Спецпроекты

На страницу обзора
ПО помогает повысить качество медицинской диагностики

Современная диагностика в медицине неразрывно связана с цифровыми технологиями. Это относится как к хранению и передаче, так и к обработке изображений, получаемых практически на всех видах диагностического оборудования. Компьютерная, магнитно-резонансная и позитронно-эмиссионная томография, фактически полностью полагаются на цифровые методы обработки, так как получаемые на них первичные "сырые" данные требуют предварительно сложнейших преобразований в привычные человеку изображения анатомических объектов. 

При проведении диагностики перед специалистом стоят следующие задачи – обнаружить патологическую область, подтвердить ее патологический характер и классифицировать – отнести к какому-либо из известных видов (или предположить наличие нового). Очевидная сложность – дефекты получаемого изображения, обусловленные как физическими ограничениями оборудования, так и допустимыми пределами нагрузки на организм человека. Например, доза рентгеновского излучения, повышение которой может предоставить больше информации, но и увеличивает опасность для здоровья пациента, особенно у детей. В результате, именно на программные средства ложится задача дополнительной обработки изображений с целью повысить их диагностическую ценность для врача, представить в более удобном виде, выделить главное из больших объемов получаемых данных.

Возможности экспертной визуализации

Используемое сегодня в диагностике программное обеспечение для экспертной визуализации и постобработки позволяет не просто отобразить на экране статичную картинку, но предлагает инструменты для измерений плоских и объемных областей, построения "живых" трехмерных моделей органов в реальном времени (например, сердечные сокращения), что совершенно недоступно невооруженному человеческому глазу.

picture_1.jpg

Совмещение данных, полученных на разных видах аппаратов, расширяет возможности отдельных видов диагностики, существенно повышая точность. В частности, современные позитронно-эмиссионные томографы (ПЭТ) уже не производятся без совмещения с компьютерным или магнитно-резонансным томографом. В результате, становится возможной точная локализация функциональных нарушений обмена веществ, что затруднено при анализе данных только ПЭТ из-за их низкого пространственного разрешения.

picture_2.jpg

На современном уровне развития медицинской диагностики важнейшая из решаемых программными средствами задач – ускорение и упрощение работы с колоссальными объемами данных, генерируемых диагностическим оборудованием. В результате обследования, произведенного на компьютерном томографе (КТ), формируется серия изображений-«срезов» объемом от 1 до 10 гигабайт, а на магнитно-резонансном томографе – до 3 гигабайт, что в сумме составляет от 1 до 5 терабайт (и более) за год работы. Количество же таких «срезов» в серии КТ достигает многих тысяч.

С одной стороны, это предоставляет высочайшую детализацию области исследования с разрешением до 0,3 мм в пространстве и до 75 мс во времени, с другой – требует от врача погружения в целый океан снимков, анализ которых вручную становится все более затруднительным или даже невозможным. Например, оценка перфузии органов (снабжения насыщенной кислородом кровью) по результатам компьютерной или магнитно-резонансной томографии (МРТ) возможна только благодаря экспертным программным алгоритмам, производящим необходимые расчеты и последующее воспроизведение на экране цветовой карты с параметрами кровотока и насыщенности тканей кислородом. В том числе, оценка перфузионных данных при опухолях головного мозга позволяет зеркально отобразить области интереса на обоих полушариях головного мозга и сравнить здоровый и пораженный участки.

«Фактически, благодаря применению ПО для анализа изображений, функциональные возможности КТ и МРТ увеличиваются как минимум в 2 раза (за счет методик ангиографии, сегментации, расчета функциональных карт и т.д.). Для рентгенографии прирост менее значим, но также существенен в первую очередь за счет “сшивки” изображений и оптимизации качества изображений, - говорит Сергей Морозов, доктор медицинских наук, руководитель службы лучевой диагностики Европейского медицинского центра, профессор кафедры лучевой диагностики Первого МГМУ им. И.М. Сеченова. - Скрининговая маммография должна применяться в сочетании с программами CAD или каждое исследование должно пересматриваться двумя врачами. В дальнейшем мы увидим прогресс лучевой диагностики, прежде всего, за счет развития программ анализа изображений, рабочих процессов и алгоритмов диагностики».

picture_3.jpg

Задачи программного обеспечения

Программное обеспечение в диагностике призвано решать одновременно множество задач. Это как собственно построение изображений и проведение на них измерений, так и повышение точности и воспроизводимости при постановке диагноза, а также автоматизация процесса диагностики.

