Особенности динамической оценки контуров шаровидных образований легких при мультиспиральной компьютерной томографии

Abstract

Введение. Визуализация инфильтрации в легочной ткани, окружающей шаровидные образования легких (ШОЛ), определяемой рентгенологически, является одним из важных моментов в дифференциальной диагностике первичного рака легкого, воспалительных специфических и неспецифических процессов. При компьютерной томографии широко используют калибровочные тканеэквивалентные тест-объекты для оценки качества работы сканеров, позволяющие проводить периодический и текущий контроль характеристик томографов: шум, контрастную чувствительность, точность позиционирования, жесткость пучка излучения, толщину слоя, пространственное разрешение и т.п. Цель исследования. Разработка методики оценки контуров ШОЛ в динамике при мультиспиральной компьтерной томографии (МСКТ) путем выбора оптимальных алгоритмов обработки изображений. Материал и методы. Использовалась двухкомпонентная физическая модель. При визуальном анализе изображений двухкомпонентной физической модели уровень электронного окна WL и ширину электронного окна WW устанавливали исходя из условий наилучшего изучения определенной группы тканей. При нечетких, размытых границах шаровидных образований визуальная оценка является операторозависимой процедурой, необходима разработка и применение количественных методик их анализа. Для количественного описания контура изображения модели ШОЛ использовался вектор в полярной системе координат, исходящий из центра масс фигуры, ограниченной контуром. Мерами сложности контура были приняты: модифицированная информационная энтропия Шеннона H(S(k)) для k гармоник нормированной спектральной плотности мощности S(k) колебаний длины радиус-вектора контура R(n) ; количество локальных максимумов L сигнатуры радиус-вектора R(n) ; значение максимума нормированной спектральной плотности мощности S(k) ; произведение (мультиплетность) энтропии H(S) и количества локальных максимумов L. Результаты. Характеристики контура «мультиплетность», «количество локальных максимумов» зависят от геометрических размеров ШОЛ и не могут быть использованы для диагностики без предварительной нормировки на длину контура ШОЛ. Параметры «энтропия» и «значение максимума нормированной спектральной плотности мощности» инвариантны относительно геометрических размеров ШОЛ и могут быть использованы для дифференциальной диагностики при любой фазе заболевания.

Background. Visualization of infiltration in lung tissue surrounding the globular formation of the lungs (GFL) determined by X-ray is one of the important points in the differential diagnosis of primary lung cancer, specific and non-specific inflammatory processes. At CT gauge body phantoms test facilities are widely used for evaluating the performance of scanners that allow the evaluation of scanner characteristics : noise, contrast sensitivity, positioning accuracy, stiffness of the radiation beam, the layer thickness, spatial resolution, etc. Aim. To develop a methodology for assessing the GFL outlines of the dynamics of multislice computed tomography (MSCT) by selecting the optimal image processing algorithms. Materials and methods. The visual analysis of two- component physical model images of the electronic window level (WL) and electronic window width (WW) was installed on the basis of the best conditions for studying a specific group of tissues. In the case of indistinct, poorly defined outlines of globular formations, visual assessment is operator-dependent and requires development and application of quantitative methods of analysis. For a quantitative description of the outlines of the image of the GFL model, a vector in a polar coordinate system coming from the center of the figure mass bounded by the outline was used. The following outline complexity measures were adopted: modified Shannon information entropy H(S(k)) for k harmonics of the normalized spectral power density S(k) of the length of oscillation of loop radius vector R(n); the number of local maxima L of signature radius vector R(n); the maximum value of the normalized power spectral density S(k); product (multiplicity) of the entropy H(S) and the number of local maxima L. Results. “Multiplicity”, “the number of local maxima” of the outline depend on the GFL geometric dimensions and cannot be used for diagnosis without first normalizing for GFL outline length. The parameters, such as “entropy” and “maximum value of the normalized power spectral density” are invariant under GFL geometric sizes and can be used for differential diagnosis at any phase of the disease.