RU2282400C1 - Способ ультразвуковой дифференциальной диагностики пленчатых образований стекловидного тела и отслойки сетчатки при пролиферативной диабетической ретинопатии - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к медицине - офтальмологии - и предназначено для ультразвуковой дифференциальной диагностики пленчатых образований стекловидного тела и отслойки сетчатки при пролиферативной диабетической ретинопатии. При данном способе диагностики проводят ультразвуковое сканирование, с помощью которого получают серию акустических сечений с регистрацией исходной яркости изображения. Полученные акустические сечения обрабатывают методом нелинейного контрастирования с получением их контрастного изображения. При этом увеличивают контрастность дифференцируемых образований в 5-7 раз. После чего проводят сегментацию выделенных по яркости образований. Строят трехмерное изображение дифференцируемых образований, на которое накладывают исходную яркость изображения. Затем проводят визуальный анализ. В случае наличия грубых пленчатых тяжей неравномерной толщины и гетерогенной структуры диагностируют пленчатые образования стекловидного тела, а в случае наличия тяжей одинаковой толщины и гомогенной структуры диагностируют отслойку сетчатки. Использование данного способа позволит повысить информативность ультразвуковой дифференциальной диагностики пленчатых образований стекловидного тела и отслойки сетчатки при пролиферативной диабетической ретинопатии.

Description

Изобретение относится к медицине - офтальмологии - и предназначено для ультразвуковой дифференциальной диагностики пленчатых образований стекловидного тела и отслойки сетчатки при пролиферативной диабетической ретинопатии.

Сложность дифференциальной диагностики витреоретинальной патологии при тяжелых формах пролиферативной диабетической ретинопатии обусловлена формированием преретинального фиброза и грубых тяжей, состоящих из пленчатых образований стекловидного тела или отслоенной сетчатки. Дифференцировать их с помощью традиционных методов офтальмологического исследования практически невозможно из-за помутнения преломляющих сред, а по эхографическим признакам в редких случаях удается различить только по характерной конфигурации, связи с диском зрительного нерва и с оболочками глаза. Но эти признаки являются вторичными и далеко не всегда позволяют с уверенностью судить о наличии или отсутствии отслойки сетчатой оболочки. Причем в отдельных случаях улавливается связь пленчатых образований с диском зрительного нерва, усугубляющая подозрение на отслойку сетчатки. Кроме того, при нарушении перпендикулярного расположения ультразвукового датчика к исследуемому объекту, которое неизбежно при сложной конфигурации очаговой патологии, возникают "скользящие" эхо-сигналы, которые, в свою очередь, затрудняют интерпретацию полученных результатов. Вместе с тем, для решения вопроса о показаниях и выборе тактики хирургического вмешательства возникает необходимость повышения информативности эхографического исследования с обязательным указанием наличия или отсутствия отслойки сетчатки.

Известен способ квантитативной эхографии, позволяющий повышать информативность эхографического исследования глаза при различных формах диабетической ретинопатии (В.В.Нероев, М.Б.Кодзов, Г.Д.Малюта, О.И.Сарыгина - "Ультразвуковое исследование в дифференциальной диагностике витреоретинальной патологии". - Пособие для врачей. - МНИИ глазных болезней им. Гельмгольца. Москва - 2002, стр.7-8). Данный способ принят за ближайший аналог. Способ осуществляют путем дозированного снижения мощности зондирующего ультразвукового луча в децибелах (дБ) при его установке на объект исследования. С помощью данного способа устраняют низкоамплитудные эхо-сигналы, искажающие эхографическую картину витреоретинальной патологии и получают ориентировочные сведения о плотности витреоретинальных тяжей. Недостатком квантитативной эхографии является отсутствие возможности дифференцировать пленчатые образования в стекловидном теле и отслойку сетчатки при грубых формах витреоретинальной патологии, которые в большинстве случаев сопровождают пролиферативную форму диабетической ретинопатии.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение диагностической информативности при дифференциальной диагностике пленчатых образований стекловидного тела и отслойки сетчатки у больных пролиферативной диабетической ретинопатией. Технический результат достигается за счет обработки серии акустических сечений с помощью метода нелинейного контрастирования с последующей сегментацией по яркости и последующего наложения на трехмерное изображение яркости изображения, зарегистрированной до обработки нелинейным контрастированием.

Таким образом, известные методы обработки изображений были приспособлены для дифференциальной диагностики витреоретинальной патологии.

