Способ автоматической диагностики маркёров гипоксии головного мозга человека



Способ автоматической диагностики маркёров гипоксии головного мозга человека
Способ автоматической диагностики маркёров гипоксии головного мозга человека
Способ автоматической диагностики маркёров гипоксии головного мозга человека

 


Владельцы патента RU 2572714:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный университет" (RU)

Изобретение относится к медицине, а именно к компьютерной обработке и анализу медицинских изображений, и может быть использован для автоматической диагностики маркеров гипоксии головного мозга человека. Для этого на изображении фации сыворотки крови выявляют жгутовые трещины. При этом одновременно на таком изображении выделяют множества пикселей темных точек и пикселей множества , принадлежащих скелету изображения и имеющих большое значение дисперсии яркости, с последующим выявлением подмножества , являющегося пересечением точек множеств и , принадлежащих радиальным трещинам и связанных с каждой из них системой коротких волнистых отростков, и если число отростков более установленного порога , то констатируется основной признак диагноза. При этом для идентификации отростков используются константные пороги и соответственно максимального и минимального значения длины градиента для выделения множества пикселей отростков, сравнение числа которых с порогом устанавливает принадлежность фрагмента изображения фации к жгутовой трещине. Для повышения вероятности достоверного обнаружения жгутовой трещины вычисляются на каждом шаге переменные пороги для и на основе применения одноконтурной адаптивной псевдоградиентной процедуры с интервалом , позволяющей снизить вероятность ложной тревоги в условиях неоднородности изображения. Заявленное изобретение позволяет идентифицировать маркеры гипоксии головного мозга (жгутовые трещины) на изображении фации сыворотки крови. 3 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к области систем компьютерной обработки и анализа медицинских изображений.

Известен способ ранней медицинской диагностики, основанный на исследовании биологических жидкостей (БЖ) человека (см. Шабалин В.Н., Шатохина С.Н. Морфология биологических жидкостей человека, Москва, Хризостом, 2001, с.122-123). Капля БЖ наносится на предметное стекло и медленно высушивается, остается тонкая сухая пленка (фация). Особенности состояния организма сказываются на процессе кристаллизации веществ, содержащихся в жидкости, поэтому на изображении фации возникают характерные структуры (маркеры). Авторами этого метода доказано, что по составу и расположению этих маркеров можно с большой уверенностью судить не только об уже имеющихся и проявившихся заболеваниях, но и о самой начальной их форме, когда никаких симптомов еще не наблюдается, и даже о предрасположенности к некоторым болезням.

Главным недостатком способа является то, что рассмотреть и оценить изображения фаций можно только в микроскоп. При массовых профилактических обследованиях населения требуется проанализировать большое количество изображений. Даже в случае применения современных средств оцифровки изображения, находящегося под микроскопом, и вывода его на экран монитора человеческий фактор остается недостатком метода визуального анализа изображений фаций. Кроме того, произвести качественный анализ изображений могут только квалифицированные специалисты-операторы, которых, к сожалению, имеется немного. Глаза оператора быстро утомляются, поэтому анализ становится недостаточно качественным, мелкие и слабо выраженные маркеры пропускаются, что ведет к некачественной диагностике. Выходом из этой ситуации является алгоритмическая обработка изображений фаций, введенных в компьютер без участия оператора.

Известны методы, в которых анализ изображений фаций осуществляется на основе теории распознавания образов. В этом случае идентификация признаков ангиоспазма осуществляется автоматически. В диссертационной работе А.С. Копыловой на соискание ученой степени к.т.н. (2012) «Разработка и моделирование алгоритмов распознавания маркеров на изображениях фаций сыворотки крови» (прототип предлагаемого решения) был рассмотрен способ компьютерного обнаружения маркеров гипоксии головного мозга - жгутовых трещин (ЖТ). Данные маркеры представляют собой радиальные трещины (РТ) с приподнятыми краями фации, формирующими их стенки. На фиг. 1 представлено изображение фации сыворотки крови, увеличенное в 400 раз, с ЖТ. В работе были выделены характерные особенности (ЖТ):

1) ЖТ располагаются по обе стороны вдоль трещин;

2) ЖТ представляют собой множество коротких слегка волнистых линий;

3) ЖТ обладают ярко выраженной анизотропией.

