Способ фотоденситометрии рентгенограмм или их оцифрованных изображений

Изобретение относится к области медицины и может быть использовано при денситометрическом анализе ренгеновского изображения в ходе оценки состояния костной ткани. Измеряют интенсивность оптической плотности тени воздуха по горизонтальным и вертикальным линиям, а также по площади и при отсутствии разброса значений интенсивности оптической плотности более 5% считают рентгенографическое изображение пригодным для денситометрического анализа. При разбросе значений интенсивности оптической плотности более 5% устанавливают тип дефекта изображения: при наличии градиента интенсивности тени воздуха только по вертикали или горизонтали, а также наличии градиента интенсивности тени воздуха от центра изображения к периферии считают рентгенографическое изображение условно пригодным для денситометрического анализа. При несвязанной с наличием градиентов по осям неоднородности тени воздуха на площади или при наличии комбинированного варианта считают рентгенографическое изображение непригодным для денситометрического анализа. Использование способа обеспечивает повышение достоверности получаемых данных на основе объективной оценки пригодности ренгенографического изображения для денситометрического анализа. 6 ил.

 

Изобретение относится к области медицины и может быть использовано при денситометрическом анализе рентгеновского изображения в ходе оценки состояния костной ткани.

Известен способ рентгеноденситометрии (1), при котором рентгеновское изображение оценивается с помощью тест-эталона. Однако данная методика не учитывает изменений интенсивности вследствие разницы оптической плотности фона, что искажает результаты исследований.

Известен способ стандартизации результатов компьютерной фотоденситометрии (2) оцифрованных изображений рентгенограмм, когда в формулу для расчета оптической плотности

OD_i=lg(I_i/I₀)

наряду с переменными значениями интенсивности (I) света, прошедшего через тени объекта i (I_i), по результатам оптической калибровки подставляется среднее значение интенсивности фона - воздуха (I₀), которая на нормальных рентгенологических изображениях должна быть нулевой, но в реальности таковой бывает редко. Предполагается, что значение I₀ одинаково по всей площади изображения, свободной от теней объекта. Только при этом условии обеспечивается возможность сопоставления результатов денситометрии рентгенограмм различной плотности. Однако около 30% рентгенограмм этому условию не соответствуют: интенсивность тени воздуха достоверно различна в разных участках одного и того же изображения, так что возникает вопрос о его пригодности для рентгенденситометрического анализа.

Задачей изобретения является разработка способа фотоденситометрии рентгенограмм или их оцифрованных изображений, обеспечивающего повышение достоверности получаемых данных на основе объективной оценки пригодности рентгенографического изображения для денситометрического анализа.

Указанная задача решается тем, что в способе фотоденситометрии рентгенограмм или их оцифрованных изображений путем определения оптической плотности зоны интереса с учетом средней интенсивности тени фона - воздуха, предварительно замеряют интенсивность тени воздуха по горизонтальным и вертикальным линиям, а также по площади, заключение о возможности денситометрического исследования зоны интереса делают при отсутствии значимого разброса полученных значений, а при его наличии устанавливают тип дефекта изображения:

а) наличие градиента интенсивности тени воздуха только по вертикали,

б) наличие градиента интенсивности тени воздуха только по горизонтали,

в) наличие градиента интенсивности тени воздуха от центра изображения к периферии,

г) не связанная с наличием градиентов по осям неоднородность тени воздуха на площади,

д) комбинированный вариант,

затем определяют среднюю интенсивность тени воздуха для рентгенограмм с дефектами типа «а» на участке, находящемся на одном уровне с зоной интереса, а с дефектами типов «б» и «в» - по обеим сторонам зоны интереса и на одном с ней уровне, после чего полученные данные используют для определения оптической плотности зоны интереса, рентгенограммы же с дефектами типов «г» и «д» признают непригодными для денситометрического анализа.

Изобретение иллюстрируется примерами его практического использования.

Способ осуществляют следующим образом.

При проведении денситометрического исследования рентгенологических изображений предварительно по вертикальным и горизонтальным линиям, а также по площади измеряют интенсивность фона - тени воздуха. Для этого используют как стандартные фотоденситометры, так и специальные компьютерные программы. В последнем случае изображения предварительно оцифровывают и сохраняют в памяти компьютера как графические файлы.

Те рентгеновские изображения, на которых по указанным линиям и площади денситометрии не выявляется значимый разброс значений интенсивности, пригодны для последующего денситометрического анализа зоны интереса. А изображения, на которых отмечается значимый (более 5%) разброс значений интенсивности хотя бы по одной из линий или по площади, первоначально анализируют для определения типа дефекта. Выделяют 5 типов дефектов:

а) наличие градиента интенсивности тени воздуха только по вертикали,

б) наличие градиента интенсивности тени воздуха только по горизонтали,

в) наличие градиента интенсивности тени воздуха от центра изображения к периферии,

г) не связанная с наличием градиентов по осям неоднородность тени воздуха на площади,

д) комбинированный вариант.