«Экспертные медицинские технологии по обработке изображений (УЗИ, КТ, МРТ, интервенционные технологии) улучшают диагностические рабочие процессы и результаты лечения пациентов, - рассказывает Райнер Риенмюллер, доктор медицины, профессор общей радиологии Медицинского Университета Грац (Австрия), Em, основатель и первый Президент «Европейского общества кардиорадиологии», иностранный член РАМН, старший научный сотрудник отделения рентгенологии Института сердечно-сосудистой хирургии им. Бакулева. - При этом существует реальная потребность в повышении эффективности использования уже имеющихся рабочих станций для диагностики (делая их более интуитивными, быстрыми, наращивая объемы архивы для хранения диагностических изображений), а также возможностей ПО для реконструкции изображений (3D, 4D, автоматические функции, качественный и количественный морфологический анализ, распознавание объектов, CAD и т.д.)".

Например, обеспечивается автоматическое выделение определенных тканей или органов за одно нажатие мыши, производится поиск участков с патологическими изменениями. На основе подобных алгоритмов создаются специальные диагностические "протоколы" - определенные последовательности операций, необходимые при том или ином виде диагностики. В частности, при анализе нейропатологии врач получит на экране заранее подготовленное изображение нервной ткани, «очищенное» от костей и мышц.

В ряду подобных алгоритмов – автоматическая нумерация позвонков и ребер, сегментация печени и легких, перфузия органов и тканей, головного мозга, отделение мягких тканей от костей, в частности, визуализация костного мозга, что представляет особую сложность и возможна только при использовании инновационной технологии проведения КТ-исследования одновременно в двух режимах (методика двухэнергетического сканирования).

picture_4.jpg

При выявлении онкологических образований важны мельчайшие детали изображений. Выполнение МР-исследований продолжается более получаса, в течение которых пациенту сложно сохранять полную неподвижность. Специальное ПО позволяет выполнить автоматическую коррекцию смещения анатомических структур, что дает возможность предотвратить ошибки интерпретации результатов исследования и с высочайшей точностью произвести построение кривых накопления контрастного препарата во времени с расчетом различных показателей по международным стандартам (например, BIRADS).


picture_5.jpg

Экспертные программные приложения обеспечивают возможность выделения определенных участков одним нажатием мыши, без необходимости обводить их вручную. Последнее особенно характерно для узко специализированных систем компьютерной диагностики и детекции – CAD (Computer Aided Diagnosis / Detection), которые широко применяются в онкологии при выявлении мельчайших злокачественных узелков, например, в маммографии. CAD-система автоматически помечает подозрительные участки, по которым врач в последующем примет окончательное решение.

Часто такие средства используют в качестве аналога «второго мнения». В таком случае рентгенолог сначала производит поиск патологических очагов вручную, после чего сверяет свое мнение с результатом компьютерного анализа. CAD-системы активно используются в программах «скрининга» - регулярного обследования больших групп людей, характеризуемых огромным потоком пациентов и высочайшей нагрузкой на врача, резко повышающей вероятность ошибки в постановке диагноза.

«К сильным сторонам CAD-алгоритмов относится гарантия качества результатов диагностики, особенно в случаях, когда подобные особые патологии не выявляются врачом-рентгенологом регулярно. При скрининге (например, при колоноскопии) CAD-технологии повышают эффективность, сокращая необходимое для подготовки заключения время вдвое», - комментирует Барнард Торстен-Кайт, преподаватель

преподаватель Университета прикладных наук ФХ Йоаннеум, Грац (Австрия).

Можно уже с уверенностью утверждать, что использование автоматических интеллектуальных программных инструментов позволяет поднять на более высокий уровень качество диагностики в широком диапазоне клинических областей. В ходе сравнительных тестов было показано, что за счет различных интеллектуальных программных алгоритмов достигается повышение эффективности при сокращении времени постановки диагноза на 20-70%. Это дает возможность, с одной стороны, увеличить поток пациентов, с другой – снизить количество ошибочных диагнозов, что играет ключевую роль для здоровья пациента. Оба этих фактора имеют и высокую экономическую значимость для лечебного учреждения, так как сокращают время окупаемости диагностического оборудования, уменьшают потребность в повторных обследованиях и снижают риск юридических последствий, наступающих при ошибках в постановке диагноза и выборе неверного лечения.