В упомянутой выше диссертационной работе предложен алгоритм распознавания ЖТ, заключающийся в следующем. Для определения трещин определяют на изображении длинные темные линии, на границе которых имеются значительные перепады яркости. Для этого на изображении выделяют точки, одновременно принадлежащие скелету изображения и множеству (множество темных точек на изображении). Для выделения скелета обрабатывают изображение скользящим кругом радиусом (r) 3 пикселя. В каждом положении этого круга вычисляют дисперсию значений яркости. Так как для точек скелета характерно большое значение дисперсии яркости, отмечают все точки круга, в котором значение дисперсии превышает некоторый порог (например, 80). Для устранения разрывов применяют процедуру дилатации, т.е. устранение разрывов линий путем их перекрытия. Пиксели, принадлежащие РТ, образуют множество .

Затем определяют граничные точки множества и выделяют из них длинные прямолинейные участки . Для этого исследуют каждую из полученных кривых. Из каждой точки кривой откладывают векторы и (фиг. 2), направленные в четвертые точки на этой линии в прямом и противоположном направлениях. Находят угол α между данными векторами. Для очень тупых углов . Такие точки выделяют. От каждой такой точки ищут приблизительно прямолинейные участки границы (так как РТ представляют собой длинные прямые линии), признаком чего является .

Далее учитывают, что ЖТ представляют собой множество коротких слегка волнистых линий, похожих на волоски. Для определения границ отростков используют алгоритм Canny (см. Canny J.F. Finding edges and lines in images, Master's thesis, MIT, Cambridge, USA, 1983, стр.12-59). Для гистерезистной фильтрации максимальных пикселей, необходимой для устранения ложных контуров, вводится два порога и . - высокий порог - минимальное значение длины градиента, при котором пиксель может инициализировать край, - низкий порог - минимальное значение длины градиента, при котором пиксель может инициализировать контур. Значения порогов и являются константами (20 и 8 соответственно).

Обнаруженные границы образуют множество . Множество представлено на фиг. 3. Выделяют из пикселей множества короткие компактные линии . Параллельно каждой линии проводят прямую на небольшом расстоянии и определяют число линий , которые она пересекает, так как волоски ЖТ располагаются перпендикулярно РТ. В случае, если превышает порог, проверяют еще один отличительный признак ЖТ - ярко выраженную анизотропию: яркость изображения в районе боковых отростков быстрее изменяется в поперечном к ним направлении (вдоль трещины), чем в продольном. Рассматривают каждую точку линии . Анизотропия в точке изображения оценивают как отношение нормированной вариации V изображения по направлению ее максимума к нормированной вариации V в поперечном направлении:

где ; ; - прямолинейный отрезок длины линии ; - прямолинейный отрезок длины , перпендикулярный к . Середины этих отрезков располагаются в точке . Вариацию по отрезку вычисляют как сумму модулей разностей яркостей в соседних точках отрезка. Экспериментально определено, что лучше брать модули разности не в соседних точках, а в точках на расстоянии 3 пикселя друг от друга. Если показатель анизотропии W превышает установленный порог, то принимают решение о наличии ЖТ в этой точке. Среди таких точек могут быть и ложные, которые расположены на изображении хаотично небольшими группами. Истинные же точки образуют протяженные кластеры, поэтому ложные точки легко отсеиваются. Наличие всех описанных выше признаков идентифицирует ЖТ.

Целью изобретения является повышение вероятности правильного обнаружения и снижение вероятности ложной тревоги компьютерного обнаружения маркеров гипоксии головного мозга - ЖТ.

Прототип предлагаемого решения при определении пороговых значений обнаружителя Canny не учитывает то, что из-за неоднородности изображения пороговое значение должно быть переменным в зависимости от локальной текстуры.

