АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Методы медицинской радиоизотопной диагностики, в основу которых положено изучение процессов накопления и транспорта в организме препаратов, меченных радиоактивными изотопами, получили широкое распространение в клинической практике. Среди них особое место занимает радиоизотопная реног-рафия — метод исследования функционального состояния почек с помощью нефротропных радиофармпрепаратов и наружной гамма-гра-фии. Высокая физиологичность, полнота получаемой диагностической информации и наибольший удельный вес в общем потоке радиологических исследований позволяет считать радиоизотопную реногра-фию одним из основных методов оценки функционального состояния мочеполовой системы.
Однако, традиционные методы обработки результатов реногра-фии не полностью отвечают уровню требований современной клиники ни по объективности получаемых оценок, ни по производительности и характеру труда медицинского персонала. До сих пор не существует единого подхода к проблеме автоматической оценки реногра-фических данных ни в методическом, ни в алгоритмическом планах. Главным направлением в повышении эффективности диагностического процесса на современном этапе является применение средств вычислительной техники для автоматизации процессов сбора и обработки диагностической информации и, в конечном итоге, для автоматической выдачи диагностического заключения. В настоящее время успешно решены задачи автоматизации принятия диагностического решения при оценке сцинтиграмм внутренних органов, в частности печени и щитовидной железы [l-4-J .
Возможность автоматизированного сбора и обработки данных ре-нографии уже рассматривалась в работах Н. И. Пилипенко, В. Я. Сердюченко, В. В. Трусова, Б. Я. Наркевича, Д. С. Сивошинского, согласно которым врач анализирует визуально результаты обследования и только после этого вводит в ЭВМ диагностические признаки или первичные данные. Анализ научно-технической литературы показывает, что вопросы автоматизации принятия диагностического решения по данным радиоизотопной ренографии до настоящего времени не решены. Создание и внедрение в клиническую практику лабораторий радиоизотопных методов диагностики автоматизированных систем принятия диагностических решений в ренографии позволит существенно повысить достоверность и объективность диагностического заключения, снизить непроизводительные затраты труда медицинского персонала и увеличить пропускную способность лабораторий радиоизотопных методов диагностики.
Диссертационная работа выполнялась в ходе НИР 80 064 302, НИР 0I8I900924−2, НИР 80 053 856 проводимых на основании Постановления ГКНТ ГССР № 21/18 от 25 мая 1978 г в соответствии с координационным планом на 1981;85 гг АН ГССР, ГК по Науке и технике Грузии и Министерства Здравоохранения Грузинской ССР по Комплексной программе медикобиологических исследований № 2.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
Цель настоящей работы заключается в создании системы автоматической оценки функционального состояния почек по данным радиоизотопной ренографии.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи :
1. Разработать метод объективной оценки результатов ренографии на основе анализа современных способов многопараметрической оценки функционального состояния почек и автоматического сбора и обработки данных.
2. Разработать алгоритм автоматического определения и вычиоления информативных для целей диагностики признаков ренограмм на основе исследования особенностей поведения кривых в переходных областях, где отображение одной из исследуемых функций начинает превалировать над другой.
3. Разработать критерии распознавания типов ренограмм и на основе анализа значимости и вариабельности признаков распознавания осуществить их выбор.
Разработать программное обеспечение для автоматической оценки функционального состояния почек по данным радиоизотопной ренографии и провести его клиническую аппробацию.
5. Создать автоматизированную систему сбора и обработки данных ренографии для решения вышепоставленных задач.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. I. По данным радиоизотопной ренографии исследованы факторы, влияющие на объективность выдаваемого диагностического заключения.
2. Разработаны и синтезированы критерии оценки ренографи-ческой информации, позволяющие идентифицировать заключение ЭВМ с медицинским диагнозом.
3. Разработаны машинные алгоритмы автоматической оценки функционального состояния почек по данным ренографии, обеспечивающие выдачу диагностического заключения, адекватного заключению высококвалифицированного врача-радиолога•.
4. Разработан метод объективной оценки функционального состояния почек, основанный на автоматическом сборе первичных данных и многопараметрическом анализе ренограмм.
5. Предложена новая классификация патологических типов ренограмм.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. I. Создана система автоматической оценки функционального состояния почек, состоящая из серийно выпускаемых многодатчикового радиологического прибора, системы автоматизированной обработки радиологической информации «СА0РИ-01» и разработанного пакета клинических программ.
