ldtЛучевая диагностика и терапияDiagnostic radiology and radiotherapy2079-5343Baltic Medical Education Center10.22328/2079-5343-2018-9-2-40-45ldt-298Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL RESEARCHПЕРСПЕКТИВНЫЕ МЕТОДЫ КОНТУРНОГО АНАЛИЗА ЛУЧЕВЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ ОПУХОЛЕЙ МОЛОЧНЫХ ЖЕЛЕЗPERSPECTIVE METHODS FOR CONTOUR ANALYSIS OF RADIOGRAPHIC IMAGES OF MALIGNANTBREAST TUMORSМихайловМ. К.MikhailovM. K.

Михайлов Марс Константинович — доктор медицинских наук, профессор, академик Академии наук Республики Татарстан, заведующий, кафедра лучевой диагностики, заслуженный деятель науки Российской Федерации и Республики Татарстан

420012, Казань, ул. Бутлерова, д. 36

mikhailovmk@mail.ruРоманычеваЕ. А.RomanychevaE. A.

Романычева Екатерина Андреевна — врач-рентгенолог 2 категории 

424037, Йошкар-Ола, ул. Осипенко, д. 22

katerina.rrr@bk.ruСевастьяновВ. В.SevastyanovV. V.

Севастьянов Виктор Викторович — доктор медицинских наук, профессор, кафедра радиотехнических и медико-биологических систем 

424000, Йошкар-Ола, пл. Ленина, д. 3

cpr@mari-el.ruФурманЯ. А.FurmanYa. A.

Фурман Яков Абрамович — доктор технических наук, профессор, кафедра радиотехнических и медико-биологических систем 

424000, Йошкар-Ола, пл. Ленина, д. 3

FurmanYA@volgatech.netКазанская государственная медицинская академия — филиал Российской медицинской академии непрерывного профессионального образованияРоссияKazan State Medical Academy Branch of the Russian Medical Academy of Continuous Professional EducationRussian FederationРеспубликанский онкологический диспансер Республики Марий ЭлРоссияRepublican Oncology DispensaryRussian FederationПоволжский государственный технологический университетРоссияVolga State University of TechnologyRussian Federation201817072018024045Copyright © Михайлов М.К., Романычева Е.А., Севастьянов В.В., Фурман Я.А., 20182018Михайлов М.К., Романычева Е.А., Севастьянов В.В., Фурман Я.А.Mikhailov M.K., Romanycheva E.A., Sevastyanov V.V., Furman Y.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://radiag.bmoc-spb.ru/jour/article/view/298

Рентгеновская маммография считается одним из  основных методов диагностики злокачественных опухолей молочных желез. Поскольку заключение в основном делается на основе визуального анализа аналогового снимка или цифрового рентгеновского изображения молочной железы, его объективность во многом зависит от профессионального опыта врача-рентгенолога. Таким образом, актуальной задачей является автоматизация процесса анализа рентгеновских маммограмм. Целью данной работы является разработка метода автоматической классификации типов новообразований на рентгеновских маммограммах. Для этого на основе математического аппарата контурного анализа аналитически описываются границы уплотнений в  теле молочной железы. Установлено, что злокачественные новообразования характеризуются контурами изрезанной формы. Это позволяет установить тип новообразования на  основе вычисления коэффициента прямолинейности контура. Определены значения коэффициентов прямолинейности для злокачественных и доброкачественных новообразований. На репрезентативной выборке пациентов с предварительно известным диагнозом получены приемлемые результаты классификации, что свидетельствует о работоспособности предложенного метода.

X-ray mammography is considered one of the primary diagnostic methods for malignant breast tumors. Since the conclusion is mainly based on the visual analysis of analog or digital X-ray images of the breast, the objectivity of the method is highly dependent on the professional experience of the radiologist. Therefore, the automation of the process of analyzing X-ray mammograms is a relevant task. The present study aims to develop a method for the automatic classification of the types of tumors on x-ray mammograms. To this end, the boundaries of breast tissue densities were described analytically using the mathematical apparatus of contour analysis. It has been found that malignant tumors are characterized by rough contours, which enables the determination of the tumor type by calculating the straightness coefficient of its contour. The straightness coefficient values for malignant and benign tumors have been found. Based on a representative sample from the patients with a previously known diagnosis, consistent classification results have been obtained which is an indication of the feasibility of the proposed method.