Для устранения указанного недостатка предлагается ввести переменные пороги для и на основе одноконтурной адаптивной псевдоградиентной процедуры:

,

где - положительный параметр, определяющий величину шагов процедуры; - следующее за значение порога; q - параметр, равный устанавливаемой вероятности превышения порога; - упорядоченные в порядке некоторой развертки значения функции; . В процедуре следующее значение увеличивается на , если достигает порог , в противном случае оценка уменьшается на . Описанная выше процедура применяется к обоим значениям и , что позволяет улучшить определение границ отростков. Применение описанной выше процедуры увеличивает вероятность правильного обнаружения ЖТ (см. таблица 1).

Описание предлагаемого способа. Полученные изображения фаций обследуемых пациентов загружаются в компьютер. Далее осуществляется распознавание маркеров гипоксии головного мозга и предварительная диагностика пациентов на наличие гипоксии головного мозга.

Основной отличительной способностью способа является то, что улучшены характеристики алгоритма распознавания маркеров гипоксии головного мозга на изображениях фаций сыворотки крови.

Результаты использования предлагаемого способа. Оценка эффективности алгоритмов проводилась на 2356 реальных медицинских изображений фаций сыворотки крови. Размер изображений 1024×768. Диапазон увеличения изображений ФСК от 63 до 400 раз. В таблице 1 приведены сравнительные данные обнаружения маркеров гипоксии головного мозга между прототипом и предлагаемым решением, показывающие достаточно высокую эффективность предложенного алгоритма. Предлагаемое решение увеличивает процент верно обнаруженных маркеров и уменьшает процент пропущенных маркеров.

Таблица 1
Результаты тестирования алгоритмов обнаружения маркеров гипоксии головного мозга
Вид способа Процент верно
обнаруженных маркеров
Процент пропущенных маркеров Процент неверно
обнаруженных маркеров (ложных тревог)
Прототип 98.72 6.96 1.28
Предлагаемый способ 98.97 6.16 1.28

Заявляемый способ позволяет автоматически диагностировать маркеры гипоксии головного мозга по средствам обработки изображений фаций, введенных в компьютер, что будет способствовать сокращению времени на диагностику при массовых медицинских обследованиях.

Способ автоматической диагностики маркеров гипоксии головного мозга человека путем выявления жгутовых трещин на изображении фации сыворотки крови, заключающийся в одновременном выделении на таком изображении множества пикселей темных точек и пикселей множества , принадлежащих скелету изображения и имеющих большое значение дисперсии яркости, с последующим выявлением подмножества , являющегося пересечением точек множеств и , принадлежащих радиальным трещинам и связанных с каждой из них системой коротких волнистых отростков, и если число отростков более установленного порога , то констатируется основной признак диагноза, при этом для идентификации отростков используются константные пороги и соответственно максимального и минимального значения длины градиента для выделения множества пикселей отростков, сравнение числа которых с порогом устанавливает принадлежность фрагмента изображения фации к жгутовой трещине, отличающийся тем, что для повышения вероятности достоверного обнаружения жгутовой трещины вычисляются на каждом шаге переменные пороги для и на основе применения одноконтурной адаптивной псевдоградиентной процедуры с интервалом , позволяющей снизить вероятность ложной тревоги в условиях неоднородности изображения.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к медицине, а именно к способу прогнозирования частого развития острых респираторных вирусных инфекций в течение первого года жизни у доношенных новорожденных с внутриутробным гриппом В.

Изобретение относится к области медицины и предназначено для прогнозирования уровня артериального давления у больных гипертонической болезнью. Осуществляют выделение ДНК из периферической венозной крови.

Изобретение относится к медицине, а именно к лабораторным методам исследования, и может быть использовано для дифференциальной диагностики простой и быстрорастущей миомы матки с нормальным строением эндометрия.

