Способ рентгенодиагностики рака молочной железы

 

СПОСОБ РЕНТГЕНОДИАГНОСТИКИ РАКА МОЛОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ путем маммографии и определения количества микрокальцинатов на единицу площади, о тличающийся тем, что, с целью повьшения точности и более ранней диагностики заболеваний в доклинической стадии, проводят денситометрию всех участков маммограммы размерами 25x25 - 100Ч 00 мкм и определяют коэффициенты оптической плотности , усиливают их значения в участках с микрокальцинатами и ослабляют в участках без микрокальцинатов так, чтобы получить максимальное значение отношения преобразованного коэффициента на участке с микрокальцинатом к среднеквадратичному значению его на участках без микрокальцинатов , эти значения умножают на коэффициенты оптической плотности, суммируют и получают значение преобразованного коэффициента первого участка маммограммы, повторяют определение значения преобразованного коэффициента для каждого очередного участка наммограммы и визуализируют их в виде преобразованной маммограммы; при денситометрии и визуализации маммограммы по участкам 100 i 100 мкм и превышении яркости участка к яркости фона от 1,3 до 2,0 и (Л их размеров 0,1-0,3 мм, сгруппированных на 1-3 областях преобразованной маммограммы с числом их от 15 до 40 на 1 см, константируют рак молочной железы, а при размере участков с повышенной яркостью от 0,7 до 3,0 мм, сгруппированных на 4-10 об;о ;о ластях с числом их от 1 до 10 на 1 см, исключают рак; при отношении яркости участка к яркости фона от 1,0 до 1,1 исключают микрокальцинаты. 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (III

91 1 (5П 4 А 61 Б 6/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2994027/28-13 (22) 10.10.80 (46) 07.02.88. Бюл. 1Ф 5 (71) Институт проблем передачи информации АН СССР и Первый Московский медицинский институт им. И.M. Сеченова (72) Т.П. Беликова, И.Н. Зальцман и Л.П. Ярославский (53) 616-073.75(088,) (56) Roger J., Powe11 К., Nammographie inducations for biopsy of Climially normal breasts amer. J. roentgenol 1972> ((- 4» P ° 794 800. (54) (57) СПОСОБ РЕНТГЕНОДИАГНОСТИКИ

РАКА МОЛОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ путем маммографии и определения количества микрокальцинатов на единицу площади, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения точности и более ранней диагностики заболеваний в доклинической стадии, проводят денситометрию всех участков маммограммы размерами 25«25 — 100"100 мкм и определяют коэффициенты оптической плотности, усиливают их значения в участках с микрокальцинатами и ослабляют в участках без микрокальцинатов так, чтобы получить максимальное значение отношения преобразованного коэффициента на участке с микрокальцинатом к среднеквадратичному значению его на участках без микрокальцинатов, эти значения умножают на коэффициенты оптической плотности, суммируют и получают значение преобразованного коэффициента первого участка маммограммы, повторяют определение значения преобразованного коэффициента для каждого очередного участка маммограммы и визуализируют их в виде преобразованной маммограммы; при денситометрии и визуализации маммограммы по участкам 100»

« 100 мкм и превышении яркости участка к яркости фона от 1,3 до 2,0 и их размеров 0,1-0,3 мм, сгруппированных на 1-3 областях преобразованной маммограммы с числом их от 15 до

40 на 1 см, константируют рак молочной железы, а при размере участков с повышенной яркостью от 0,7 до

3,0 мм, сгруппированных на 4-10 областях с числом их от 1 до 10 на

1 см, исключают рак; при отношении яркости участка к яркости фона от

1,0 до 1,1 исключают микрокальцинаты.

1 91

Изобретение относится к медицине, а именно к онкологии, и касается способов дифференциальной диагностики патологических образований в мягких тканях.

Известен способ рентгенодиагностики рака молочной железы путем маммографии и определения количества микрокальцинатов на единицу площади.

Однако известный способ не обеспечивает необходимой точности диагностики, что затрудняет раннюю диагностику заболеваний в доклинической стадии и оперативность лечения.