2. Разработана диагностическая автоматизированная система сбора и обработки данных радиоизотопных исследований функционального состояния почек, которая нашла применение в лабораториях радиоизотопных методов диагностики, не имеющих в своём составе ЭВМ.
3. Разработано автоматическое устройство сбора и подготовки ренограрческих данных на машинном носителе (АУЦД-ПЛ), позволяющее осуществить последующую обработку на ЭВМ.
ВНЕДРЕНИЕ В ПРАКТИКУ. I. Система автоматической оценки функционального состояния почек по данным радиоизотопной реногра-фии внедрена в СКВ ДА ММП (г. Киев) в виде клинического пакета прикладных программ к базовому программному обеспечению системы автоматизированной обработки радиологической информации САОРИ—01.
2. Автоматизированная диагностическая система сбора и обработки первичных данных ренографии «Ренодинамика-81» внедрена в клиническую практику лабораторий радиоизотопных методов диагностики Республиканской Центральной Клинической больницы (г.Тбилиси) и НИИ Экспериментальной и Клинической Терапии МЗ ГССР.
3. Программно-математическое обеспечение разработанной системы внедрено в Республиканском Информационно-вычислительном Центре МЗ ГССР и передано в Республиканский фонд алгоритмов и программ.
Предложенная классификация патологических типов ренограмм нашла применение в клинической практике кафедры рентгенрадиологии Тбилисского Государственного Медицинского Института, Республиканской Центральной Клинической больницы, клинического отделения НИИ Экспериментальной и Клинической Терапии МЗ ГССР.
— 156 -ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Решающим фактором, определяющим клинико-физиологическую информативность и диагностическую эффективность ренографии, является правильная интерпретация результатов. Получение физиологически адекватной и достоверной оценки функционального состояния почек, основанное на визуальном анализе ренограммы и графическом определении информативных для целей диагностики признаков по амплитудно-временным показателям кривой, не только сопряжено с субъективными ошибками, но и возможно лишь при условии наличия четко дифференцируемых сегментов на зарегистрированной кривой.
Исследования и выбор принципа обработки данных свидетельствуют о возможности разработки метода объективной оценки функциональной деятельности почек на основе многопараметрического анализа ренограмм, автоматического сбора и обработки информации.
Автоматизация обработки первичных данных радиоизотопной ренографии осуществляется за счёт объединения в единую систему измерительной, управляющей и регистрирующей аппаратуры на основе возможностей ЭВМ.
Принцип организации автоматического сбора первичных данных и форма их представления однозначно связаны со способом ввода в ЭВМ.
Эффективным решением задачи автоматического сбора первичных данныхв условиях проведенных исследований явилось применение разработанного регистратора, автоматически преобразующего и кодирующего данные, выдающего сигналы управления процессом нанесения информации на промежуточный носитель и их обработкой на любой ЭВМ. Простота технической реализации автоматического устройства сбора и подготовки данных, стабильность его работы в условиях клиники достигнуты применением современной базы микроэлектроники.
Анализ принципов прохождения информации при её обработке на ЭВМ свидетельствует о целесообразности использования в лабораториях радиоизотопных методов диагностики для системы автоматической оценки функционального состояния почек технического обеспечения, содержащего многоканальные радиометрические приборы (МРП), систему автоматической обработки радиологической информации (СА0РИ-01), дополненную разработанным устройством сбора и подготовки исходных данных АУВД-ПЛ.
Целесообразность применения АУПД-ПЛ заключается в том, что использованием технического обеспечения системы СА0РИ-01 не полностью решаются задачи сбора и обработки первичных данных рено-графии, так как остаются неохваченными подвижные МРП, используемые в клинике при обследованиях функциональной деятельности почек непосредственно у постели больного (например, в условиях интенсивной терапии).
Эффективным решением задачи автоматического вычисления показателей ренограммы, осложненной наличием целого спектра кривых, не похожих на форме, явилось использование количественного метода интерпретации, основанного на эвристическом описании формы кривой по характерным точкам и логическими соотношениями. между ее показателями.
Анализ факторов, влияющих на объективность оценки функционального состояния почек по результатам радиоизотопной реногра-фиисвидетельствует о необходимости учёта в алгоритмах наличия радиационного фона, артефактов, связанных со статистическим распадом изотопа и возможных аппаратурных сбоев информации. Выбор частоты опроса измерительных каналов и квантования исходного сигнала по уровню, унификация обработки первичных данных по разработанным алгоритмам обусловили снижение погрешности определения информативных показателей ренографии. Точность определения временных показателей ренограммы повышена в 50 раз, а амплитудных — в 5 раз, что позволило увеличить информативность ренографии за счёт распознавания и вычисления новых, не используемых ранее диагностических показателей сосудистой фазы.