Изобретение относится к клинической лабораторной диагностике и представляет собой способ оценки качества определения D-димера в плазме крови в условиях клинико-диагностической лаборатории, включающий исследование контрольных материалов и сопоставление результатов исследования с целевыми значениями, отличающийся тем, что выбирают референсный метод, наиболее точно совпадающий с целевыми значениями, исследуют не менее двух раз концентрацию D-димера в двух уровнях аттестованных контрольных материалов с использованием оцениваемого метода и выбранного референсного, определяют коэффициент сопоставимости оцениваемого и выбранного референсного методов по следующей формуле: CC=(Yср high-Ycp low)/(Xcр high-Xcр low), затем результаты исследования, полученные оцениваемым методом, умножают на коэффициент сопоставимости, сравнивают с результатами, полученными выбранным референсным методом, и оценивают качество определения D-димера в плазме крови.

Изобретение относится к медицине, а именно к педиатрии и гастроэнтерологии. Оценивают суточный уровень потребления животного белка (ЖБ) методом 24-часового воспроизведения питания.

Изобретение относится к способу выявления циркулирующих опухолевых, микроэмбол и апоптотических телец в крови больных онкологическими заболеваниями, в частности раком легкого с помощью аптамеров.

Изобретение относится к области медицины и представляет собой способ диагностики и мониторинга онкологических заболеваний, включающий сбор крови, разделение крови на плазму и клеточную фракции, определение концентрации опухолевых маркеров в составе экзосом плазмы крови, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют выделение экзосом из клеточной фракции крови, далее плазму и полученный супернатант из клеточной фракции объединяют и выделяют суммарный пул экзосом крови, а затем в составе экзосом крови выявляют не менее 2-х известных опухолеспецифических белков или выделяют РНК либо микроРНК и, после проведения обратной транскрипции определяют концентрацию не менее 2-х опухолеспецифических маркеров, ассоциированных с определенным онкологическим заболеванием, и при концентрации последних, превышающих концентрацию данных маркеров в контрольном образце, диагностируют наличие онкологического заболевания.

Изобретение относится к области медицины и может быть использовано для контроля за уровнем оптимальной гепаринизации при проведении процедуры гемодиализа. При проведении гемодиализа в периоды времени: до введения нефракционированного гепарина, далее через 10, 30, 60 минут после болюса, затем через 10 минут после повторного болюса и за 5 минут до окончания гемодиализа проводят низкочастотную пьезотромбоэластографию и измеряют вязкостные характеристики крови: t1 - показатель, отражающий время достижения А1 (мин); t2 - показатель, отражающий время, за которое амплитуда А увеличивается на 100 единиц (мин); КТА - константу тромбиновой активности, которую определяют как время, прошедшее от конца периода реакции до увеличения значений амплитуды на 100 относительных единиц от уровня минимального значения амплитуды за период реакции (отн.
Изобретение относится к области медицины, а именно к способу оценки неспецифической резистентности организма при дисплазии тазобедренного сустава у детей. Сущность способа состоит в том, что после клинического обследования и верификации диагноза больного осуществляют забор биологического материала - венозной крови.
Изобретение относится к медицине, а именно к способу диагностики ранних стадий наружного генитального эндометриоза. Сущность способа состоит в том, что в сыворотке крови женщин определяют содержание глобулина, связывающего половые гормоны (ГСПГ), и аполипопротеина A-IV, вычисляют их соотношение и при его величине в пределах 1,9-2,3 диагностируют I стадию наружного генитального эндометриоза, а при величине 2,4-2,7 - II стадию наружного генитального эндометриоза.

