Система компьютеризированного маммологического скрининга

Полезная модель относится к медицине, а именно - к средствам выявления больных, нуждающихся в углубленном диагностическом исследовании с целью проведения уточняющей диагностики и последующего лечения. В основу полезной модели положена техническая задача создания системы маммографического компьютеризированного скрининга, в которой достигалось бы повышение объективности и точности скрининга и уменьшение вероятности пропуска пациентов с высоким уровнем риска онкологических заболеваний молочной железы при наименьшем уровне гипердиагностики; снижение количества ошибок при скрининге, обусловленных субъективизмом экспертов; использование в сравнительном анализе изображений подтвержденных случаев правильно принятых решений как для гипо-, так и для гипердиагностики онкологических заболеваний молочной железы из собранных в процессе скрининга маммограмм. Это обеспечивается за счет включения в систему устройств сжатия цифрового описания маммограмм, устройств автоматического распознавания областей интереса для выявления онкологических заболеваний молочной железы, канала цифровой связи. 1 н.п.ф., 1 илл.

Полезная модель относится к медицине, а именно - к средствам выявления больных, нуждающихся в углубленном диагностическом исследовании с целью проведения уточняющей диагностики и последующего лечения.

Актуальность проведения скрининговых исследований в выявлении и лечении онкологических заболеваний молочной железы обусловлена высокой частотой онкологических заболеваний молочной железы, возможностью выявления этих заболеваний на ранних стадиях при проведении массовых скрининговых обследований пациентов, относящихся к группе повышенного риска по возрасту и другим показаниям. Проведение скрининга заболеваний молочной железы позволяет выделить пациентов, нуждающихся в углубленной диагностике и постановке диагноза.

Эффективность последующего лечения существенно повышается при раннем обнаружении рака молочной железы. В настоящее время в качестве высокоэффективного метода скрининга онкологических заболеваний молочной железы признан метод диагностики, основанный на рентгенологическом исследовании молочной железы. Метод позволяет выявлять изменения в тканях молочной железы на начальной стадии заболевания раком молочной железы с высоким уровнем достоверности и при наименьших затратах при условии организации высокоэффективного массового скрининга заболеваний молочной железы. В практике выявления рака молочной железы прежде всего на ранних стадиях заболевания, существует ряд проблем:

1. Сложность выявления по маммограмме совокупности признаков, определяющих отнесение пациента к группе нуждающихся в уточняющей диагностике. Это связано с высокими требованиями к техническим средствам получения маммограмм и с проблемами расшифровки маммограмм в связи с особенностью молочной железы, как объекта рентгенологического исследования.

2. Технические трудности обусловлены тем, что рентгеновский контраст тканей молочной железы как в норме, так и при патологии очень низок. Существенное диагностическое значение имеют образования с малыми линейными размерами (60 мкм и более) при сверхнизком рентгеновском контрасте.

Гарантированная диагностическая глубина отображения молочных желез, достаточная для достоверного скрининга, возможна при пространственном разрешении не ниже 20 точек на мм и высоком контрастном разрешении, определяемом количеством уровней серого на изображении в диапазоне от белого до максимально черного, которых должно быть не менее 4000.

Указанные характеристики маммографического изображения могут быть обеспечены в цифровых рентгеновских комплексах, имеющих первичные преобразователи прямого преобразования, в которых в процессе экспозиции формируется рельеф, отражающий дозу облучения на каждый пиксель изображения на момент отключения источника рентгеновского излучения. Затем сформированный рельеф считывается тем или иным способом. К таким преобразователям в первую очередь относятся так называемые Флэш панели и системы цифровой радиографии на основе флюоресцирующих эмульсий, именуемый также CR системами. Флэш панели с пространственным разрешением, необходимым для маммоскрининга, в настоящее время имеют очень высокую цену. CR системы обеспечивают необходимые уровни пространственного и контрастного разрешения и к тому же существенно дешевле систем на основе флэш панелей. Но в любом случае диагностическое оборудование для рентгеновской маммографии по совокупности характеристик может быть отнесено к прецизионному оборудованию, имеющему высокую цену поставки и требующему существенных затрат на эксплуатацию.

3. Организационные проблемы связаны с подбором и подготовкой экспертов врачей-рентгенологов маммологов для участия в онкоскрининге. Эксперты, участвующие в маммографическом онкоскрининге (как правило, это врачи имеющие опыт практической работы), должны иметь специальную подготовку в области рентгеновской маммографии. Уровень подготовки и личностные свойства экспертов, условия их работы в скрининговом центре прямо влияют на ошибки выявления пациентов, нуждающихся в дополнительном обследовании. Привлечение высококвалифицированных рентгенологов-маммологов для выполнения работы в режиме совмещения в скрининговых кабинетах на местах сбора маммографического материала зачастую невозможно из-за недостаточной загрузки. При этом существенно затруднено повышение квалификации экспертов обучением на оригинальном материале, собираемом в экспертном центре.

4. Дефицит отечественных специальных руководств по скринингу пациентов с целью выявления больных онкологическими заболеваниями молочной железы.

