Способ определения динамики размеров опухолевого образования на фоне проводимого лечения

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для диагностики опухолевых заболеваний гортани. Предварительно через канал эндоскопа устанавливают метку заданного размера, контактирующую с поверхностью объекта обследования. Относительно этой метки определяют первичные размеры опухоли и размер неизмененной анатомической части гортани. Затем определяют динамику развития заболевания при сравнительном анализе размеров опухоли до и после лечения. При этом размеры опухоли после лечения определяют как относительно метки, так и относительно размера неизмененной анатомической части гортани, полученного относительно метки при первичной эндоскопии. Способ позволяет проводить диагностику опухолевых заболеваний гортани. 2 ил.

 

Изобретение относится к медицине, а именно к способам определения динамики размеров опухолевых образований, в том числе онкологических, на фоне проводимого лечения при эндоскопических обследованиях, и может быть использовано для прогноза течения заболевания и рациональной коррекции лечения.

Важной проблемой при анализе данных эндоскопических обследований, например фиброларингоскопии (ФЛС), является объективная оценка степени регрессии первичной опухоли на фоне проводимой терапии (лекарственного и лучевого лечения). Приходится сравнивать площади сложных геометрических фигур на разном от них расстоянии.

Известен способ компьютерной томографии, включающий формирование и передачу изображения при прохождении через тело обследуемого рентгеновских лучей, его преобразование в компьютере в изображение объекта обследования, обработку и вывод на экран монитора, позволяющий получить представление о величине и распространенности патологического изменения (см. Огольцова Е.С., Матякин Е.Г. Диагностические и тактические ошибки при раке гортани. - М.: Медицина, 1989. - 51, 57-59 с.).

Недостатком известного способа является лучевая нагрузка на больного и высокая стоимость устройства, при помощи которого осуществляется способ. Это ограничивает его повторное применение, не позволяет использовать в качестве рутинного обследования при определении тактики лечения.

Наиболее близким аналогом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является известный способ фиброларингоскопии, включающий эндоскопию пораженного органа с последующим формированием его видеоизображения, цифрового изображения и компьютерную обработку полученных видеоданных, позволяющий визуально определить размеры и топографию опухолевых образований гортани (см. Злокачественные опухоли полости рта, глотки и гортани / А.И.Лачес, В.О.Ольшанский, В.Л.Любаев, Т.Х.Туок. - М.: Медицина, 1988. - 194-199 с.).

Недостатком известного способа является отсутствие сопоставимости количественных показателей из-за дрейфа характеристик прибора во времени относительно поверхности объекта обследования, что ставит достоверность результата в зависимость от индивидуальности врача и его опытности.

Задачей, решаемой в предложении заявителя, является повышение качества определения динамики размеров опухолевого образования на фоне проводимого лечения и эффективности лечения путем получения сопоставимых количественных показателей объекта обследования и сравнения размеров в динамике их развития.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе определения динамики размеров опухолевого образования на фоне проводимого лечения, включающем эндоскопию пораженного органа с последующим формированием его цифрового изображения и компьютерную обработку полученных видеоданных, особенность состоит в том, что предварительно через канал эндоскопа устанавливают метку заданного размера, контактирующую с поверхностью объекта обследования, относительно этой метки определяют первичные размеры опухоли и размер неизмененной анатомической части гортани, затем определяют динамику развития заболевания при сравнительном анализе размеров опухоли до и после лечения, при этом размеры опухоли после лечения определяют как относительно метки, так и относительно размера неизмененной анатомической части гортани, полученного относительно метки при первичной эндоскопии.

Заявляемая совокупность существенных признаков позволяет получить следующий технический результат.

Использование метки, задающей масштаб полученного изображения, относительно которой определяют размеры объектов обследования, позволяет получить сопоставимые количественные показатели, определенные с использованием разных приборов или в разное время, т.е. устранить влияние дрейфа характеристик прибора во времени, уйти от субъективизма и сложности в оценке размеров и распространенности опухолевого образования. Это повышает достоверность количественных характеристик объектов обследования, а значит повышается и качество определения размеров опухолевого образования в динамике его развития. Возможность получения сопоставимых количественных показателей приобретает особое практическое значение для исключения тактических ошибок при выборе способа лечения и методики его выполнения. Способ позволяет отметить четкие параллели между определением количественных показателей развития опухоли на фоне проводимого лечения и прогнозом течения заболевания, что позволяет рационально корректировать лечение, а следовательно, приводит к увеличению его эффективности.

На фиг.1 представлена таблица распределения больных по стадиям; на фиг.2 - таблица распределения больных по пораженным отделам гортани.