Изобретение относится к медицине и представляет собой способ ранней диагностики эндогенной интоксикации путем расчета раннего интегрального индекса интоксикации (РИИ), отличающийся тем, что РИИ для мужчин рассчитывается по формуле: а РИИ для женщин рассчитывается по формуле: где Гомоцист. - уровень гомоцистеина в сыворотке крови, мкмоль/л; Цист. С - уровень цистатина С в сыворотке крови, мг/л; вчСРБ - уровень вчСРБ в сыворотке крови, мг/л; причем увеличение РИИ в 2-5 раз и более по сравнению с практически здоровыми людьми свидетельствует о развитии СЭИ. Изобретение обеспечивает увеличение точности диагностики и позволяет ускорить постановку диагноза. 5 табл., 2 пр.
Изобретение относится к медицине, а именно к дерматологии, и может быть использовано для клинического и гистологического исследования эритродермии. Для этого проводят биопсию: выполняется из наиболее инфильтрованного участка кожи. При наличии в гистологической картине псориазиформного акантоза, гипер/паракератоза, гипогранулеза, нейтрофилов в эпидермисе и дерме диагностируют псориатическую эритродермию, при наличии акантоза, спонгиоза, экзоцитоза лимфоцитов, паракератоза диагностируют атопическую эритродермию, при обнаружении гидропической дистрофии базального слоя эпидермиса, лимфоцитов в базальном слое эпидермиса, коллоидных телец диагностируют эритродермию, вызванную лекарственными препаратами, а при наличии лимфоцитарных микроабсцессов, линейного расположения лимфоцитов в базальном слое эпидермиса, атипичных лимфоцитов в эпидермисе и/или в дерме диагностируют эритродермическую форму грибовидного микоза или синдрома Сезари. Изобретение обеспечивает простой и быстрый способ ранней диагностики эритродермии. 2 пр.

Изобретение относится к области медицины, а именно к способу ранней диагностики хронического пылевого бронхита путем исследования биологического материала. Сущность способа состоит в том, что при морфологическом, иммуногистохимическом исследовании легких и бронхов определяют наличие белков семейства мышечных антител: виментина, десмина, актина в эпителиальном компоненте. При их наличии в количестве 10-20% диагностируют пылевой бронхит легкой степени тяжести, от 21-30% диагностируют пылевой бронхит умеренной степени тяжести, от 31% и выше диагностируют пылевой бронхит тяжелой степени тяжести. Использование заявленного способа позволяет эффективно выявить пылевой бронхит на ранних стадиях, осуществив дифференцированную диагностику, с возможностью установления степени тяжести заболевания. 1 табл., 5 ил., 3 пр.

Изобретение относится к медицине и представляет собой способ прогнозирования скорости рубцевания язв у больных неосложненной язвенной болезнью желудка, включающий определение отношения произведения процента жировой массы тела, скорости оседания эритроцитов и процентного содержания моноцитов к процентному содержанию лимфоцитов общего анализа крови, устанавливающий коэффициент рубцевания по формуле: где % ЖМТ - процент жировой массы тела, определяемый измерением кожно-жировых складок в 4 точках тела калиперометрией по методу Durnin - Womersley (1974); СОЭ, мм/ч; % моноциты; % лимфоциты - показатели общего анализа крови, если коэффициент рубцевания ≥8, прогнозируется скорость рубцевания язвы в желудке ≥0,044 см2/день, если коэффициент рубцевания <8, прогнозируется скорость рубцевания язвы в желудке <0,044 см2/день. Осуществление изобретения обеспечивает повышение точности прогноза течения заболевания. 2 пр., 1 табл., 2 ил.

Настоящее изобретение относится к контейнеру, предназначенному для хранения множества тест-полосок, пригодных для анализа биологической жидкости, например крови. Указанный контейнер (2) для аналитических тест-полосок содержит корпус с полостью для множества тест-полосок, средство, предназначенное для передачи данных из контейнера, и электрический компонент, подключенный между электрическими соединителями для идентификации калибровочного кода для партии полосок, содержащихся в контейнере. Контейнер содержит ровно два электрических соединителя (4, 5) с подключенным между указанными электрическими соединителями (4, 5) резистором (9) для идентификации калибровочного кода для партии полосок, содержащихся в контейнере. 4 н. и 23 з.п. ф-лы, 10 ил.

