Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗМЕНЕНИЯ ПЛОЩАДИ ГОЛОСОВОЙ ЩЕЛИ В ДИНАМИКЕ ПРОВОДИМОГО ЛЕЧЕНИЯ

Изобретение относится к области медицины, а именно к оториноларингологии, и может быть использовано для определения изменения площади голосовой щели в динамике проводимого лечения.

Определение изменения площади голосовой щели является одним из основных показателей эффективности хирургического лечения у пациентов, страдающих паралитическими стенозами гортани.

Известен способ определения изменения площади голосовой щели в динамике проводимого лечения с использованием видеоэндоскопической системы, при котором видеоэндоскопию гортани осуществляют с заданного расстояния, как правило, на расстоянии 50 мм от измеряемой плоскости (RU 2224459, опубл. 17.09.2002).

Недостатки способа: необходимо точное расположение видеоэндоскопа на заданном расстоянии от голосовых складок, что требует первоначального контакта дистального конца эндоскопа с голосовыми складками и последующего его извлечения на заданное расстояние. Контакт эндоскопа с голосовыми складками может спровоцировать кашлевой рефлекс и спазм гортани, что затрудняет дальнейшее проведение процедуры, а у пациентов, подвергшихся операции, может спровоцировать в раннем послеоперационном периоде кровотечение из области гортани. Кроме того, расчет площади голосовой щели производят вручную с помощью масштабной сетки.

Известны способы определения изменения площади голосовой щели в динамике проводимого лечения с использованием видеоэндоскопической системы, при которых переносят изображение с экрана монитора на прозрачную пленку при условии, что имеющееся на мониторе изображение имеет двукратное увеличение (RU 2224459, опубл. 17.09.2002) или четырехкратное (Муратов Д.Л., Тетцоева З.М. Новый способ измерения дыхательного просвета гортани // Надежность и достоверность научной информации в оториноларингологии: Материалы IV Всерос. Науч. - практ. конф., Москва, 9-10 нояб. 2005 г.).

Недостаток способов состоит в том, что необходимо использование одинаковых видеоэндоскопических систем и мониторов с одинаковыми размерами экранов. Для расчета площади голосовой щели требуется пакет дорогостоящих программ «Coral Draw».

Техническим результатом изобретения является значительное упрощение способа при высокой точности определения изменения площади голосовой щели, возможность анализа цифровых изображений, полученных с помощью видеоэндоскопических систем разного типа, исключая системы, использующие необходимость переноса изображений с экрана монитора на прозрачную пленку.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе определения изменения площади голосовой щели в динамике проводимого лечения, включающем сравнение изображений голосовой щели, полученных с помощью видеоэндоскопических систем до и после лечения, согласно изобретению выделяют отрезки на сравниваемых изображениях голосовой щели между точкой соединения голосовых складок в области передней комиссуры и серединой межчерпаловидного пространства, определяют величину выделенных отрезков в пикселях и присваивают им равное значение, выраженное в условных единицах (усл. ед.), определяют масштаб каждого изображения в пиксель/усл. ед., выделяют контуры голосовой щели до и после лечения, производят расчет площадей внутри выделенных контуров в условных единицах с учетом масштаба при помощи компьютерной программы для анализа и обработки изображений и определяют изменение площади голосовой щели по следующей формуле:

ΔS=(S₂-S₁)×100/S₁, где:

ΔS - изменение площади голосовой щели, %; S₁ - площадь внутри выделенного контура голосовой щели до лечения, усл. ед.; S₂ - площадь внутри выделенного контура голосовой щели после лечения, усл. ед.

В подавляющем большинстве случаев при хирургических вмешательствах, проводимых с целью лечения паралитического стеноза гортани, область передней комиссуры и межчерпаловидное пространство остаются интактными, расстояние от передней комиссуры до середины межчерпаловидного пространства также остается неизменным. При этом гортань представляет собой относительно ригидную структуру, что обусловлено наличием хрящей, формирующих скелет гортани, а паралич практически исключает даже физиологическую подвижность. Кроме того, плоскость, в которой обнаруживаются голосовые складки, располагается максимально перпендикулярно к концу эндоскопа, фиксирующего изображение. Эти условия позволяют рассматривать отрезок, границами которого являются точка соединения голосовых складок в области передней комиссуры и середина межчерпаловидного пространства, как максимально подходящий для выполнения масштабирования изображений.