рентгеновская маммографиязлокачественные новообразования молочной железыкритерии злокачественностиматематические методы контурного анализаколичественный анализX-ray mammographymalignant breast tumorscriteria of malignancymathematical methods of contour analysisquantitative analysisReferencesРожкова Н.И., Бурдина И.И., Дабагов А.Р., Мазо М.Л., Прокопенко С.П., Якобс О.Э. Лучевая диагностика в маммологии: руководство для врачей. М.: СИМК, 2014. [Rozhkova N.I., Burdina I.I., Dabagov A.R., Mazo M.L., Prokopenko S.P., Yаkobs O.Eh. Luchevaya diagnostika v mammologii: rukovodstvo dlya vrachej. Moscow: Izdatel’stvo SIMK, 2014 (In Russ.)].Рожкова Н.И., Бурдина И.И., Дабагов А.Р., Мазо М.Л., Прокопенко С.П., Якобс О.Э. Лучевая диагностика в маммологии: руководство для врачей. М.: СИМК, 2014. [Rozhkova N.I., Burdina I.I., Dabagov A.R., Mazo M.L., Prokopenko S.P., Yаkobs O.Eh. Luchevaya diagnostika v mammologii: rukovodstvo dlya vrachej. Moscow: Izdatel’stvo SIMK, 2014 (In Russ.)].Романычева Е.А., Иванов К.О., Батухтин Д.М., Севастьянов В.В., Фурман Я.А., Ерусланов Р.В. Программа для количественной оценки формы контуров объектов маммографического изображения, версия 1.0. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2015612821 от 26.02.2015 г. [Romanycheva E.A., Ivanov K.O., Batuhtin D.M., Sevast’yanov V.V., Furman YA.A., Eruslanov R.V. Programma dlya kolichestvennoj ocenki formy konturov ob’ektov mammograficheskogo izobrazheniya, versiya 1.0. Svidetel’stvo o gosudarstvennoj registracii programmy dlya EHVM No 2015612821 ot 26.02.2015 g. (In Russ.)].Романычева Е.А., Иванов К.О., Батухтин Д.М., Севастьянов В.В., Фурман Я.А., Ерусланов Р.В. Программа для количественной оценки формы контуров объектов маммографического изображения, версия 1.0. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2015612821 от 26.02.2015 г. [Romanycheva E.A., Ivanov K.O., Batuhtin D.M., Sevast’yanov V.V., Furman YA.A., Eruslanov R.V. Programma dlya kolichestvennoj ocenki formy konturov ob’ektov mammograficheskogo izobrazheniya, versiya 1.0. Svidetel’stvo o gosudarstvennoj registracii programmy dlya EHVM No 2015612821 ot 26.02.2015 g. (In Russ.)].Романычева Е.А., Иванов К.О., Батухтин Д.М., Севастьянов В.В., Фурман Я.А., Ерусланов Р.В. Программа для сегментации объектов маммографического рентгеновского изображения с минимальным искажением их формы, версия 1.0. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2015612897 от 26.02.2015 г. Romanycheva E.A., Ivanov K.O., Batuhtin D.M., Sevast’yanov V.V., Furman Yа.A., Eruslanov R.V. Programma dlya segmentacii ob’ektov mammograficheskogo rentgenovskogo izobrazheniya s minimal’nym iskazheniem ih formy, versiya 1.0. Svidetel’stvo o gosudarstvennoj registracii programmy dlya EHVM No 2015612897 ot 26.02.2015 g. (In Russ.)].Романычева Е.А., Иванов К.О., Батухтин Д.М., Севастьянов В.В., Фурман Я.А., Ерусланов Р.В. Программа для сегментации объектов маммографического рентгеновского изображения с минимальным искажением их формы, версия 1.0. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2015612897 от 26.02.2015 г. Romanycheva E.A., Ivanov K.O., Batuhtin D.M., Sevast’yanov V.V., Furman Yа.A., Eruslanov R.V. Programma dlya segmentacii ob’ektov mammograficheskogo rentgenovskogo izobrazheniya s minimal’nym iskazheniem ih formy, versiya 1.0. Svidetel’stvo o gosudarstvennoj registracii programmy dlya EHVM No 2015612897 ot 26.02.2015 g. (In Russ.)].Фурман Я.А., Кревецкий А.В., Передреев А.К. Введение в контурный анализ и его приложения к обработке изображений и сигналов. 2-е изд., испр. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. [Furman Yа.A., Kreveckij A.V., Peredreev A.K. Vvedenie v konturnyj analiz i ego prilozheniya k obrabotke izobrazhenij i signalov. 2-e izd., ispr. Moscow: Izdatel’stvo FIZMATLIT, 2003 (In Russ.)].Фурман Я.А., Кревецкий А.В., Передреев А.К. Введение в контурный анализ и его приложения к обработке изображений и сигналов. 2-е изд., испр. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. [Furman Yа.A., Kreveckij A.V., Peredreev A.K. Vvedenie v konturnyj analiz i ego prilozheniya k obrabotke izobrazhenij i signalov. 2-e izd., ispr. Moscow: Izdatel’stvo FIZMATLIT, 2003 (In Russ.)].Романычева Е.А., Батухтин Д.М., Иванов К.О., Севастьянов В.В., Фурман Я.А., Ерусланов Р.В. Классификация объектов по их форме на маммографических изображениях методами контурного анализа // Вестник Поволжского государственного технологического университета, серия «Радиотехнические и инфокоммуникационные системы». 2014. № 4 (23). С. 58–71. [Romanycheva E.A., Batuhtin D.M., Ivanov K.O., Sevast’yanov V.V., Furman Yа.A., Eruslanov R.V. Klassifikaciya ob’ektov po ih forme na mammograficheskih izobrazheniyah metodami konturnogo analiza. Vestnik Povolzhskogo gosudarstvennogo tekhnologicheskogo universiteta, seriya «Radiotekhnicheskie i infokommunikacionnye sistemy», 2014, No. 4 (23), рр. 58–71 (In Russ.)].Романычева Е.А., Батухтин Д.М., Иванов К.О., Севастьянов В.В., Фурман Я.А., Ерусланов Р.В. Классификация объектов по их форме на маммографических изображениях методами контурного анализа // Вестник Поволжского государственного технологического университета, серия «Радиотехнические и инфокоммуникационные системы». 2014. № 4 (23). С. 58–71. [Romanycheva E.A., Batuhtin D.M., Ivanov K.O., Sevast’yanov V.V., Furman Yа.A., Eruslanov R.V. Klassifikaciya ob’ektov po ih forme na mammograficheskih izobrazheniyah metodami konturnogo analiza. Vestnik Povolzhskogo gosudarstvennogo tekhnologicheskogo universiteta, seriya «Radiotekhnicheskie i infokommunikacionnye sistemy», 2014, No. 4 (23), рр. 58–71 (In Russ.)].Михайлов М.К., Севастьянов В.В., Фурман Я.А., Романычева Е.А. Дифференциальная диагностика изображений новообразований с сильной вариабельностью формы на рентгенологических маммограммах методами контурного анализа: Материалы IX Всероссийского национального конгресса лучевых диагностов и терапевтов «РАДИОЛОГИЯ-2015». М., 2015. № 5 (2). 