Группа изобретений относится к области мониторинга здоровья по части функции иммунной системы и измерения эффектов токсинов и других воздействий. Способ включает в себя предоставление аппарата, предоставление образца крови, установление базового значения молекулярного кислорода, приложение воздействия на упомянутый образец, получение данных об изменении концентрации молекулярного кислорода и скорости ее изменения, а также сравнение полученных данных с данными здорового индивидуума. При этом аппарат содержит первый и второй датчики, а также процессор, функционально связанный с первым и вторым датчиками. Также раскрывается аппарат для определения состояния иммунной системы индивидуума и способ улучшения работы иммунной системы. Заявленная группа изобретений позволяет оценить и количественно определить способность иммунной системы индивидуума противостоять заболеванию и отвечать на стимулирующие иммунную систему лекарственные средства. 3 н. и 30 з.п. ф-лы, 8 ил., 6 табл.
Изобретение относится к области медицины и представляет собой способ диагностики синдрома поликистозных яичников (СПКЯ) у подростков в возрасте от 14 до 17 лет включительно с помощью измерения соотношения 2-ОНЭ1/16α-ОНЭ1 в моче, отличающийся тем, что проводят количественное определение метаболитов эстрогенов 2-гидроксиэстрона и 16α-гидроксиэстрона в моче in vitro, вычисляют их соотношение и сравнивают полученные значения с установленными нормативами для здоровых сверстниц, при значении 0,71±0,03 диагностируют СПКЯ. Осуществление изобретения обеспечивает повышение точности диагностики неинвазивным методом с использованием иммуноферментного анализа. 4 пр.

Изобретение относится к медицине и предназначено для определения эрозивных поражений слизистой оболочки желудка у детей с ювенильным артритом. Проводят комплексную оценку в баллах показателей жалоб, анамнеза, лабораторных показателей: отсутствие болей в животе - 4 балла, мужской пол пациента - 4 балла, возраст пациента старше 12 лет - 4 балла, наличие комбинированной противовоспалительной терапии - 4 балла, длительность комбинированной терапии от 1 до 3 лет - 3 балла, системный вариант ювенильного артрита - 2 балла, отсутствие аутоантител к H+K+/АТФ-азе париетальных клеток желудка - 4 балла, положительный тест «Colon View Hb/Нр» - 4 балла, уровень пепсиногена II больше нормы - 3 балла, снижение соотношения пепсиногена I к пепсиногену II - 3 балла, уровень гастрина-17 больше нормы - 2 балла. При сумме 27 баллов и выше определяют эрозивные поражения слизистой оболочки желудка у детей с ювенильным артритом. Способ позволяет повысить точность определения эрозивных поражений слизистой оболочки желудка у детей с ювенильным артритом. 2 пр., 3 табл.
Изобретение относится к области медицины и касается способа дифференциальной диагностики поствакцинального и инфекционного бруцеллезного процессов у людей в условиях in vitro. Охарактеризованный способ включает инкубацию цельной гепаринизированной крови с бруцеллезным жидким аллергеном - Бруцеллином и моноклональными антителами против маркера дегрануляции базофилов - CD63+. Далее определяют методом проточной цитометрии количество активированных базофилов, которое у вакцинированных против бруцеллеза находится в пределах от 5,1% до 19%, у больных бруцеллезом людей от 19,1% и выше. Изобретение может быть использовано в дифференциальной диагностике поствакцинального и инфекционного процессов при бруцеллезе.
Изобретение относится к области медицины, а именно к реагенту для предварительной подготовки биологического образца in vitro диагностике инфекционного заболевания. Реагент для предварительной подготовки биологического образца к in vitro диагностике инфекционного заболевания методом ПЦР представляет собой водный раствор, содержащий спирт, щелочь и третичный амин в концентрациях, обеспечивающих повышение эффективности амплификации не менее чем на 2 цикла. Способ предварительной подготовки биологического образца. Способ хранения биологического образца. Применение реагента для предварительной подготовки биологического образца. Использование заявленного реагента позволяет эффективно очистить клетки от ингибиторов ПЦР-реакции, инактивировать микроорганизмы в биологических образцах, осуществить их разжижение с сохранением стабильности ДНК, обеспечив повышение амплификации не менее чем на 2 цикла. 4 н. и 1 з.п. ф-лы, 8 табл., 1 пр.
Наверх