5 Октября 2005

Система компьютерной автоматизированной диагностики (КАД) — это метод анализа маммографических снимков, с помощью математических алгоритмов обработки цифрового изображения. Системы КАД действуют как вторая пара высокопрофессиональных глаз. Компьютерное распознавание, увеличивает точность анализа снимка, обращая внимание рентгенолога на потенциально опасные участки, которые в противном случае не были бы замечены и, таким образом, помогает правильно поставить диагноз и увеличивает шансы на сохранение жизни пациенту.

Система состоит из нескольких компонентов, одним из которых является устройство оцифровки изображения. Обычный маммографического снимок, полученный на стандартном пленочном рентгеновском маммографе, должен быть сначала преобразован в цифровое изображение, т.к. распознаванию может подвергаться только изображение, представленное в цифровом виде. Разумеется, полностью цифровая маммография (при которой первоначальное изображение фиксируется не на пленке, а непосредственно в цифровом виде) является более предпочтительным вариантом исследования, т.к. при этом отпадает необходимость в одном из этапов процесса КАД — оцифровке маммографических снимков.

Еще одним компонентом системы является собственно программа автоматического распознавания потенциально подозрительных областей цифрового снимка. Определение опасных участков осуществляется посредством обработки изображения по заданным алгоритмам, разработанным на основе анализа десятков тысяч случаев рака груди.

Результатом работы системы должен быть факт привлечения внимания врача к опасным, по мнению программы, местам изображения, что может быть достигнуто, например, отображением снимка с пометками на экране компьютера, или печать результата на бумаге. Одна из областей применения цифровой маммографии, а именно проверки женщин моложе 40 лет, в последнее время стала привлекать повышенное внимание. Ложноотрицательные результаты более характерны для молодых женщин, так как их грудные ткани более плотные, и они отображаются на пленке белым, как и раковые ткани. При использовании цифровой маммографии рентгенолог может просмотреть изображение ткани несколько раз, изменяя яркость контрастность и коэффициент увеличения.

Система КАД — это очень важный шаг в развитие маммографии, так как КАД может представить изображение в наиболее оптимальном для рентгенолога виде.

Система подсказок служит для уменьшения количества пропущенных при изучении снимка подозрительных областей, т.е. для исключения тех случаев, когда отображающий значительные изменения маммографический снимок принимается за нормальный. Исследования показали, что до 25% опухолей груди могли быть идентифицированы на ранней стадии и были видны на снимке, но при этом были пропущены при изучении изображения. Примерно в ? указанных случаев вина полостью лежит на враче, анализировавшем снимок, что подтверждает наличие пробелов в методике поиска. В остальных ? изображение злокачественной опухоли на снимке было настолько тонким и неразборчивым для глаза, что можно отнести эти случаи к ошибкам, как поиска, так и интерпретации, когда изменения видны, но пропускаются врачом как незначительные.Психофизические исследования показали, что возможность различить области изображения, во многом схожие по плотности с фоном, требует очень внимательного и систематического изучения снимка, чего не удается достигнуть при рассматривании глазом всего снимка в целом. Опухоль и железистая ткань могут выглядеть одинаково при рентгене, но по-разному при проведении УЗИ или ЯМР-томографии. Но существует возможность привлечь внимание врача к конкретным областям, помеченным определенным образом.

Исследования показывают, что КАД может повысить точность идентификации рака груди до 20%. Для пациента очень важно обнаружить болезнь на ранней стадии, что позволяет применить множество вариантов терапии и повышает вероятность излечения.

Сегодняшняя статистика показывает, что пленка используется гораздо больше чем цифровые носители, но цифровые технологии, в конце концов, победят. Следует помнить, что цифровая маммография только зарождается. Если в пленочной маммографии усовершенствования практически прекратились, то цифровая маммография продолжает развиваться. Однако переход на цифровые технологии происходит медленно, и большая часть медицинских учреждений, где используется технология КАД, по-прежнему работают с пленкой. В результате врачу приходится приспосабливаться к смешанному аналого-цифровому оборудованию, например, сравнивать текущую цифровую маммограмму пациента с пленочной маммограммой, сделанной несколько лет назад. С этой проблемой уже сталкиваются на Западе.

Таким образом, КАД — это программно-аппаратный комплекс, предназначенный для автоматизированного поиска на оцифрованных маммологических снимках областей, содержащих патологии и обладающий следующими возможностями:

• обращает внимание врача на области возможных патологий
• повышает точность диагностики до 20%
• обладает возможностью экспертной оценки снимков
• облегчает и ускоряет процесс постановки диагноза
• обладает способностью к самообучению на основе анализа исследованных изображений

Использование Систем КАД на Западе

В настоящий момент в продаже на рынке представлены две системы КАД: Image-Checker и Second Look, разработанные американскими компаниями.

I. Система КАД Image-Checker разработана американской компанией R2 Technology Inc., основанной в 1993 году для продвижения на рынке разработок Чикагского Университета.

Программное обеспечение, построенное на данных алгоритмах, выделяет на снимке характерные области с визуально различимыми структурами. Структуры могут представлять собой либо скопления микрокальцинатов, либо области, соответствующие уплотнениям ткани или ее структурным нарушениям.

