Главная / Сервис / Статьи и методические материалы / Применение компьютерных методов в медицинской диагностикe

Применение компьютерных методов в медицинской диагностикe

Области применения компьютерной системы анализа изображений:
Цитология, Гистология, Гематология, Морфология, Морфометрия, Цитофотометрия, Денситометрия, Анализ хромосом, Телемедицина, Телеонкология, Теледиагностика.

 Обучение

Оснащение микроскопа телекамерой позволяет выводить изображение на экран телевизора. Это очень удобно при обсуждении препарата несколькими специалистами, и при обучении студентов.

 Создание архива

Компьютерная система позволяет создавать архив изображений, и хранить препараты не в виде стеклышек, а в виде файлов. Если учесть, что изображение в сжатом виде занимает примерно 50 Кбайт, то на винчестере емкостью 6Гбайт можно хранить 100.000 изображений.

 Переход от субъективных и качественных методов диагностики к объективным и количественным методам диагностики

 Разработка новых методик для диагностики

 Диагностика заболеваний на более ранних стадиях

Применение компьютеров наиболее эффективно при решении следующих задач:

1. Денситометрия.

1.1. Измерение оптической плотности.

Оптическая плотность ядра клетки может быть измерена путем сравнения количества света прошедшего через ядро клетки и прошедшего через чистое поле. С помощью программы мы получаем величину светового потока в виде значения яркости - числа от 0 до 255. Это не абсолютное значение величины светового потока а относительная величина. Для того чтобы измерять абсолютную величину светового потока необходимо провести калибровку и получить кривую по которой пересчитывается величина яркости в абсолютное значение светового потока. Разумеется, что для пересчета измеренной величины яркости в значение оптической плотности будет другая кривая.

1.2. Измерение цвета клеток (колориметрия).

Колориметрия - это измерение цветовых характеристик на изображении. Если диагностика строится на основе анализа цвета и оттенков цветов клеток и тканей, то без точного измерения цветовых характеристик трудно поставить точный диагноз. Компьютер может с большой точностью измерять цветовые характеристики, и это может стать основой для более точной постановки диагноза.

1.3. Измерение яркости флуоресценции.

При работе с флуоресценцией возможны два варианта - ввод изображения с помощью цветной или черно/белой телевизионной камеры. Удобство работы с цветной камеры состоит в том, что сразу видно цветное изображение. Недостаток цветных камер - низкая чувствительность. У обычных цветных камер на хватает чувствительности для ввода флуоресцентных изображений. При работе с флуоресценцией необходимы специальные цветные телекамеры, работающие в режиме накопления.

При использовании хороших черно/белых камер чувствительности хватает. Однако для того чтобы получить цветное изображение существует несколько вариантов.

1.3.1. - Излучается только одна длина волны и флуоресцентное изображение светится только одним цветом. В этом случае в компьютер вводится черно/белое изображение и в компьютере оно программно преобразуется в изображение необходимого цвета.

1.3.2. - Излучается несколько длин волн. В этом случае необходимо ввести в компьютер три изображения с помощью трех фильтров - красного, зеленого и синего. После этого в компьютере из трех изображений синтезируется одно цветное изображение. Однако это будут не реальные цвета а псевдоцвета, искусственная окраска.

1.4. Спектральный анализ.

Применение цветной телекамеры позволяет провести простой спектральный анализ в трех спектральных областях - красной, зеленой и синей, так как цветное изображение состоит из трех соответствующих изображений. Однако возможно проведение и более тонкого спектрального анализа. Например, при использовании черно/белой телевизионной камеры и десяти узкополосных интерференционных светофильтров возможно получение характеристик излучения в десяти спектральных диапазонах. При этом с помощью подбора фильтров можно выделить любое количество спектральных линий в области спектральной чувствительности телекамеры - от 400 нм до 1000 нм. Преимущество такого подхода состоит в том, чтр в результате фиксируется распределение излучения сразу во всей плоскости, а не в точке, как при стандартных методах спектрометрии.

При соответствующей калибровке возможно переходить от относительных к абсолютным измерениям свечения и энергии излучения.

1.4.1. Калибровка.

Для проведения денситометрических измерении необходима калибровка всего комплекса. Для того чтобы обеспечить воспроизводимость и достоверность результатов необходимо составление специальной методики по калибровке и проведению измерений. Методика состоит в описании правильной установке всех регулируемьпс параметров в комплексе - микроскоп, телекамера, плата ввода изображений, программа.

2. Подсчет количества клеток и распределения клеток по размерам.

Одним из эффективных методов применения программ анализа изображений для подсчета количества клеток в поле зрения. Если количество клеток превышает несколько десятков, то подсчет становится затруднительным и неточным. Кроме подсчета программа может для каждой клетки просчитать необходимые признаки. Итогом работы программы является построение гистограммы распределения клеток по необходимому признаку. Например распределение клеток по площади.

Кроме этого программа может рассортировать клетки по классам. Например, если клетки разных классов различаются по площади, то можно подсчитать количество больших и количество маленьких клеток.

3. Измерение геометрических размеров, морфометрия.

С помощью специальной программы можно проводить измерения размеров объектов с высокой точностью. Наиболее часто измеряемыми параметрами являются следующие:

- площадь клетки или ядра клетки

- периметр клетки

- линейные размеры

- коэффициент вытянутости ( отношение двух главных моментов)

- коэффициент формы ( степень отличия от круга)

- отношение площади ядра клетки к площади цитоплазмы

Существует два основных способа измерения признаков - ручной и автоматический. При ручном режиме измерения пользователь с помощью мышки обводит на изображении необходимую клетку, и программа автоматически измеряет все- необходимые признаки для данной клетки. При автоматических измерениях программы с помощью пороговой обработки автоматически выделяет все объекты на изображении а затем для всех выделенных объектов рассчитывает значения необходимых признаков. Автоматические измерения применимы ~ не всегда. Обычно автоматические измерения эффективны для анализа простых частиц (клеток) четко выделяющихся от фона. В случае обработки гистологических препаратов, когда границы клеток не являются резко выраженными, обычно удобнее пользоваться ручными методами измерения.