Известна система компьютерного мониторинга здоровья населения и диагностирования заболеваний, содержащая аппаратуру для измерения параметров, характеризующих состояние организма человека, преобразующее устройство, устройство интерактивного воздействия, по меньшей мере, один персональный компьютер для сбора, хранения и обработки информации, в которой персональные компьютеры через преобразующее устройство и линии связи подключены к сети Интернет с помощью аппаратных и/или программных модулей защиты от несанкционированного доступа и утечки информации процесса мониторинга и диагностирования, к которой также подключены серверы специализированных медицинских учреждений (патент РФ на полезную модель 25614, G06F 15/00, опубл. 2002.10.10).

Недостатком данной системы является невозможность ее использования для осуществления маммографического скрининга.

Известен комплекс автоматизированной гистологической экспресс-диагностики опухолей, включающий рабочие места удаленных пользователей-лаборантов, соединенные каналами связи с блоком управления специалиста-консультанта и мультиплексором, обеспечивающими связь с аппаратурой контроля, отбора и обмена информацией с местами удаленных пользователей и блоком документирования результатов диагноза, блок адаптации для самонастройки и самообучения, блок оперативных консультаций и блок интеллектуального интерфейса, включенную в блок управления специалиста-консультанта, экспертную систему, при этом рабочие места удаленных пользователей-лаборантов и специалиста-консультанта содержат размещенные в месте нахождения лаборанта ЭВМ, связанную с ЭВМ систему получения и видео-ввода изображений макропрепаратов, связанную с ЭВМ систему получения и видео-ввода изображений микропрепаратов, средства связи лаборанта и удаленного консультанта обеспечены подключением через оптический модем к волоконно-оптической сети и удаленному компьютеру консультанта, средства управления и контроля, причем система ввода изображений макропрепаратов включает фотобокс с устройством позиционирования и освещения, размещенный в фотобоксе на подвижной каретке, установленной на штативе, цифровой фотоаппарат, снабженный исполнительными механизмами, связанными с блоком дистанционного управления консультанта и с педалями ножного управления съемкой и передачей изображений в компьютер, система ввода изображений микропрепаратов состоит из фотокамеры, микроскопа, согласующего модуля для стыковки фотокамеры и микроскопа, оснащенного моторизованным приводом предметного стола и модуля управления навигацией, обе системы ввода изображений подключены к компьютеру, оснащенному устройством видео-ввода и адаптированным программным обеспечением (патент РФ на полезную модель 57576, А61В 5/0205, опубл. 2006.10.27).

Недостатком данной системы является невозможность ее использования для осуществления маммографического обследований вследствие очень больших объемов подлежащих передаче маммографических изображений и особенностей требований к анализу этих изображений.

В основу полезной модели положена техническая задача создания системы маммографического компьютеризированного скрининга, в которой достигалось бы повышение объективности и точности скрининга и, как следствие, уменьшение вероятности пропуска пациентов с высоким уровнем риска онкологических заболеваний молочной железы при наименьшем уровне гипердиагностики, то есть ложного отнесения в группу высокого уровня риска онкологических заболеваний молочной железы; снижение количества ошибок при скрининге, обусловленных субъективизмом экспертов; использование в сравнительном анализе изображений подтвержденных случаев правильно принятых решений как для гипо-, так и для гипердиагностики онкологических заболеваний молочной железы из собранных в процессе скрининга маммограмм.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в системе маммографического компьютеризированного скрининга, включающей поликлинические центры, оборудованные персональными компьютерами и соединенные каналами связи с блоком управления экспертным центром, обеспечивающими связь с аппаратурой контроля, отбора и обмена информацией с поликлиническими центрами и базой данных для документирования результатов диагноза, при этом поликлинические центры оборудованы устройствами съема и оцифровки маммограмм, пультом лаборанта, устройствами сжатия цифрового описания маммограмм, устройствами автоматического распознавания областей интереса для выявления онкологических заболеваний молочной железы, каналом цифровой связи, а в блок управления экспертным центром включены устройство восстановления исходного цифрового диагностического описания маммограмм, устройство накопления, хранения и передачи маммограмм и связанных с ними данных, локальный высокоскоростной канал связи с экспертным центром, в состав которого включены экспертные диагностические рабочие станции маммологов-рентгенологов.

Система маммографического компьютеризированного скрининга для выявления пациентов с повышенным уровнем вероятности онкологического заболевания раком молочной железы включает периферийные скрининговые станции первичного рентгеновского маммографического обследования, каждая из которых состоит из устройства съема и оцифровки маммограмм, обеспечивающие с участием рентгенолаборантов, получение в цифровом виде, первичный контроль правильности позиционирования и качества, а также передачу маммографических изображений через модули сжатия и связанные с ними описания областей интереса по каналам связи в экспертный скрининговый центр, полученные экспертным скрининговым центром маммограммы восстанавливаются до исходного описания в устройстве восстановления маммограмм и размещаются в PACS - базе данных, в которой размещаются также связанные с каждым исследованием данные автоматического выделения областей интереса на маммограммах, из которой маммограммы в исходном описании и связанные с ними описания областей интереса по запросу экспертов передаются в рабочие станции экспертов, оснащенные средствами для углубленного анализа полученных изображений и результатов автоматической разметки, с помощью которых эксперты принимают решение о необходимости дополнительного обследования пациента в связи с обнаружением признаков возможного онкологического заболевания, либо решение о возможности не проводить дополнительное обследование в связи с отсутствием упомянутых выше признаков. Таким образом, отличительные признаки системы обеспечивают новый результат, который состоит в создании возможности передачи и анализа маммографических изображений.