Для выполнения масштабирования производят выделение указанного отрезка на соответствующем изображении. Выделенный отрезок на каждом изображении автоматически измеряется программой в пикселях, и исследователь в обоих случаях приравнивает его к одному и тому же произвольному числу усл. ед. Таким образом, для каждого изображения определяют отношение пиксель/усл. ед., то есть определяют масштаб изображения.

После выделения контура голосовой щели на каждом изображении производят расчет площади внутри контура в выбранных усл. ед. с учетом масштаба (пиксель/усл. ед.) данного изображения. Программа это делает автоматически сразу после выделения контура.

Затем исследователь определяет изменение площади просвета голосовой щели в процентах по приведенной выше формуле.

Таким образом, для масштабирования изображений выбран отрезок, размер которого остается неизменным до и после лечения.

Масштабирование (пиксель/усл. ед.) позволяет сравнивать два изображения, полученные на различных видеоэндоскопических системах, значительно упростить способ и произвести расчет изменения площади голосовой щели с высокой точностью, при этом исключается необходимость наличия мониторов одинакового размера, переноса изображений с экрана монитора на прозрачную пленку, получения изображения с определенного расстояния.

Использование компьютерной программы ImageJ для анализа и обработки изображений, разработанной Национальным институтом здоровья, США (National Institutes of Health), которая находится в свободном доступе, значительно упрощает способ.

Способ иллюстрируется фиг. 1, 2, где:

На фиг. 1 показан этап масштабирования путем выделения отрезков между точкой соединения голосовых складок в области передней комиссуры 2 и серединой межчерпаловидного пространства 1; А - дооперационное изображение голосовой щели. Б - послеоперационное изображение голосовой щели.

На фиг. 2 показан этап выделения контуров и расчета площадей голосовой щели на сравниваемых изображениях. А - обозначен контур голосовой щели 3 до проводимого лечения. Б - обозначен контур голосовой щели 4 после проведенного лечения.

Способ осуществляют, например, следующим образом.

Проводят эндоскопическое исследование гортани с использованием любых разрешенных к использованию эндоскопических систем и видеосистем. Например, используют жесткие ларингоскопы 90° градусов фирмы «Азимут», аналоговые эндоскопы японской фирмы «Olympus». Для выведения на экран монитора изображения используют эндоскопический видеокомплекс «Эндоскам-450» фирмы «Азимут». Эндоскопическое исследование проводят как в условиях местной аппликационной анестезии раствором Лидокаина 10%, так и без применения местных анестетиков при адекватном поведении пациента. Полученное изображение фиксируют на цифровой накопитель. Производят цифровой визуальный анализ цифровых изображений А и Б, полученных до и после лечения, при помощи доступной компьютерной программы ImageJ, разработанной Национальным институтом здоровья, США (National Institutes of Health).

На двух сравниваемых изображениях А и Б при помощи инструмента Straight (прямая) откладывают отрезки, крайними точками которых являются середина межчерпаловидного пространства 1 и точка соединения голосовых складок в области передней комиссуры 2 (Фиг. 1). В контекстном меню программы во вкладке Analyze (анализ) выбирают опцию Set Scale (установка масштаба). В появившемся окне программы содержится информация о длине выбранного отрезка в пикселях Distance in pixels, которая измеряется и отображается программой автоматически. Также имеются опции: Known distance (известное расстояние), с показателем 0.00; Pixel aspect ratio (соотношение сторон пикселя), равное 1,0; Unit of length (единицы измерения); а также опция Scale (масштаб). На изображении А выбирают отрезок 12, длину которого принимают за X (10) усл. ед. (фиг. 1). При этом с помощью опции Known distance исследователь выставляет то количество единиц, к которому будет приравнено расстояние, измеренное программой в пикселях. После этого единица измерения Pixel (пиксель) в поле Unit of length автоматически изменится программой на Unit (единица), а показатель Scale отразит выбранный масштаб пиксель/единица, для данного изображения. Этапы масштабирования повторяют на втором изображении.