Система использует для пометки точек патологий 2 типа маркеров: треугольник для скоплений микрокальцинатов и прямоугольник для указания на область уплотнения ткани.

Рентгенолог просматривает пленки обычным образом, после чего запрашивает у системы изображение на экране того же снимка, но с отмеченными, потенциально опасными по мнению КАД областями. Затем врач может перепроверить отмеченные области и внести дополнительные корректировки в описание изображения.

Официальное одобрение на распространение первой версии продукта было дано в июне 1998 года американским Комитетом по контролю над пищевыми продуктами и лекарственными средствами (FDA), заинтересованным в уменьшении количества повторных обследований женщин, а в особенности проведении дополнительных биопсий.

В сентябре 2003 года ФДА одобрила систему ImageChecker DM компании R2 Technology на основе технологии OmniCAD. Эта платформа используется как для пленочной так и для цифровой маммографии. Предназначенная для работы с большими объемами информации, эта система может передавать результаты КАД на рабочие станции врачей-диагностов, а также архивировать эти данные. В настоящее время технология OmniCAD предназначена для использования с маммографом Senographe 2000D компании GE Medical Systems, но последующие версии этой КАД будут совместимы с цифровым оборудованием Fischer Imaging, Hologic/LORAD и Siemens.

Чувствительность методики составляет 87%.

II. Система КАД Second Look разработана американской компанией CADx.

Алгоритм системы способен распознавать 2 типа патологий: микрокальцинаты, которые помечаются прямоугольным маркером, и уплотнения, обозначаемые эллипсом. Интересной особенностью является зависимость размера маркера от размера обнаруженной подозрительной области. Помечаются области, содержащие более трех микрокластеров кальция. Предполагается, что рентгенолог, после первоначального визуального анализа снимка, сверится с отпечатком, выданным КАД, и при необходимости внесет соответствующие коррективы в свое заключение.

Получившая сертификат ФДА в ноябре 2003 года программа Second Look v6.0 компании CADx заключила контракты на разработку и продажу со многими партнерами, включая GEMS, Fischer Imaging, Hologic/LORAD, что еще более расширяет предлагаемый небольшим медучреждениям ассортимент продукции.

Чувствительность методики составляет 85%.

Разработками систем автоматического анализа изображений во всем мире занимается очень небольшое число компаний. О двух американских компаниях, рассказано выше, в Европе подобных разработок нет. В России система КАД, разрабатываемая московской компанией ЗАО «Медицинские технологии Лтд», проходит клиническую апробацию.

Перспективы развития КАД

Хотя первоначально КАД предназначалась только для маммографии, она постепенно добивается признания, и рентгенологи предполагают, что она будет доминировать во всех областях диагностики раковых заболеваний и, в особенности, в области исследования рака легких. Американское общество борьбы с раковыми заболеваниями сообщает, что рак легких убивает больше людей, чем рак груди, прямой кишки и простаты вместе взятые и по оценкам ВОЗ на рак легких приходится более 1,2 миллионов новых случаев заболевания ежегодно. Однако пока системы КАД для обнаружения рака легких применяются гораздо меньше, чем при раннем обнаружении рака груди.

Компания Deus Technologies (США) производит систему КАД для раннего обнаружения рака легких, в которой используется программное обеспечение, основанное на алгоритмах более чем по 10 000 рентгенограммам груди с подозрением на патологии. Эта система уже продается в Европе. КАД использует алгоритмы для выявления подозрительных легочных узелков и минимизации ложноотрицательных результатов. Более того, эта технология предлагает ряд компьютерных инструментов в помощь рентгенологу для анализа и измерения выявленных патологий. Система КАД может обнаружить узлы размером около 4 мм.

КАД так же может оказаться очень полезной для рентгенологов при просмотре и анализе сотен изображений, полученных при колоноскопическом обследовании на компьютерном томографе. Хотя в продажу эти системы еще не поступили, в этой области имеются две разработки:

• Компания R2 Technology при содействии медицинского центра университета Чикаго разрабатывает КАД для КТ-колоноскопии.
• Компания CADx при содействии техасского университета разрабатывает КТ-колоноскопию — Second Look CT Colon.

Конечно оптическая колоноскопия является до сих пор единственным методом удаления полипов. Явным преимуществом колоноскопического обследования на компьютерном томографе является то, что она позволяет проводить неинвазивное первоначальное обследование пациентов. Те пациенты, у которых выявлены признаки кишечных полипов могут пройти процедуру их удаления после КТ обследования без повторной подготовки или повторного посещения врача. После обнаружения полипа с помощью КТ-колоноскопии его необходимо удалить традиционным эндоскопическим методом. Таким образом, КТ-колоноскопия может стать предварительным обследованием на рак прямой кишки, при этом инвазивная оптическая колоноскопия будет использоваться для решения важной задачи удаления полипов.

Использование системы КАД в маммологии становится в США стандартом. Со временем их использование, вероятно, станет обязательным во всем мире, в том числе и в России, благодаря своим огромным возможностям.