112 с. [Mihajlov M.K., Sevast’yanov V.V., Furman Yа.A., Romanycheva E.A. Differencial’naya diagnostika izobrazhenij novoobrazovanij s sil’noj variabel’nost’yu formy na rentgenologicheskih mammogrammah metodami konturnogo analiza: Materialy IX Vserossijskogo nacional’nogo kongressa luchevyh diagnostov i terapevtov «RADIOLOGIYA-2015». Moscow, 2015, No. 5 (2). 112 р. (In Russ.)].Михайлов М.К., Севастьянов В.В., Фурман Я.А., Романычева Е.А. Дифференциальная диагностика изображений новообразований с сильной вариабельностью формы на рентгенологических маммограммах методами контурного анализа: Материалы IX Всероссийского национального конгресса лучевых диагностов и терапевтов «РАДИОЛОГИЯ-2015». М., 2015. № 5 (2). 112 с. [Mihajlov M.K., Sevast’yanov V.V., Furman Yа.A., Romanycheva E.A. Differencial’naya diagnostika izobrazhenij novoobrazovanij s sil’noj variabel’nost’yu formy na rentgenologicheskih mammogrammah metodami konturnogo analiza: Materialy IX Vserossijskogo nacional’nogo kongressa luchevyh diagnostov i terapevtov «RADIOLOGIYA-2015». Moscow, 2015, No. 5 (2). 112 р. (In Russ.)].Батухтин Д.М., Романычева Е.А., Севастьянов В.В., Иванов К.О., Фурман Я.А. Комбинированная методика классификации объектов на маммографических изображениях // Медицинская техника. 2016. № 2 (296). С. 19–22. [Batuhtin D.M., Romanycheva E.A., Sevast’yanov V.V., Ivanov K.O., Furman Ya.A. Kombinirovannaya metodika klassifikacii ob»ektov na mammograficheskih izobrazheniyah. Medicinskaya tekhnika, 2016, No. 2 (296), рр. 19–22 (In Russ.)].Батухтин Д.М., Романычева Е.А., Севастьянов В.В., Иванов К.О., Фурман Я.А. Комбинированная методика классификации объектов на маммографических изображениях // Медицинская техника. 2016. № 2 (296). С. 19–22. [Batuhtin D.M., Romanycheva E.A., Sevast’yanov V.V., Ivanov K.O., Furman Ya.A. Kombinirovannaya metodika klassifikacii ob»ektov na mammograficheskih izobrazheniyah. Medicinskaya tekhnika, 2016, No. 2 (296), рр. 19–22 (In Russ.)].Михайлов М.К., Романычева Е.А., Севастьянов В.В., Фурман Я.А. Метод контурного анализа новообразований на рентгеновских маммограммах: Материалы Юбилейного Конгресса Российского общества рентгенологов и радиологов. М., 2016. 141 с. [Mihajlov M.K., Romanycheva E.A., Sevast’yanov V.V., Furman Ya.A. Metod konturnogo analiza novoobrazovanij na rentgenovskih mammogrammah: Materialy Yubilejnogo Kongressa Rossijskogo obshchestva rentgenologov i radiologov. Moscow, 2016. 141 р. (In Russ.)].Михайлов М.К., Романычева Е.А., Севастьянов В.В., Фурман Я.А. Метод контурного анализа новообразований на рентгеновских маммограммах: Материалы Юбилейного Конгресса Российского общества рентгенологов и радиологов. М., 2016. 141 с. [Mihajlov M.K., Romanycheva E.A., Sevast’yanov V.V., Furman Ya.A. Metod konturnogo analiza novoobrazovanij na rentgenovskih mammogrammah: Materialy Yubilejnogo Kongressa Rossijskogo obshchestva rentgenologov i radiologov. Moscow, 2016. 141 р. (In Russ.)].Romanycheva E.A., Sevastyanov V.V., Furman Ya.A. Method of contour analysis of neoplasms in X-ray mammograms: Proceedings of the European Congress of Radiology (ECR 2016). 