ИС эндоскопической классификации рисунка микроструктуры

Ярославская областная клиническая онкологическая больница
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
ИС эндоскопической классификации
рисунка микроструктуры поверхности и
микрососудистого рисунка
образований желудка
Куваев Р.О., Кашин С.В., Ушаков А.Ю., Русаков А.И.
Международный форум «Инновации. Бизнес. Образование – 2012»,
1-2 ноября 2012 г., г. Ярославль
Автоматизированный анализ микрострукутры
поверхности и микрососудистого рисунка
образований желудка
Эндоскопическая
группа
Аналитическая
группа
IT-группа
Эндоскопическая группа
Руководители
Марио Динис-Рибейро (Порто, Португалия),
председатель комитета по образованию
Европейского общества гастроинтестинальной
эндоскопии (ESGE)
Сергей Владимирович Кашин (Ярославль),
руководитель эндоскопического учебного центра ЯГМА,
член совета Российского эндоскопического общества,
руководитель отделения эндоскопии ЯОКОБ
Рабочая группа
Сотрудники отделения эндоскопии ЯОКОБ
IT группа
Виктор Алексеевич Капранов (Ярославль),
начальник отдела университетского центра
Интернет ЯрГУ, ведущий программист ЯрГУ
Андрей Юрьевич Ушаков (Ярославль),
сотрудник отдела университетского центра Интернет
ЯрГУ , программист ЯрГУ
Аналитическая группа
Руководители
Херберт Эдельсбруннер (Клостернойбург Австрия),
профессор Института Науки и техники , член немецкой
Академии наук, член американской Академии Искусств и
Наук
Мячин Михаил Леонидович (Ярославль), доцент
кафедры дискретного анализа ЯрГУ, научный
руководитель лаборатории цифровой обработки
сигналов и изображений ЯрГУ
Рабочая группа
Сотрудники лаборатории цифровой обработки
сигналов и изображений ЯрГУ.
Рак желудка – актуальная проблема
в мире
• В мире ежегодно диагностируется около 1 млн новых
случаев рака желудка (7,8% от общего числа
онкозаболеваний)
• Четвертое место среди самых распространенных
онкозаболеваний в мире
• Второе место среди причин смерти от онкопатологии
в мире
GLOBOCAN - 2008 Cancer Incidence and Mortality Worldwide,
IARC, WHO, 2010
Заболеваемость и смертность от
рака желудка в мире
Восточная Азия
Корея
Япония
Китай
18,3
42.4
13
28.1
24,6
62.2
8,6
18.2
46.8
8
20.5
18.5
14.6
41.3
30.1
2.8
1.4
США
4.4
2.9
Западная Европа
Россия
22.8
5.7
2.7
5.8
11.7
9.9
Женщины
Заболеваемость
(на 100 тыс.населения)
9
26.9
24
Смертность
(на 100 тыс.населения)
Мужчины
GLOBOCAN - 2008 Cancer Incidence and Mortality Worldwide, IARC, WHO, 2010
Структура заболеваемости
злокачественными новообразованиями
в России в 2009 г.
рак кожи, меланома
трахея, бронхи, легкое
молочная железа
желудок
16,9
13,5
ободочная кишка
2,5
11,3
2,6
прямая кишка, ректосигмоидное
соединение и анус
лимфатическая и кров етв орная ткань
тело матки
2,8
почка
2,9
предстательная железа
5,0
3,6
10,8
3,9
4,8
5,0
6,4
8,0
Рак желудка 8%
поджелудочная железа
шейка матки
мочев ой пузырь
яичник
Чиссов В.И., 2011 г.