Как оптимизировать рабочий процесс

Большую роль в оптимизации рабочего процесса диагностики имеет организация одновременно многих рабочих мест с доступом к единому архиву диагностических изображений. Это дает возможность работы с ними из любой точки клиники, проведения комплексной диагностики на основе сопоставления всех имеющихся результатов исследований, проведенных на разных видах оборудования, а также обмена данными между специалистами в рамках одного или нескольких лечебных учреждений. Такие возможности обеспечиваются средствами специализированных архивов медицинских диагностических изображений – системами PACS (Picture Archiving and Communication Systems). Они позволяют надежно хранить многие терабайты медицинских изображений в течение длительного времени и обеспечивают их быструю передачу на рабочие места в распределенной сети.

В современных реалиях ПО также предоставляет возможности удаленной диагностики и получения второго мнения без необходимости личного визита пациента к врачу. Подобные услуги уже достаточно распространены в ряде стран и востребованы пациентами, врачами и страховыми компаниями. Второе мнение имеет особенно высокое значение в сложных клинических случаях и при наличии высокого риска выбранной тактики лечения, в особенности, хирургических вмешательств. В таких ситуациях оно необходимо для максимально полной и объективной оценки всех возможных вариантов и минимизации ошибок, касающихся не только назначения неверной тактики лечения, но и чрезмерных обследований.

«Первое мнение – это анализ и интерпретация данных рентгенологом, который провел обследование. Это стандартная процедура. Однако отдельные направления в рентгенологии приобретают все большую специализацию и не каждый врач разбирается в них на одинаково высоком уровне. В связи с этим, при рассмотрении подобных особых случаев безусловно имеет смысл запросить второе мнение в более крупном центре, где присутствуют диагносты с необходимым опытом. То же самое актуально для врачей других специальностей, которые сталкиваются с анализом диагностических изображений, - комментирует Элмар Коттер, доктор медицины, профессор, заместитель руководителя радиологической клиники, департамент радиологии Университетской клиники Фрайбурга (Германия). - Кроме того, запросить второе мнение целесообразно самому пациенту, столкнувшемуся с серьезной патологией».

В ряде научных работ показано, что вероятность ошибки при постановке диагноза в онкологии достигает 15%, а второе мнение отличается от первого примерно в 7% случаев (наблюдение рентгенологов из Университета Джона Хопкинса). При этом, специалисты отмечают, что второе мнение позволяет выявлять нечастые, но очень существенные ошибки. В случае отличия в диагнозах проводимые врачебные комиссии принимают решение об изменении тактики лечения в половине случаев.

Однако второе мнение не следует воспринимать как элемент недоверия к профессионализму конкретного врача. Напротив, квалифицированный специалист зачастую сам настаивает на получении второго мнения, так как отдает себе отчет в том, что может не обладать достаточным опытом в отдельных видах диагностики. Очевидно, существует разница в экспертном уровне врача, который за день обрабатывает 40-50 случаев определенного типа и врача, который встречается с ними лишь пару раз в неделю.

Фактически сегодня цифровые технологии и программы обработки изображений стали рабочим инструментом врачей-рентгенологов и радиологов, кардиологов, интервенционных хирургов. Более того, на базе многих медицинских учреждений формируются группы или отделы цифровой обработки изображений (3D-лаборатории), которые вносят существенный дополнительный вклад в точность диагностики и помогают врачам многих специальностей выбрать оптимальный метод лечения пациентов.

* Изображения предоставлены компанией "Сименс"


Михаил Переверзев

Интервью обзора

Рейтинги

Рейтинг: Крупнейшие поставщики МИС 2013
Город Выручка от проектов в области здравоохранения (с НДС), млн руб.
2013, % 2013 прогноз роста 2014, %
1 Казань 19.2
2 Москва н/д
Подробнее
-Рейтинг: Крупнейшие поставщики МИС 2013
Город Выручка от проектов в области здравоохранения (с НДС), млн руб.
2013, % 2013 прогноз роста 2014, %
1 Казань 19.2
2 Москва н/д
Подробнее
Рейтинг: Крупнейшие поставщики МИС: проекты внедрения 2013
Город Количество внедрений в 2013 г. по типам ИС
2013 Всего на 01.01.2014 г МИС
1 Казань 1 461
2 Пермь 450
Подробнее
-Рейтинг: Крупнейшие поставщики МИС: проекты внедрения 2013
Город Количество реализованных рабочих мест за период
2013 Всего на 01.01.2014 г 2013
1 Казань 1 461
2 Пермь 450
Подробнее