2016. March 2–6; Vienna; Austria. http://posterng.netkey.at/esr/viewing/index.php? module=viewing_poster&doi=10.1594/ecr2016/C-0073.Romanycheva E.A., Sevastyanov V.V., Furman Ya.A. Method of contour analysis of neoplasms in X-ray mammograms: Proceedings of the European Congress of Radiology (ECR 2016). 2016. March 2–6; Vienna; Austria. http://posterng.netkey.at/esr/viewing/index.php? module=viewing_poster&doi=10.1594/ecr2016/C-0073.Baker J.A., Rosen E.L., Lo J.Y., Gimenez E.I., Walsh R., Soo M.S. Computer-Aided Detection (CAD) in screening mammography: sensitivity of commercial CAD systems for detecting architectural distortion // Am. J. Roentgenol. 2003. Vol. 181. Р. 1083–1088. DOI: 10.2214/ajr.181.4.1811083.Baker J.A., Rosen E.L., Lo J.Y., Gimenez E.I., Walsh R., Soo M.S. Computer-Aided Detection (CAD) in screening mammography: sensitivity of commercial CAD systems for detecting architectural distortion // Am. J. Roentgenol. 2003. Vol. 181. Р. 1083–1088. DOI: 10.2214/ajr.181.4.1811083.Dheeba J., Albert Singh N., Tamil Selvi S. Computer-aided detection of breast cancer on mammograms: A swarm intelligence optimized wavelet neural network approach // J. Biomed. Inform. 2014. Vol. 49. Р. 45–52.Dheeba J., Albert Singh N., Tamil Selvi S. Computer-aided detection of breast cancer on mammograms: A swarm intelligence optimized wavelet neural network approach // J. Biomed. Inform. 2014. Vol. 49. Р. 45–52.Lehman C.D., Wellman R.D., Buist D.S., Kerlikowske K., Tosteson A.N., Miglioretti D.L. Diagnostic accuracy of digital screening mammography with and without computer-aided detection // JAMA Intern. Med. 2015. Vol. 175 (11). Р. 1828–1837. DOI: 10.1001/jamainternmed.2015.5231.Lehman C.D., Wellman R.D., Buist D.S., Kerlikowske K., Tosteson A.N., Miglioretti D.L. Diagnostic accuracy of digital screening mammography with and without computer-aided detection // JAMA Intern. Med. 2015. Vol. 175 (11). Р. 1828–1837. DOI: 10.1001/jamainternmed.2015.5231.Calas M.G.B., Gutfilen B. Pereira W.C.A. CAD and mammography: why use this tool? // Radiol. Bras. 2012. Vol. 45 (1). Р. 25–29.Calas M.G.B., Gutfilen B. Pereira W.C.A. CAD and mammography: why use this tool? // Radiol. Bras. 2012. Vol. 45 (1). Р. 25–29.Рожкова Н.И. Рентгенорадиологические технологии в диагностике онкологических заболеваний // Поликлиника. Лучевая диагностика. Спецвыпуск. 2014. № 3. С. 20–22. [Rozhkova N.I. Rentgenoradiologicheskie tekhnologii v diagnostike onkologicheskih zabolevanij. Poliklinika. Luchevaya diagnostika. Specvypusk, 2014, No. 3, рр. 20–22 (In Russ.)].Рожкова Н.И. Рентгенорадиологические технологии в диагностике онкологических заболеваний // Поликлиника. Лучевая диагностика. Спецвыпуск. 2014. № 3. С. 20–22. [Rozhkova N.I. Rentgenoradiologicheskie tekhnologii v diagnostike onkologicheskih zabolevanij. Poliklinika. Luchevaya diagnostika. Specvypusk, 2014, No. 3, рр. 20–22 (In Russ.)].Рожкова Н.И. Лучевые методы обследования молочных желез // Поликлиника. Лучевая диагностика. Спецвыпуск. 2013. № 3. С. 28–30. [Rozhkova N.I. Luchevye metody obsledovaniya molochnyh zhelez. Poliklinika. Luchevaya diagnostika. Specvypusk, 2013, No. 3, рр. 28–30 (In Russ.)]Рожкова Н.