При осуществлении способа получают серию акустических сечений в электронной памяти компьютера и программно обрабатывают их методом нелинейного контрастирования, при этом выделенные по яркости (по сравнению с фоном) образования обрабатывают алгоритмом сегментации, позволяющим определить границы этих областей и далее с помощью визуального анализа изображения оценивают их форму и дифференцируют патологические очаги. Нелинейное контрастирование - это способ обработки изображений, при котором яркость изображения нелинейно зависит от амплитуды сигнала (Rebordao J.V. - "Lookup table loadings for image processing with controlled knots // Computervision, graphics and image processing". - 1989. - v.47, №2. - p.189-202).

Алгоритм сегментации - это выделение замкнутым контуром объекта полезной информации в определенном диапазоне яркости (Яншин В.В. - "Анализ и обработка изображений. Принципы и алгоритмы". М.: Машиностроение. 1994, с.58-76). Однако эти приемы не использовались в офтальмологии, в частности, для дифференциальной диагностики внутриглазной патологии.

Применительно к офтальмологии приемы нелинейного контрастирования и сегментирования были дополнены представлением сегментированных объектов исходными значениями яркости, что позволило выявить не только форму при визуальном анализе, но и гомо- и гетерогенность дифференцируемых структур. Кроме, того, в предлагаемом способе обработки изображения нелинейным контрастированием выявлено, что для срабатывания алгоритма сегментации необходимо повысить контрастность исследуемых структур в 5-7 раз.

Способ осуществляется следующим образом: с помощью устройства фиксации и позиционирования ультразвукового датчика, которое крепится на офтальмологическом столике, ультразвуковой датчик в устройстве поворота позиционера погружают в установленную на веки при открытой глазной щели ванночку из прозрачного оргстекла, заполненную теплым физиологическим раствором (25-30 градусов по Цельсию), который хорошо переносится глазом.

В процессе исследования сканирующая головка датчика совершает секторные перемещения со скоростью 30 колебаний в секунду, что обеспечивает формирование двухмерных акустических сканограмм в реальном масштабе времени. Одновременно датчик совершает полное вращательное движение в позиционере, производя меридиональное сканирование с большой скоростью - 180 акустических сечений в течение 12 секунд с регистрацией положения каждого сечения относительно глаза через 0,3 угловых градусов, что соответствует разрешающей возможности метода и позволяет наиболее точно восстановить объемный массив данных. Таким образом получают серию акустических сечений с регистрацией исходной яркости изображений. Видеосигналы с видеовыхода ультразвукового диагностического прибора в стандарте PAL через модуль ввода изображений поступают в персональный компьютер высокого быстродействия, например, Pentium 4, с частотой процессора 2,4-2,8 ГГц с расширенной оперативной памятью (1 Гбайта) и емкостью накопителя на жестком магнитном диске не менее 100-120 Гигабайт, и монитором 19 дюймов. В компьютере регистрируемые изображения серии подвергают электронной обработке, обеспечивающей их накопление и формирование с помощью интерполяционных алгоритмов объемного массива данных. Полученный объемный массив данных обрабатывают методом нелинейного контрастирования, обеспечивающим контрастное представление накопленной информации на серошкальных изображениях. Метод нелинейного контрастирования увеличивает перепад яркости между объектами, которые "тускло" видны на исходных изображениях, и фоновыми структурами. При этом увеличивают контрастность пленчатых образований стекловидного тела и отслойки сетчатки в 5-7 раз. Далее на экране монитора просматривают полученную серию акустических сечений объемного массива данных, выбирают наиболее характерные и задают определенный ограниченный диапазон изменения яркости объектов таким образом, чтобы в него попали ярко отображаемые после контрастирования очаговые образования и включают выполнение алгоритма сегментации, т.е. проводят сегментацию выделенных по яркости образований. Алгоритм сегментации находит границы яркостных областей очаговой патологии по всему объемному массиву данных и удаляет из него всю не используемую в дальнейшем "лишнюю" информацию. После этого на построенное трехмерное изображение пленчатых образований стекловидного тела и отслоенной сетчатки накладывают яркость изображения, зарегистрированного до обработки нелинейным контрастированием. Затем просматривают объемный массив сегментированных данных для суждения о характере выявленной патологии путем визуального анализа результатов проведенного исследования.