Целью изобретения является повышение точности и более ранней диагностики заболеваний в доклинической стадии.

Цель достигаетея тем, что при осуществлении рентгенодиагностики рака молочной железы путем маммографии и определения количества микрокальцинатов на единицу. площади, отличительной особенностью является то, что проводят денситометрию всех участков маммограммы размерами 25 «

«25 — 100«100 мкм и определяют коэффициенты оптической плотности, усиливают их значения в участках с микрокальцинатами и ослабляют в участках без микрокальцинатов так, чтобы получить максимальное значение отношения преобразованного коэффициента на участке с микрокальцинатом к среднеквадратичному значению его на участках без микрокальцинатов, эти значения умножают на коэффициенты оптической плотности, суммируют и получают значение преобразованного коэффициента первого участка маммограммы, повторяют определение значения преобразованного коэффициента для каждого очередного участка маммограммы и визуализируют их в виде преобразованной маммограммы; при денситометрии и визуализации маммограммы по участкам 100"

"100 мкм и превышении яркости участка к яркости фона от 1,3 до 2,0 и их размеров 0,1-0,3 мм, сгруппированных на 1-3 областях преобразованной маммограммы с числом их от

15 до 40 на 1 см, констатируют рак молочной железы, а при размере участков с повышенной яркостью от 0,7 до

3,0 мм сгрупированных на 4-10 областях с числом их от 1 до 10 на

1 см, исключают рак; при отношении

9178 2 яркости участка к яркости фона от

1,0 до 1,1 исключают микрокальцинаты.

Способ осуществляется следующим образом.

Рентгенограмму освещают видимым светом и механическим денситометром измеряют логарифм интенсивности света, прошедшего через участок рентге10 нограммы размером например 100 "

«100 мкм. Полученное в результате такого измерения число преобразуют с помощью преобразователя аналог-код и вводят в цифровую вычислительную

35 Z (k,1) = Q g I(m,n) exp (i2 x — +

km 1п

rn=O ь=О

М ы

30 машину (ЦВМ). Число соответствует коэффициенту оптической плотности (КОП) рентгенограммы на этом участке.

Делают измерение КОП по всем участкам рентгенограммы, располагая их вплотную друг к другу вдоль сторон рентгенограммы. Полученные в результате таких измерений числа I(m,n,) хранят в машине в виде таблицы чисел (матрицы) (Т(т,n)j, имеющей М строк и N столбцов, причем строки матрицы соответствуют значениям КОП вдоль одной стороны рентгенограммы (М измерений), а столбцы — значениям КОП вдоль другой стороны (N измерений).

В ЦВМ последовательно осуществляются следующие операции над числами.

Делают преобразование Фурье матрицы ГТ(т,n)): получают матрицу fZ (k,1)) с элементами Z (k,1) (числа) . Здесь Š— знак суммирования чисел, exp(a) — значение экспоненты соответствующего числа а; i = 1 k и 1 задают номер строки и столбца в матрице чисел (Z(k,1)), куда помещается число

2(k,1); (k=0, ... M-1, 1=0, ¹1) .

Задают искомое патологическое образование в виде матрицы (Т<(m,n)j, имеющей М строк и N столбцов и состоящей нз элементов, соответствующих фону и элементов, соответствующих искомому патологическому образованию, причем патологическое образование задается взаимным расположением этих элементов в матрице (I<(m,n)),которое повторяет конфигурацию искомого патологического образования. Например, если изображение микрокальцина919178 кальцинатов на единице площади. Это достигается, например„ усреднением значений элементов в матрице (Т (m n)) в пределах L строк и Ь столбцов, где L к L соответствует

5 единичной площади в плоскости (х,у) исходной рентгенограммы. Сравнивают элементы полученной таким образом

t матрицы (Т,(m,n)j с заданным порогом 8 определяющим, число микрокальцинатов на единице площади. Элементы, имеющие значения больше или равное, не изменяются, а те, что

8, меньше О, приравниваются нулю. Затем визуализируют в виде иэображения преобразованной рентгенограммы матрицу gI„(m,п)1, элементы которой равны

А l

T.„(m,n) = Т(ш,п) + I,(m,n).