Затем производят выделение контуров голосовой щели 3, 4 (Фиг. 2). Для выделения интересующего контура используют соответствующую опцию в контекстном меню программы. После того как контур на изображении А выделен, в контекстном меню программы во вкладке Analyze выбирают опцию Measure. В появившемся окне, в колонке Area (площадь), будет отображаться автоматически измеренная площадь выделенной фигуры на изображении А, выраженная в усл. ед. Выделение и измерение площади на втором изображении Б выполняют аналогично. Определяют изменение площади голосовой щели в процентах по следующей формуле:

ΔS=(S₂-S₁)×100/S₁, где:

ΔS - изменение площади голосовой щели, %;

S₁ - площадь просвета голосовой щели до лечения, усл. ед.;

S₂ - площадь просвета голосовой щели после лечения, усл. ед.

ΔS>0 - при изменении площади голосовой щели в сторону увеличения,

ΔS<0 - при изменении площади голосовой щели в сторону уменьшения.

Способ подтверждается следующим клиническим примером.

Пример (фиг. 1, 2). Пациентка С., 52 лет. Хирургическое лечение по поводу паралитического стеноза гортани. Расчет изменения площади голосовой щели в динамике проводимого хирургического лечения проводили предлагаемым способом. В программе ImageJ были открыты два цифровых изображения (А и Б), отражающих картину до и после лечения. Сначала проводилось масштабирование изображения до лечения. В качестве масштабируемого отрезка выбрано расстояние от передней комиссуры 2 до середины межчерпаловидного пространства 1. Длина масштабируемого отрезка составила 232,74 пикселя, это расстояние приравнено исследователем к 10 усл. ед. Соотношение пиксель/усл. ед. принимает значение 23,274. Подробнее действия этапа масштабирования могут быть описаны следующим образом.

В контекстном меню программы во вкладке Analyze был выбран пункт Set Scale. В появившемся окне программы длина выбранного отрезка 12 (Distance in pixels) составила 232, 74 пикселя. С помощью опции Known distance (известное расстояние) заданному отрезку присвоено значение 10, поле единицы измерения Unit of length после масштабирования автоматически изменилось с пикселей (pixels) на единицы (unit), отражая то, что далее результаты будут выражаться в усл. ед. Показатель Scale принял значение 23,274 (Фиг. 1, А).

Аналогичным образом производилось масштабирование изображения после лечения. При этом границами масштабируемого отрезка было выбрано расстояние от передней комиссуры 2 до середины межчерпаловидного пространства 1 (Фиг. 1, Б). Длина масштабируемого отрезка 12 составила 269,14 пикселей. Полученному расстоянию задано значение 10 усл. ед. Соотношение пиксель/усл. единица принимает значение 26,914 (Фиг. 1, Б).

На следующем этапе производилось поочередное выделение контуров и измерение площадей на изображениях А и Б (Фиг. 2). Сначала был выделен контур голосовой щели 3 на изображении А, в контекстном меню программы во вкладке Analyze выбрана опция Measure. В появившемся окне результатов Results, в колонке Area (1 строка меню на фиг. 2, Б) автоматически получена площадь выделенной фигуры, равная 7,1 в усл. ед. (S₁=7,1 усл. ед). Выделение и измерение площади голосовой щели 4 на изображении Б выполнялось аналогично. Площадь голосовой щели 4 на изображении Б (фиг. 2) составила 12,7 усл. ед. (S₂=12,7 усл. ед) - 2 строка меню на фиг. 2, Б.

Изменение площади голосовой щели рассчитывалось в процентах по формуле:

ΔS=(S₂-S₁)×100%/S₁

ΔS=(12,7-7,1)×100%/7,1=78,8%.

Таким образом, изменение площади голосовой щели (увеличение просвета) составило 78,8%.

Предложенный способ упрощает процедуру определения изменения площади голосовой щели в динамике проводимого лечения и является экономически выгодным, так как не обязывает строго использовать медицинское оборудование определенных производителей. Способ обладает высокой точностью.