Следовательно, существенное повышение разрешающей возможности метода достигают путем контрастирования и выделения контуров патологических структур с получением дополнительной информации о характере выявленной патологии по толщине и структуре витреоретинальных тяжей, что позволило дифференцировать пленчатые образования в стекловидном теле и отслойку сетчатки. Пленчатые образования характеризовались неравномерной толщиной и гетерогенной структурой, отслойка сетчатки - одинаковой толщиной и гомогенной структурой.

Конкретные примеры выполнения способа.

1. Больная Д., 36 лет. Страдает сахарным диабетом в течение 8 лет. Постепенное снижение остроты зрения обоих глаз отмечает в течение 3 лет. Поступила в Институт с резким снижением остроты зрения левого глаза. При обследовании острота зрения правого глаза - 0,2; левого движение руки у лица. Глазное дно левого глаза не офтальмоскопируется из-за помутнения преломляющих сред. При биомикросколии отмечен обширный гемофтальм. Глубокие среды глаза не просматриваются из-за грубых пленчатых образований в заднем отделе.

Больная направлена на ультразвуковое исследоание. При ультразвуковом сканировании левого глаза подтвержден гемофтальм, выявлены грубые пленчатые тяжи в глубоких отделах, которые не удалось дифференцировать с отслойкой сетчаки. Далее по описанной выше методике был использован способ нелинейного контрастирования и наложения на сегментированные объекты яркости исходного изображения. С помощью визуального анализа по неравномерной толщине и гетерогенной структуре пленчатых тяжей исключают наличие отслойки сетчатки и диагностируют пленчатые образования стекловидного тела.

2. Больная С., 27 лет. Страдает сахарным диабетом с 6-ти летнего возраста. Постепенное снижение остроты зрения отмечает в течение 10 лет. Поступила в Институт с резким снижением остроты зрения правого глаза до светоощущения. Острота зрения левого глаза - 0,4. Глазное дно правого глаза не офтальмоскопируется из-за помутнения преломляющих сред. При биомикроскопии установлено интенсивное помутнение задней капсулы хрусталика. Больная направлена на ультразвуковое исследование.

При ультразвуковом сканировании правого глаза выявлены грубые пленчатые тяжи в глубоких отделах стекловидного тела и преретинальные пленки, типичные для пролиферативной диабетической ретинопатии. Дифференцировать полученные изменения от отслойки сетчатки не представилось возможным. По изложенному выше способу был использован метод нелинейного контрастирования объемного массива данных с регистрацией исходной яркости изображения, которая после дальнейшей обработки акустических сечений трехмерного изображения хранилась в оперативной памяти компьютера. Далее использовались элементы трехмерного изображения в виде серии отдельных акустических сечений для выделения амплитуды ультразвукового сигнала. Обработанная методом нелинейного контрастирования серия акустических сечений вновь была использована для восстановления трехмерного изображения с более высоким уровнем яркости, на которое по общим признакам накладывалась яркость исходного изображения. Полученное на мониторе компьютера новое изображение позволяет при визуальном анализе определить отслойку сетчатки. При дополнительном увеличении контрастности дифференцируемых образований в 5-7 раз путем визуального анализа результатов проведенного исследования подтверждена тракционная отслойка сетчатки по одинаковой толщине и гомогенной структуре витреоретинальных образований.

Таким образом, использование метода нелинейного контрастирования и сегментации в сочетании с наложением исходной яркости позволило существенно повысить информативность ультразвуковой дифференциальной диагностики пленчатых образований стекловидного тела и отслойки сетчатки при пролиферативной диабетической ретинопатии путем контрастирования и выделения контуров витреоретинальной патологии.

Claims (1)

1. Способ ультразвуковой дифференциальной диагностики пленчатых образований стекловидного тела и отслойки сетчатки при пролиферативной диабетической ретинопатии, отличающийся тем, что при ультразвуковом сканировании получают серию акустических сечений с регистрацией исходной яркости изображения, обрабатывают их методом нелинейного контрастирования с получением контрастных изображений сечений, при этом увеличивают контрастность дифференцируемых образований в 5-7 раз, после чего проводят сегментацию выделенных по яркости образований, строят трехмерное изображение дифференцируемых образований, на которое накладывают исходную яркость изображения, проводят визуальный анализ и при наличии грубых пленчатых тяжей неравномерной толщины и гетерогенной структуры диагностируют пленчатые образования стекловидного тела, а при наличии тяжей одинаковой толщины и гомогенной структуры диагностируют отслойку сетчатки.