Использование амплитудно-временных показателей информативных точек ренограмм в качестве признаков распознавания характерных типов кривых позволило автоматизировать процесс выдачи диагностического заключения по результатам ренографического обследования. Статистические исследования признаков распознавания, оценка их информативной значимости, выполненные на материале более 1200 ренограмм, верифицированных группой специалистов, обеспечили возможность разработки логико-последовательных критериев распознавания характерных типов кривых. Предложенные критерии распознавания основываются на анализе значимости и вариаj бельности признаков распознавания, а также на их логических соотношениях. Оценкой информативной значимости методом тупиковых тестов установлено, что эффективное распознавание всех дифференцируемых классов возможно лишь совокупным анализом амплитудных и временных показателей ренограммы.
Анализ клинического материала позволил достоверно выделить внутри класса паренхиматозных типов ренограмм шесть подтипов, характеризующихся изолированным удлинением секреторной и экскреторной фаз, либо их совокупностью, а также различием по амплитуде в точке максимального подъёма кривой. Аналогично, внутри класса обструктивных шипов ренограмм выявлено четыре подтипа, различающиеся как характером поведения кривой после достижения максимума, так и величиной амплитуды в максимуме. Правомерность такого деления подтверждена статистическим анализом, который свидетельствует об отсутствии перекрытия выделенных подтипов как между собой, так и с общепринятыми классами.
Предложенные логико-последовательные критерии распознавания характерных типов ренограмм обеспечили разработку распознающего алгоритма с эффективностью распознавания не хуже 96%. Разработкой алгоритма распознавания решена задача автоматической оценки функционального состояния почек по результатам parдиоизотопной ренографии.
Применение предложенного метода объективной оценки функционального состояния почек позволило унифицировать процесс обработки результатов, использование при разработке алгоритмического обеспечения коллективного опыта врачей и специалистов — высокая точность и объективность получаемых результатов снижают степень риска выдачи неправильного диагностического заключения. Уточнение классификации патологических типов ренограмм, и возможность детального исследования васкулярной фазы позволяют более полно использовать содержащуюся в первичных данных медик о-биологическую информацию, что даёт возможность обнаружить более ранние нарушения функциональной деятельности почек, а также расширяет возможности при выборе тактики ведения больных с нарушениями мочевыделительной системы.
Результаты проведенных исследований позволяют прийти к заключению, что поставленные задачи решены и цель работы, заключающаяся в создании системы автоматической оценки функционального состояния почек по данным радиоизотопной ренографии — дотигнута.
Основными результатами проведенных исследований можно считать следующее :
1. Разработан метод объективной оценки результатов ренографии, основанный на машинном анализе 24~х физиологически значимых информативных признаков, представленных в виде амплитудно-временных показателей ренограммы.
2. Разработаны и синтезированы критерии оценки ренографи-ческой информации, позволяющие однозначно, с достоверностью Р^< 0,05, поставить в соответствие медицинский диагноз и заключение ЭВМ.
3. Предложена новая классификация патологических типов ренограмм, которая нашла применение в клинической практике.
Разработаны машинные алгоритмы автоматической оценки функционального состояния почек по данным ренографии, обеспечивающие выдачу заключения, адекватного заключению высококвалифицированного «врача-радиолога.
5. Разработана автоматизированная система сбора и обработки данных радиоизотопных исследований функционального состояния почек, предназначенная для решения поставленных в работе задач, которая нашла применение в лабораториях радиоизотопных методов диагностики, не имеющих в своём составе ЭВМ.
6. Клинические испытания разработанного метода автоматической оценки функционального состояния почек, объёмом исследование, на основе верификации результатов клинико-лабораторными методами, показали соответствие заключения ЭВМ заключению врача-радиолога с эффективностью на уровне 96%. Процедура обработки данных обследования, по сравнению с ручным способом, сокращается более чем в 100 раз.
7. Разработан пакет клинических программ, позволяющий создать систему автоматической оценки функционального состояния почек по данным радиоизотопной ренографии на базе многоканальных радиологических приборов и системы автоматической обработки радиологической информации СА0РИ-01.