ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МЕТОДЫ КОНТУРНОГО АНАЛИЗА ЛУЧЕВЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ ОПУХОЛЕЙ МОЛОЧНЫХ ЖЕЛЕЗ

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.

рентгеновская маммография, злокачественные новообразования молочной железы, критерии злокачественности, математические методы контурного анализа, количественный анализ

1. 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.)].

2. 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.)].

3. 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.)].

4. 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.)].

5. 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.)].

6. 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.)].

7. 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.)].

8. 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.)].

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 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.)].

15. 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.)]

16. 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.)].

17. 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.)].

18. 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.)].

19. 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.