При денситометрии и визуализации маммограммы по участкам 100 100 мкм и превышении яркости к яркости фона от 1,3 до 2,0 и их размеров О, 125

0,3 мм, сгруппированных на 1-3 областях преобразованной маммограммы с числом их от 15 до 40 на 1 см, t констатируют- рак молочной железы, а при размере участков с повышенной яркостью от 0,7 до 3,0 мм, сгруппированных на 4-10 областях с числом их от 1 до 10 на 1 см, исключают рак; при отношении яркости участка к яркости фона от 1,0 до 1,1 исключают 35 микрокальцинаты.

Пример. Больная К-ва, 43 года. Для уточнения диагноза и детального изучения рентгенологической картины левой молочной железы была проведена обработка. рентгеновского изображения предложенным спо собом. Рентгенограмму молочной железы освещали видимым светом, механи-. ческим денситометром измеряли логарифм интенсивности света, прошедшего через участки рентгенограммы,: размером .100х100 мкм, расположенные вплотную друг к другу вдоль сторон маммограммы. Полученные результаты таких измерений преобразовывали с помощью преобразователя аналог-код и ввели в ЦВИ, где их хранили в виде таблицы чисел (матрицы? fI(m,n)j ., Числа соответствовали коэффициентам оптической плотности (КОП) участков маммограммы, по которым осуществлялась денситометрия ° Таблица содержала M x N H e (M измерений вдоль одной стороны рентгенограммы и N измерений вдоль другой ее стороны) °

Затем определяли весовые коэффициенты (ВК), для чего задавали искомое патологическое образование (микрокальцинат) кружком, имеющим диаметр

d, равный линейному размеру выделяемых микрокальцинатов. В ЦВМ микрокальцинат задавался таблицей чисел, имеющей M строк и N столбцов. Полученные весовые коэффициенты B(m,n) и значение КОП используют для получения преобразованных оптических л коэффициентов (ПКОП) I(m,n). Полученные значения ПКОП визуализируются, например, в виде иэображения преобразованной маммограммы на бумаге или на фотопленке, или на экране телевизионного монитора. При этом яркость соответствующих участков преобразованной маммограммы (плотность почернения негатива при выводе на фотопленку) пропорциональна значениям ПКОП в матрице (I(m,п), а местопложение этих участков такое же, как участков, по которым осуществлялась денситометрия. На преобразованной маммограмме отчетливо становятся различимы скопления микрокальцинатов не только в наружном, но и во внутреннем отделах левой молочной железы. Таким образом, обработка позволила выявить дополнительHbIA участок скопления микрокальцинатов размером О, 1-0, 2 мм, которым сбответствует отношение A значений

ПКОП, равное 1,55 с числом микрообызвествлений на 1 см более 15. Полученные данные позволили уточнить диагноз и высказать подозрение о наличии доклинической формы рака левой молочной железы. Больной произведена секторальная резекция левой молочной железы с предварительной внутритканевой маркировкой очагов поражения.

Последующая рентгенография удаленного сектора подтвердила правильность удаления мест скопления микрокальци-. натов. При гистологическом обследовании выявлен внутрипротаковый рак с начинающейся инвазией. Операция про- . должена — произведена радикальная мастэктомия левой молочной железы по Патею. При гистологическом исследовании остальных отделов молочной железы и удаленных лимфатических уз919178

С прн

Е при

n— = 0 ..., 1<1- f

I (тп, n) rR

m=0, ..., М 1

Sp(k, 1)

Sh(k, 1) 30 м-< й-< та аппроксимировать кружком с диаметром d равным линейному размеру выделяемых микрокальцинатов, то в ЦВМ

Здесь число С задает яркость микрокальцинат<а, а Š— яркость фона на преобразованной рентгенограмме, R— соответствует диаметру d кружка, аппроксимирующего микрокальцинат.