После определения типа дефекта по рентгеновским изображениям, на которых обнаружена не связанная с наличием градиентов по осям неоднородность тени воздуха на площади или комбинированный вариант дефектов (типы «г» и «д»), делается заключение об их непригодности к денситометрическому анализу.

Рентгеновские же изображения с дефектами типов «а», «б» и «в» признают условно пригодными для денситометрического анализа. При этом интенсивность фона - тени воздуха для изображений с дефектами типа «а» определяют по результатам замера на участке, находящемся на одном уровне с зоной интереса, а с дефектами типов «б» и «в» - по результатам замеров на участках, расположенных по обеим сторонам зоны интереса и на одном с нею уровне, после чего полученные данные используют для определения оптической плотности зоны интереса.

Практическое использование способа иллюстрируется на следующих примерах.

Пример 1. На денситометрическое исследование была направлена рентгенограмма голени (прямая проекция) больного Н. на одном из этапов лечения. С помощью аппаратно-программного комплекса ДиаМорф изображение было оцифровано и проанализировано (фиг.1) по предлагаемому способу. При этом по линиям денситометрии значимый разброс значений интенсивности тени воздуха не обнаружен. Денситометрическое исследование проведено по стандартному способу.

Пример 2. Рентгенограмма предплечья (прямая проекция) больного В. в процессе лечения. После оцифровки и анализа изображения по предлагаемому способу выявлено наличие значимого разброса интенсивности тени воздуха - 32 у.е. - по вертикальной линии денситометрии (фиг.2), что дало основание отнести изображение к дефектному по типу «а». Соответственно интенсивность фона - тени воздуха определяли на участке, находящемся на одном уровне с зоной интереса. Полученное среднее значение - 95 у.е. - использовалось в качестве I₀ при оптической калибровке перед денситометрическим исследованием.

Пример 3. Рентгенограмма предплечья (прямая проекция) больной Н. до лечения. При анализе интенсивности тени воздуха на оцифрованном изображении выявлен дефект типа «б» - наличие значимого разброса значений - 56 у.е. - только по горизонтальной линии денситометрии (фиг.3). Интенсивность фона измеряли на участках, расположенных по обеим сторонам от зоны интереса и на одном с ней уровне. В данном случае это среднее значение составило 26 у.е. и в дальнейшем использовалось при денситометрическом исследовании зоны интереса по стандартной методике.

Пример 4. На денситометрическое исследование была направлена рентгенограмма голени до лечения больного С. По предлагаемому способу выявлено наличие значимого разброса интенсивности тени воздуха с градиентом от центра к периферии (фиг.4), что дало основание определить дефект типа «в». Среднее значение интенсивности фона определили на участках, расположенных на одном уровне по обеим сторонам от зоны интереса. В данном случае оно составило 28 у.е.

Пример 5. На выбранном участке площади тени воздуха (фиг.5) в рентгеновском изображении предплечья больного А. (боковая проекция, до лечения) предложенным способом была установлена не связанная с наличием градиентов по осям неоднородность фона - тени воздуха со значимым разбросом значений (21 у.е.). Это указывало на то, что данное изображение имеет дефект типа «г» и не подлежит денситометрическому анализу.

Пример 6. Рентгенограмма голени больного К. (боковая проекция). После анализа изображения по предлагаемому способу было установлено наличие значимого разброса значений интенсивности фона - тени воздуха по линиям денситометрии в горизонтальном и вертикальном направлениях (фиг.6), которые в цифровом выражении составили, соответственно, 48 у.е. и 24 у.е. То есть данное изображение имело дефект типа «д» и также не могло быть использовано для денситометрического анализа зоны интереса.

Использование способа обеспечивает повышение достоверности получаемых данных на основе объективной оценки пригодности рентгенографического изображения для денситометрического анализа.

Источники информации

1. Ларионов А.А. Рентгеноденситопланиметрическая оценка кости при возмещении дефекта. // Ортопедия, травмотология. - 1991. - №4. - С.27-30.

2. Интегрированный пакет прикладных программ анализа изображений ДиаМорф-Cito. Руководство пользователя Р 5063.17.941119.001 ТО 1 М. 1996. - Кн. 1. - С.48.

Способ определения пригодности рентгенографического изображения для денситометрического анализа, включающий определение оптической плотности зоны интереса с учетом интенсивности оптической плотности тени фона - воздуха, отличающийся тем, что измеряют интенсивность оптической плотности тени воздуха по горизонтальным и вертикальным линиям, а также по площади и при отсутствии разброса значений интенсивности оптической плотности более 5% считают рентгенографическое изображение пригодным для денситометрического анализа, при разбросе значений интенсивности оптической плотности более 5% устанавливают тип дефекта изображения: при наличии градиента интенсивности тени воздуха только по вертикали или горизонтали, а также наличии градиента интенсивности тени воздуха от центра изображения к периферии считают рентгенографическое изображение условно пригодным для денситометрического анализа, а при несвязанной с наличием градиентов по осям неоднородности тени воздуха на площади или при наличии комбинированного варианта считают рентгенографическое изображение не пригодным для денситометрического анализа.