Способ диагностики злокачественных опухолей кожи

 

Изобретение относится к медицине, а именно - к онкологии, и может найти применение в диагностике узловых меланом и рака кожи. Способ заключается в определении кинетических параметров опухоли по результатам цифровой макрофотосъемки, выполняемой с некоторым временным интервалом. Кинетические параметры опухоли рассчитываются по формулам ϕ = 1,5•In(S₂/S₁)/ΔT и T_d = In2/ϕ, где ϕ - кинетический коэффициент; Т_d - время удвоения объема опухоли; S₁ и S₂ - площади изображения опухоли на первом и втором снимках; ΔT - интервал времени между снимками. В зависимости от значений ϕ и Т_d осуществляют определение класса опухоли. Способ позволяет повысить точность клинической диагностики злокачественных опухолей кожи. 1 табл., 8 ил.

Изобретение относится к медицине, а именно - к онкологии, и может быть использован для диагностики злокачественных опухолей, таких как узловые меланомы и рак кожи.

Известны способы диагностики опухолей легких и молочной железы путем оценки кинетических характеристик новообразования по результатам повторной рентгенографии [1,2,3] . При этом определяют кинетический коэффициент ϕ = 1,5•In(S₂/S₁)/ΔT и время удвоения объема опухоли T_d = In2/ϕ, где V₁ и V₂ - объемы опухоли в моменты времени t₂ и t₁ соответственно, a ΔT=t₂-t₁. Объемы рассчитывают по результатам измерения диаметров изображений опухоли на рентгенограммах. Основным недостатком прототипа является низкая точность определения кинетических параметров опухоли. Это обусловлено тем, что объем вычисляют по результатам измерений двух диаметров изображения опухоли на рентгенограммах по формуле V=πab²/6, где а - наибольший диаметр, b - меньший диаметр. Абсолютная погрешность измерений, выполняемых с помощью обычной миллиметровой линейки, приближается к цене деления, т.е. одному миллиметру. При диаметре опухоли 20 мм относительная погрешность одного измерения, таким образом, составляет 5%. Относительная погрешность вычисления объема в этом случае равняется 15%, а соотношения двух объемов - 30%. Погрешность возрастает с уменьшением размера опухоли и отклонением ее формы от эллипсоида.

Определение объемов небольших кожных образований, выполняемое аналогичным образом путем вычисления по трем измерениям, также технически сложно и сопряжено с неадекватно большой относительной погрешностью.

Техническим результатом изобретения является повышение точности клинической диагностики злокачественных опухолей кожи. Это достигается путем определения параметров роста опухоли по результатам цифровой макрофотосъемки, выполняемой с некоторым временным интервалом.

Предложенный способ определения кинетических характеристик опухолей кожи, исключающий вычисление объемов опухоли, повышая точность метода, тем самым повышает его практическую применимость.

Для обоснования метода приводятся следующие разъяснения. Предположим, что в момент времени t₁ опухоль имеет форму эллипсоида с размерами a₁, b₁, и c₁, в момент времени t₂ - соответственно а₂, b₂ и c₂. При этом в качестве размеров а, b и с используются вертикальный и горизонтальные размеры эллипсоида, т.е. диаметры.

Известно, что увеличение размеров опухоли на небольших отрезках времени происходит примерно пропорционально во всех направлениях. Обозначим коэффициент пропорциональности m=а₂/a₁=b₂/b₁=c₂/c₁. Тогда объемы опухоли V₁, V₂ и площади ее поперечных сечений S₁, S₂ в моменты времени t₁ и t₂ описываются уравнениями V₁ =πa₁b₁c₁/6 и V₂=m³V₁, S₁=πa₁b₁/4 и S₂=m²S₁, откуда V₂/V₁=m³ и S₂/S₁=m².

Логарифмируя, получаем In(V₂/V₁)=3In(m), In(S₂/S₁=2ln(m) исключаем коэффициент m In(V₂/V₁)=3/2In(S₂/S₁).

Поскольку ϕ = In(V₂/V₁)/ΔT, можно записать ϕ = 1,5•In(S₂/S₁)/ΔT (1),
Т_d=In2/ϕ (2).

Таким образом, на основании прямого измерения площади наибольших поперечных сечений опухоли с некоторым интервалом времени ΔTT можно определить ее кинетические характеристики, которые позволяют отнести опухоль к определенному классу в соответствии с приведенной таблицей.

Данные, представленные в таблице, получены на основании изучения кинетических характеристик 180 опухолей кожи по предложенной нами методике.

Способ осуществляется следующим образом.

Выполняют фронтальную макрофотосъемку с увеличением 2,5:1 цифровой фотокамерой "Olympus C-400L" с насадочной линзой +12D и фиксированной в кадре масштабной линейкой. Интервал времени при повторной съемке опухоли колеблется 5 до 40 дней. Обработку изображений выполняют на компьютере Pentium-11 с помощью специально разработанной программы прямого измерения площади изображения опухоли "Metrix 1.0", написанной на языке "C++". В основе программы лежит прямой подсчет количества пикселей, заключенных внутри измеряемого контура. Кинетические характеристики опухоли рассчитывали по формулам (1, 2). Относительная погрешность измерения площади составляет 1-1,5%, в связи с чем относительная погрешность определения кинетических характеристик опухоли не превышает 3%, что дает возможность определить класс опухоли за время наблюдения, не превышающее 10% от ее времени удвоения.