остальные в иды
Рак желудка: динамика заболеваемости,
смертности по Ярославской области за 10 лет
Организационно-методический отдел ГБУЗ ЯОКОБ
Методики, увеличивающие
эффективность диагностика рака
желудка
• Оптические фильтры
(узкоспектральная эндоскопия)
• Увеличительные линзы
(увеличительная эндоскопия)
• ЭВМ (автоматизированная обработка
изображений)
Эндоскопия в узком спектре света
(Narrow band imaging – NBI)
Оптический
преобразователь
изображения, повышающий
его контрастность, четкость
и позволяющий выделить
патологические участки
слизистой оболочки
пищеварительной системы
• оценка ямочного рисунка
• оценка сосудистого
рисунка
K. Gono,
Olympus Medical Systems Corp
Увеличительная эндоскопия
(High-magnification endoscopy - HME)
Передвижная линза
ПЗС-матрица
Микропривод
Пластиковый колпачок на
дистальном конце аппарата
эндоскопы
Olympus GIF Q 160Z
Olympus GIF Q 260Z
Первые в России испытания новой эндоскопической
системы Олимпас (Япония) в Ярославской
онкологической клинике – 2005 год
На снимке: разработчик новой системы, профессор К. Гоно (Олимпас, Япония),
президент ЯГМА, академик РАМН Ю.В. Новиков, директор Департамента
здравоохранения С.В. Барышев, С.В. Кашин и В.И.Гончаров
Методика проведения
увеличительной эндоскопии
Диагностика раннего рака желудка
Эволюция оптических технологий в
эндоскопии: размер диагностируемых
образований
от 1,0 см
Фиброскопия
от 0,1 см
Увеличительная видеоэндоскопия в
узком спектре света
EMIS: медицинская информационная
система для эндоскопии
• Возможность хранения
архива изображений и видео
в HD-качестве
• Объективная документация
исследования
• Возможность проведения
консультаций
• Ресурс для телемедицины
• Проведение трансляций в
HD-качестве на
образовательных курсах
«живой» эндоскопии
EMIS: протокол эндоскопического
исследования
20 эндоскопических фотографий из
стандартных точек
+
дополнительно выявленные
образования
• Контроль качества исследования
• Возможность проведения
консультации
• Эффективное взаимодействие между
специалистами
• Отслеживание изменений при
динамическом наблюдении
Результат работы врача-эндоскописта:
информативность протокола
эндоскопического исследования
Современные компьютерные системы
в эндоскопии
Автоматизированные системы поддержки принятия
решений (сomputer-aided decision support systems
(CADSSs) - компьютерные системы, позволяющие
выявлять и классифицировать патологические состояния
и тем самым повышать точность диагностики
K. Doi. Computer-aided diagnosis in medical
imaging: Historical review, current status and
future potential. Computerized Medical Imaging
and Graphics, 31(4–5):192–211, 2007.
Задачи автоматизированных
аналитических систем
Сокращение времени и расходов
•
•
Определение «области интереса»
Выполнение прицельной биопсии
Повышение точности диагноза
•
•
•
Постоянный уровень концентрации внимания
Устойчивость к плохим условиям осмотра
Стандартизация интерпретации
Обучение специалистов
•
•
Совершенствование навыков экспертов
Образовательный ресурс для молодых специалистов
M. Liedlgruber and A. Uhl, 2011
Обучающая база данных – основа для
прогнозирования патологических состояний
Создание обучающей базы данных с контролем с
помощью «золотого стандарта»
Эндоскопическое исследование
Получение
изображений
Сбор данных
Извлечение
признаков
Изображения
Подготовка
поверхности
Признаки
Контроль
Эндоскопическое
исследование
Забор биопсии
База
данных
Автоматизированное прогнозирование
патологических состояний
Эндоскопическое
исследование
Автоматизированная система анализа
Признаки
Классификатор
изображений
Получение
изображений
Прогноз
Входящее
изображение
Поиск
изображений по
содержанию
База данных
Классификационная система – основа для
создания алгоритма обработки изображений
S. Kashin, R. Kuvaev, A. Nadezhin, E. Zakrevskaya , A. Nechipai, I. Ivanikov, V. Kapranov, A. Senin
Cancer Risk Assessment System Of Vascular And Surface Patterns In Gastric Lesions Using Narrow
Band Imaging (NBI) And High-magnification Endoscopy (HME), Endoscopy 2012; 44 (Suppl 1) A365
База данных
Международная конференция «Предопухолевая патология
желудка: диагностика, лечение, наблюдение»,
г. Ярославль, 2-3 июля 2012 г.
20 Объединенная Европейская Гастроэнтерологическая
неделя, г.Амстердам (Нидерланды), 20-24 октября 2012 г.
Автоматизированный анализ микрострукутры
поверхности и микрососудистого рисунка
образований желудка
Эндоскопическая
группа
IT-группа
Аналитическая
группа