И. Лучевые методы обследования молочных желез // Поликлиника. Лучевая диагностика. Спецвыпуск. 2013. № 3. С. 28–30. [Rozhkova N.I. Luchevye metody obsledovaniya molochnyh zhelez. Poliklinika. Luchevaya diagnostika. Specvypusk, 2013, No. 3, рр. 28–30 (In Russ.)]Рожкова Н.И., Горшков В.А., Киреева М.Н. и др. Цифровая маммологическая клиника. Технологии визуализации. М.: СИМК, 2012. [Rozhkova N.I., Gorshkov V.A., Kireeva M.N. et al. Cifrovaya mammologicheskaya klinika. Tekhnologii vizualizacii. Moscow: Izdatel’stvo SIMK, 2012. (In Russ.)].Рожкова Н.И., Горшков В.А., Киреева М.Н. и др. Цифровая маммологическая клиника. Технологии визуализации. М.: СИМК, 2012. [Rozhkova N.I., Gorshkov V.A., Kireeva M.N. et al. Cifrovaya mammologicheskaya klinika. Tekhnologii vizualizacii. Moscow: Izdatel’stvo SIMK, 2012. (In Russ.)].Рожкова Н.И., Прокопенко С.П. Рентгенологическая визуализация молочной железы // Научно-технический прогресс и радиология: материалы форума. Астана, Казахстан, 19–20 сентября 2013 г… Астана, 2013. С. 159–169. [Rozhkova N.I., Prokopenko S.P. Rentgenologicheskaya vizualizaciya molochnoj zhelezy // Nauchno-tekhnicheskij progress i radiologiya: materialy foruma. Astana, Kazahstan, 19–20 sentyabrya 2013 g. Astana, 2013, рр. 159–169 (In Russ.)].Рожкова Н.И., Прокопенко С.П. Рентгенологическая визуализация молочной железы // Научно-технический прогресс и радиология: материалы форума. Астана, Казахстан, 19–20 сентября 2013 г… Астана, 2013. С. 159–169. [Rozhkova N.I., Prokopenko S.P. Rentgenologicheskaya vizualizaciya molochnoj zhelezy // Nauchno-tekhnicheskij progress i radiologiya: materialy foruma. Astana, Kazahstan, 19–20 sentyabrya 2013 g. Astana, 2013, рр. 159–169 (In Russ.)].Тамкович С.Н., Войцицкий В.Е., Лактионов П.П. Современные методы диагностики рака молочной железы // Биомедицинская химия. 2014. № 60 (2). С. 141–160. [Tamkovich S.N., Vojcickij V.E., Laktionov P.P. Sovremennye metody diagnostiki raka molochnoj zhelezy. Biomedicinskaya himiya, 2014, No. 60 (2), рр. 141–160 (In Russ.)].Тамкович С.Н., Войцицкий В.Е., Лактионов П.П. Современные методы диагностики рака молочной железы // Биомедицинская химия. 2014. № 60 (2). С. 141–160. [Tamkovich S.N., Vojcickij V.E., Laktionov P.P. Sovremennye metody diagnostiki raka molochnoj zhelezy. Biomedicinskaya himiya, 2014, No. 60 (2), рр. 141–160 (In Russ.)].Шах Б.А., Фундаро Д.М., Мандава С. Лучевая диагностика заболеваний молочной железы. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2014. [Shah B.A., Fundaro D.M., Mandava S. Luchevaya diagnostika zabolevanij molochnoj zhelezy. Moscow: Izdatel’stvo BINOM. Laboratoriya znanij, 2014. (In Russ.)]. Поступила в редакцию: 20.03.2018 г.Шах Б.А., Фундаро Д.М., Мандава С. Лучевая диагностика заболеваний молочной железы. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2014. [Shah B.A., Fundaro D.M., Mandava S. Luchevaya diagnostika zabolevanij molochnoj zhelezy. Moscow: Izdatel’stvo BINOM. Laboratoriya znanij, 2014. (In Russ.)]. Поступила в редакцию: 20.03.2018 г.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.