Следует отметить, что приведенные в изобретении математические рассуждения лишь поясняют суть предлагаемого метода на примере правильного эллипсоида вращения, но не являются обоснованием для вычисления объемов и площадей по результатам измерения линейных размеров опухоли (длины, ширины и высоты). На практике форма опухолей кожи чаще всего заметно отличается от правильных фигур вращения (сфера, эллипсоид), и объем опухоли не может быть вычислен подобным способом. Однако приведенные соотношения, устанавливающие связь между объемами и наибольшими сечениями, остаются справедливыми: (V₂/V₁)²= (S₂/S₁)³ и In(V₂/V₁)=3/2 In(S₂/S₁).

Предложенный способ определения кинетических характеристик исключает какое-либо измерение или вычисление объемов, а также линейных размеров. Измерение площади изображения производится не путем измерения его линейных размеров с последующим вычислением по известным формулам, а посредством прямого подсчета пикселей, находящихся внутри контура изображения, помещенного на экран компьютера.

Различие в темпах роста этих опухолей, которые могут быть выявлены предлагаемым методом за период наблюдения, равный 1/5-1/10 от времени удвоения объема, является новым критерием диагностики опухолей кожи.

Для лучшего понимания сущности заявляемого изобретения приведены примеры конкретной реализации способа. Каждому примеру соответствуют фотоснимки (см. фиг. 1-8).

Пример 1.

Больной П. и/б 5687-99. Диагноз: опухоль передней грудной стенки.

Фото К 117 от 1.10.99 (фиг. 1) S₁=296,3 мм²
Фото К 133 от 11.10.99 (фиг.2) S₂=405,8 мм² ϕ=0,047173 Т_d=14,69 сут.

Заключение: кинетические характеристики соответствуют меланоме кожи.

Гист. исследование О-238493: злокачественная эпителиоидно-веретеноклеточная меланома.

Пример 2.

Больной Е. и/б 6910-99. Диагноз: опухоль кожи спины.

Фото К242 от 25.11.99 (фиг.3) S₁ = 292,0 мм²
Фото К254 от 6./2.99 (фиг.4) S₂ = 347, 7 мм² ϕ=0,0238 Т_d=29,1сут.

Заключение: кинетические характеристики соответствуют меланоме кожи.

Гист. исследование О-23316: злокачественная эпителиоидноклеточная меланома.

Пример 3.

Больной Б. и/б 3309-96. Диагноз: опухоль кожи прав. надплечья.

Фото S9-28 от 15.08.96 (фиг.5) S₁=232,0мм²
Фото S9-29 от 17.08.96 (фиг.6) S₂=316,9мм² ϕ=0,0746 T_d=2,96 сут.

Заключение: кинетические характеристики соответствуют воспалительной псевдоопухоли.

Гист. исследование О-224052: пиогенная гранулема.

Пример 4.

Больной Ш. и/б 6485-99. Диагноз: опухоль кожи спинки носа.

Фото К191 от 4.11.99 (фиг.7) S₁=163,9 мм²
Фото К224 от 18.11.99 (фиг.8) S₂=169,3 мм² ϕ=0,006256 Т_d=270,9 сут.

Заключение: кинетические характеристики соответствуют базально-клеточному раку кожи.

Гист. исследование щ-239054: базально-клеточный рак кожи.

Источники информации
1. Моисеенко В.М., Семиглазов В.Ф. Кинетические особенности роста рака молочной железы и их значение для раннего выявления опухоли. // Вопросы онкологии, 1996, 1, с. 15-22
2. Семиглазов В.Ф., Моисеенко В.М., Черномордикова М.Ф. Кинетика роста рака молочной железы. // Вопросы онкологии, 1989, 3, с.288-293
3. Корман Д.Б. Характеристика темпа роста мелкоклеточного рака легкого. // Вопросы онкологии, 1989, 2, с. 158-163й

Формула изобретения

Способ диагностики злокачественных опухолей кожи, включающий определение их кинетических характеристик: кинетического коэффициента ϕ и времени удвоения объема Т_d, отличающийся тем, что кинетические характеристики вычисляют по данным повторной цифровой макрофотосъемки опухоли по формулам
ϕ = 1,5•In(S₂/S₁)/ΔT,
T_d = In2/ϕ,
где S₁ и S₂ - площади изображения опухоли на снимках;
ΔT - интервал времени между снимками,
и при значениях ϕ = 0,346-0,0866 и T_d = 2-8 сут. диагностируют воспалительные псевдоопухоли, при ϕ = 0,115-0,0058 и Т_d = 6-120 сут. - злокачественную меланому, при значениях ϕ = 0,0069-0,0019 и Т_d = 100-360 сут. - базально-клеточный рак и при значениях ϕ < 0,0019 и T_d > 360 сут. - доброкачественные опухоли кожи.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9