Осуществляют преобразование Фурье

15 этой матрицы.

1-< Г km 1я 1

S (y l) QI (m,ï)exð (-12л (— + .))

<««« о (м н)

20 и получают матрицу (Я (k 1)j с элементами Sp(k,1) .

Матрицы fz (k,1)) и (Бр(k,1)) используют для получения матрицы (Б (k,1)), задающей спектр Фурье мат- 25 рицы весовых коэффициентов fB(m,n)J, элементы которой равны х

Здесь I Z (k 1) — квадрат модуля чисел Z (тс 1) .

Матрицу весовых коэффициентов (BK)

jB(ш,n)) получают, сделав преобразование Фурье матрицы fSе(к,1)J

5(«<,n), „s (k<1)exp g-12< (— + — )g.

Г . km ln)

«<-а «а м н3

Здесь В(тп<п) — элементы матрицы 40

ГВ(ш n)3 °

Полученные весовые коэффициенты используют для получения преобразованных коэффициентов оптической плотности (ПКОП) 45

I(m,n) = ) B(m-a,n — Ъ) I(a,Ъ), 1 а о Ь=о

Здесь ш-а и и-Ъ определяют номер строки и столбца, на пересечении ко- 50 торых находится число B(m-a,п-Ъ) в матрице fB(m,n)), I(a,Ъ) — элементы матрицы КОП, I(m n) — элементы матрицы |I(m,n)), задающей ПКПО.

Матрица (В(ш, n)J задает линейный фильтр, обеспечивающий максимум вел л личины А, равной А=1,(тп, n) / Р (m, и) отношению значений ПКОП, соответст- такое патологическое образование будет задано матрице (1 (ш,n)J, элементы которой удовлетворяют условию вующих участкам с патологическим образованием (I+(m,n) к среднеквадратичному значению ПКОП на участках л без таких образований (I-(m,n).Çäåñü (I (тп п) ) — среднее значение квадратов ПКОП, соответствующих участкам без патологических образований.

Полученные значения ПКОП подвергают дополнительному преобразованию или визуализируют, например, в виде изображения преобразованной рентгенограммы на бумаге или на фотопленке или на экране телевизионного монитора. При этом яркость соответствующих участков преобразованной рентгено1 граммы пропорциональна значениям л

ПКОП в матрице (?(ш,п)1, а местоположение этих участков такое же, как участков, по которым осуществлялась денситометрия.

Дополнительно матрицу (I(m,n)j преобразуют так, чтобы оставить в ней определенное число экстремальных элементов, а остальное подавляют, например, приравнивая их нулю. Это делают, например, сравнивая элементы матрицы (Т(ш,п)) с заданным порогом р (число). Элементы, имеющие значения больше или равное р, не изменяются, а те, что меньше р, приравнивал ются нулю. Матрица (Т (ш,п)) опреде ляет наиболее вероятное местоположение патологических образований на исходной рентгенограмме: КОП, измеренным на этих„участках, соответствуют элементы I>(m n) Ф О. л

Матрица (I (m,п)1 может быть использована для подчеркивания точек локализации патологических образований. Например, визуализируют в виде изображения преобразованной рентгел нограммы матрицу )I,(m,n)), элементы которой равны л л

Х,. (ш, n) = I (m, n) + I (m, и) . л

Матрица fI>(m,n)) мбжет быть использована также для подчеркивания областей с заданным числом микро91

Составитель Ю. Алмазов

Техред М.Дидык

Редактор Н. Сильнягина

Корректор И. Муска, Заказ 743

Тираж 655 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретения и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 лов признаков злокачественного поражения и метастазов рака не найдено.

При динамическом наблюдении за больной состояние ее хорошее. Признаков рецидива и метастаэов опухоли нет.

Предложенный способ применен при обработке 50 маммограмм. При этом

9178 8 установлено, что предложенный способ эффективен, повышает точность диагностики с 60Х (известный способ) до

76% на доклинической стадии заболевании, что позволяет проводить более раннюю диагностику и рассчитывать на хорошие отдаленные результаты лечения.