону, фоновую зону и несколько участков внутри фоновой зоны. При этом числовые значения параметров «среднее значение» и «отклонение» отображаются автоматически в окне гистограммы.

Если УЗ-аппарат не имеет функции гистограмма или существует потребность в анализе сохраненных на пленке фото- и видеоматериалов, ультразвуковое изображение оцифровывают; производят анализ изображения в Adobe Photoshop'e в черно-белом режиме, для чего после включения функции гистограммы выделяют исследуемую зону, фоновую зону и несколько участков внутри фоновой зоны, обводя их с помощью инструмента «лассо». При этом числовые значения параметров «среднее значение» и «отклонение» отображаются автоматически в окне гистограммы Adobe Photoshop'a.

Эталон таблички до заполнения:

	зона	Отклср	Откл	Откл доп	П Откл2	КЭО	Срярк	Срярк	КИЗ
Пациент	Исследуема	Отклср1	#ЗНАЧ!		#ЗНАЧ!	#ЗНАЧ!	Cpярк1	#ЗНАЧ!	#ЗНАЧ!
Фоновая	Отклср2	Отклдоп max	Срярк2
Отклдоп min

В Exel-таблицу заносятся данные гистограммы исследуемой и фоновой зон в Фотошопе или ультразвуковом аппарате:

I. для определения эхооднородности в исследуемой зоне:

Откл1 -отклонение в исследуемой зоне;

Откл2 -отклонение в фоновой зоне;

Откл_допmax - максимальное значение отклонения в самой фоновой зоне или ее участках;

Откл_допmin - минимальное значение отклонения в самой фоновой зоне или ее участках.

II. для определения степени эхогенности в гомоэхогенной (эхооднородной) исследуемой зоне:

Ср_ярк1 - среднее значение яркости в исследуемой зоне;

Ср_ярк2 - среднее значение яркости в фоновой зоне.

По предварительно заданным для соответствующих граф формулам автоматически производится расчет таких параметров, как Откл, П_Откл2, КЭО (т.е. Откл-П_Откл2), Ср_ярк и КИЗ (т.е. | Ср_ярк|-Откл2).

Примеры анализа полученных в Exel-таблице результатов:

I. Определение эхооднородности

а. Гетероэхогенная исследуемая зона

КЭО имеет отрицательное значение: (КЭО<0)

	зона	Отклср	Откл	Откл доп	П Откл2	КЭО
Пациент	Исследуемая	27,33	5,31		0,32	-4,99
Фоновая	22,02	22,05
21,73

b. Гомоэхогенная исследуемая зона

КЭО положительное число или равен нулю: (0 КЭО)

	зона	Отклср	Откл	Откл доп	П Откл3	КЭО	Срярк	Срярк	КИЗ
Пациент	Исследуемая	9,11	-3,87		1,7	5,57	Cpярк1	#ЗНАЧ!	#ЗНАЧ!
Фоновая	12,98	13,2	Срярк2
11,5

II. Определение степени эхогенности (только в гомоэхогенной исследуемой зоне).

а. Изоэхогенная исследуемая зона

КЭО имеет положительное значение или равен нулю, а КИЗ не превышает ноль: (0 КЭО; КИЗ 0)

	зона	Отклср	Откл	Откл доп	П Откл2	КЭО	Срярк	Срярк	КИЗ
Пациент	Исследуемая	20,28	-2,2		0,05	2,25	116,95	-6,41	-16
Фоновая	22,48	22,53	123,36
22,48

b. Гипоэхогенная исследуемая зона

КЭО имеет положительное значение или равен нулю, КИЗ имеет положительное значение. При этом Ср_ярк имеет отрицательное значение: (КЭО 0; 0<КИЗ; Ср_ярк<0).

	зона	Отклср	Откл	Откл доп	П Откл2	КЭО	Срярк	Срярк	КИЗ
Пациент	Исследуемая	9,11	-3,87		1,7	5,57	37,52	-54,5	41,5
Фоновая	12,98	13,2	91,97
11,5

c. Гиперэхогенная исследуемая зона

КЭО имеет положительное значение или равен нулю, КИЗ имеет положительное значение. При этом Ср_ярк имеет положительное значение:

(КЭО<0; 0<КИЗ; 0< Ср_ярк)

	зона	Отклср	Откл	Откл доп	П Откл3	КЭО	Срярк	Срярк	КИЗ
Пациент	Исследуемая	19,84	-1,73		2,52	4,25	195,1	77,8	56,2
Фоновая	21,57	21,57	117,3
1«»»05

Данную методику мы использовали при сравнении объективного анализа с субъективным восприятием ЭУС-специалистов (по протоколам), в частности на примерах опухолевых образований. Совпадений было: при гипоэхогенных опухолях - 96%, при изоэхогенных опухолях - 44%, при гетероэхогенных опухолях - 25%.