Полезная модель поясняется фиг.1, на которой приведена блок-схема предлагаемой системы.

Система маммографического компьютеризированного скрининга включает скрининговые центры от 1 до центра k, каждый из которых состоит из устройства съема и оцифровки маммограмм 1-i, пульта лаборанта 2-i, устройства сжатия маммограмм 3-i, устройства автоматического распознавания областей интереса 4-i, канал связи 13, линию передачи диагностического описания маммограммы 5, линию передачи исходного описания маммограммы 7, линию передачи сжатого описания 6, линию передачи описания области интереса 8, устройство восстановления диагностического восстановления маммограмм 10, устройство накопления, хранения и передачи маммограмм и связанных с ними данных 9, локальный высокоскоростной канал связи 11 и экспертные диагностические рабочие станции маммологов-рентгенологов 12, общее число которых может быть равно m.

Предлагаемая система маммографического компьютеризированного скрининга работает следующим образом.

Рентген-лаборант скрининговой маммографической станции с номером i производит съемку рентгеновских маммограмм с помощью устройства съемки и оцифровки маммограмм 1-i, после оценки качества полученных маммограмм на экране пульта 2-i лаборант инициирует передачу диагностического описания маммограммы 5 в устройство сжатия 3-i, в сжатом виде 6 маммограмма по каналу связи 13 передается в экспертный скрининговый центр; одновременно исходное внутреннее представление маммограммы 7 передается в устройство автоматической обработки маммограмм, где формируется описание графических областей интереса на диагностическом описании маммограмм. Сжатое диагностическое описание 6 через канал связи 13 передается на вход устройства восстановления маммограмм 10, а затем в виде полностью совпадающем с диагностическим описанием 5 передается на устройство накопления, хранения и передачи маммограмм 9, куда по каналу связи поступает описание областей интереса 8 на представленных маммограммах; накопленные маммограммы хранятся в устройстве накопления, хранения и передачи мамограмм и связанных с ними данных 9 до тех пор, пока они не будут запрошены одним из экспертов маммологов-рентгенологов через одну из m экспертных диагностических рабочих станций маммологов-рентгенологов 12, на которой по результатам диагностики по маммограммам, основанной в том числе на результатах автоматического выделения областей интереса 8 устройствами автоматического выделения областей интереса 4 скрининговых центров, пациент относится к группе пациентов, нуждающихся в углубленном обследовании с целью постановки уточненного диагноза или к группе не нуждающихся в таком обследовании.

Банк маммографических изображений с подтвержденными диагнозами, формируемый в процессе проведения маммографического компьютерного скрининга, может быть использован для создания экспертной базы данных, которая может быть использована для создания новых алгоритмов и программ автоматического выявления диагностически значимых областей интереса. Это позволяет повысить достоверность скрининга и надежность выявления пациентов, нуждающихся в уточняющем диагностическом исследовании на основе формируемой экспертной базы данных по маммографическому скринингу, отображающей популяционные особенности форм рака молочной железы региона, использование которой при скрининге существенно повышает достоверность выявления больных раком молочной железы при наименьшем уровне гипердиагностики.

Таким образом, применение предлагаемой системы обеспечивает проведение исследований в области обобщения результатов скрининга, способствующего оценке основных рисков заболевания онкологическим заболеваниями молочной железы, формирование атласов изображений патологий для сравнительного анализа по направлению исследование рентгенологических признаков и критериев при рентгенологическом скрининге онкологических заболеваний молочной железы.

Система маммографического компьютеризированного скрининга, включающая поликлинические центры, оборудованные персональными компьютерами и соединенные каналами связи с блоком управления экспертным центром, обеспечивающими связь с аппаратурой контроля, отбора и обмена информацией с поликлиническими центрами и базой данных для документирования результатов диагноза, отличающаяся тем, что поликлинические центры оборудованы устройствами съема и оцифровки маммограмм, пультом лаборанта, устройствами сжатия цифрового описания маммограмм, устройствами автоматического распознавания областей интереса для выявления онкологических заболеваний молочной железы, каналом цифровой связи, а в блок управления экспертным центром включены устройство восстановления исходного цифрового диагностического описания маммограмм, устройство накопления, хранения и передачи маммограмм и связанных с ними данных, локальный высокоскоростной канал связи с экспертным центром, в состав которого включены экспертные диагностические рабочие станции маммологов-рентгенологов.