Использование предложенного нами способа позволило нам произвести объективную (количественную) оценку эхооднородности и степени эхогенности, внеся ясность в диагностику и дифференциальную диагностику изменений, особенно в тех случаях, когда диагностика и диф. диагностика вызывает затруднения:

I) мы доказали, что есть изоэхогенные инсулиномы, выделили в отдельную группу гетероэхогенные. Доказав, что есть и изоэхогенные, мы стали выявлять те инсулиномы, которые ранее не были выявлены у ранее оперированных больных (даже во время операции).

II) анализируем все образования стенки желудочно-кишечного тракта (ЖКТ), что особенно важно при:

a) дифференциальной диагностике GIST (гастроинтестинальной опухоли) и лейомиомы.

b) оценке изменений эхоструктуры образования стенки ЖКТ в динамике, даже при отсутствии изменений размеров образования.

III) определяем органопринадлежность эктопий или добавочных долек. Мы смогли дифференцировать добавочную дольку селезенки (исключить лимфоузел или парапанкреатическую инсулиному).

IV) проводим дифференциальную диагностику воспалительных изменений лимфоузлов или очаговых поражений печени (и др. органов) от метастатических поражений, сопоставляя с эхоструктурой опухоли.

V) используем определение эхо-характеристик во время ультразвукового исследования, для выбора места биопсии следующих образований:

а) лимфоузлы.

b) Mts.

c) очаговые поражения поджелудочной железы, печени и др.

VI) определение эхо - типа патологических образований во время ультразвукового исследования, может использоваться для выбора метода лечения

а) термо/химиоаблация под контролем ультразвука.

b) резекция/энуклеация.

c) оперативное или медикаментозное лечение.

Пример 1

Пациент В., 62 лет, направлен к нам на дополнительное ультразвуковое исследование по предложенному способу для проведения дифференциальной диагностики между парапанкреатической инсулиномой и добавочной долькой селезенки. Ранее при проведении УЗИ специалист не смог однозначно трактовать выявленные ультразвуковые изменения. В ходе осуществления предложенного нами способа произведен анализ выявленного в воротах селезенки образования (исследуемой зоны) и самой селезенки (фоновой зоны) получены следующие значения: КЭО - равен нулю, то есть образование гомоэхогенно (гомогенно), КИ3-отрицательное число, то есть образование изоэхогенно. Полученные значения свидетельствуют о том, что выявленное образование является добавочной долькой селезенки.

Пример 2

Пациентка П., 51 года, направлена к нам на эндоскопическое ультразвуковое исследование по поводу подслизистого образования тела желудка с предварительным диагнозом «Лейомиома». При проведении ультразвукового исследования мы провели анализ эхооднородности данного образования (исследуемой зоны) по отношению к исходящему слою - мышечной оболочке (фоновой зоне) по предложенному нами способу: КЭО значительно ниже «0». Таким образом, нами была доказана эхонеоднородность образования и заподозрена гастроинтестинальная стромальная опухоль (GIST). Больная была срочно прооперирована в Онкодиспансере: макроскопически образование выглядело как лейомиома, но при микроскопии и проведении иммуногистохимии была доказана гастроинтестинальная стромальная опухоль (GIST).

Пример 3

При анализе зарубежных публикаций, посвященных инсулиномам поджелудочной железы, ультразвуковая картина инсулиномы описана как «типичное гипоэхогенное образование четкой округлой формы». Тем не менее, часть из них (ок. 10%) не выявляется. Мы обратили внимание на иллюстрацию к одной из статей, оцифровали изображение и провели анализ эхооднородности и степени эхогенности инсулиномы (исследуемой зоны) по отношению к паренхиме железы (фоновой зоне) по предложенному нами способу, получены следующие результаты: КЭО - превышает «0» (положительное число), КИЗ - меньше 0 (отрицательное число). Таким образом мы доказали, что выявленная нашими зарубежными коллегами инсулинома была изоэхогенной. Мы расширили наш поиск от рекомендованных гипоэхогенных образований поджелудочной железы до изоэхогенных. В результате мы обнаруживаем те инсулиномы, которые не были выявлены у ранее оперированных больных даже во время операции. Вышеизложенное позволило рекомендовать УЗ-специалистам при проведении УЗ-диагностики инсулином обращать внимание не только на выявляемые гипоэхогенные образования, но и на изоэхогенные.