Способ осуществляется следующим образом.

Больному с патологическим процессом в гортани выполняется эндоскопия, например, фиброларингоскопия (ФЛС). При первичном осмотре гортани через канал эндоскопа вводится метка до соприкосновения с поверхностью опухоли. Метка представляет собой зонд из эластичного, твердого материала с дистальным концом различных геометрических форм заданного размера, например шарообразной формы заданного диаметра, и используется как образец сравнения, задающий масштаб изображения, относительно которого определяют количественные показатели объектов обследования. Если опухолевое образование занимает несколько анатомических областей гортани, то выше указанная метка помещается последовательно на каждую анатомическую область. Затем выполняется съемка и вывод на экран монитора полученного изображения метки и объектов обследования гортани: опухолевого образования и анатомической части гортани, размеры которой не изменяются в ходе лечения, например, продольный размер голосовой складки, поперечный размер надгортанника, поперечный размер хряща трахеи и др., т.к. данные размеры достаточно постоянны, что связано с каркасной функцией хрящей гортани. Причем съемка гортанной части надгортанника и складочного отдела гортани производится при функциональных звуковых нагрузках, когда пациент произносит долгое «И...», а съемка других частей гортани - при медленном, глубоком дыхании.

Полученные видеокадры просматриваются с помощью компьютерных программ цифровой обработки видеоизображения, выбираются кадры с наиболее удачным видом изображения объектов обследования гортани с меткой и обрабатываются с помощью компьютерной программы, позволяющей определить размер площади и линейные размеры изображенных объектов, например программы «ФотоМ». Количественная обработка данных осуществляется известным способом: в основе программы лежит прямой подсчет количества пикселей, заключенных внутри измеряемого контура. Определяются площадь любой обведенной курсивом области на цифровом изображении и линейный размер анатомической части гортани, не изменяющейся в ходе лечения, в условных единицах, например пикселях. Масштаб определяется относительно заданного размера метки, например заданного диаметра шарообразной метки. Производятся вычисления площади опухолевого поражения каждого анатомического отдела и линейный размер анатомической части гортани. Общая площадь опухолевого поражения определяется путем суммирования полученных площадей. При этом вычисление площади изображения производится не путем измерения его линейных размеров с последующим определением по известным формулам, а посредством прямого подсчета пикселей, находящихся внутри контура изображения, помещенного на экран компьютера.

В ходе проведения лечения, например химиотерапии или лучевой терапии, проводится повторная эндоскопия аналогично первичной или без использования метки. В случае, когда метка не используется, в кадре должна присутствовать анатомическая часть гортани, линейный размер которой был определен при первичной эндоскопии и не изменился в ходе лечения. Выбор изображений, их обработка производятся аналогично первичному. Если метка не используется, масштаб задается линейным размером неизмененной анатомической части гортани, являющимся в этом случае образцом сравнения, относительно которого определяются площади опухолевого поражения каждой анатомической области и суммарной площади опухолевого поражения после лечения. Аналогичные кадры выбираются при просмотре цифровых изображений первичной эндоскопии. Производится сопоставление количественных характеристик, полученных до и после лечения. Изменение размеров опухоли вычисляется известным способом путем сравнения полученных данных до и после лечения. На основании проведенного анализа определяется динамика размеров опухолевого образования. В зависимости от значений регрессии опухоли осуществляется назначение того или иного вида лечения.

Информативность способа может быть повышена путем использования известного способа контрастирования гортани, позволяющего уточнить границы распространения патологии.

Клинические примеры конкретной реализации способа.

ПРИМЕР 1. Больной Ф., 70 лет, ДЗ: рак среднего отдела гортани T2N0M0 2 стадия. Гистологическое заключение: плоскоклеточный рак с ороговением.

Выбрано цифровое изображение опухоли гортани до начала лечения, на котором хорошо визуализируются границы опухоли с фиксированными в кадре меткой и переднезадним продольным размером гортани. Метка имеет шаровидную форму, диаметр 2 мм. Переднезадний продольный размер гортани не изменяется в ходе лечения.

С помощью компьютерной программы «Фото-М» курсивом обводится площадь, занимаемая опухолью, затем определяется количество пикселей, соответствующее выделенной площади на данном цифровом изображении. Таким же образом определяется количество пикселей, соответствующее выделенной площади метки и количество пикселей, соответствующее выделенному продольному размеру гортани.

M₁=19 пикселей,

где М₁ - диаметр метки;

S₁=4403 пикселей,

где S₁ - площадь первичной опухоли на изображении до начала лечения;

D₁=234 пикселей,

где D₁ - продольный размер гортани (от передней до задней комиссуры).

Выбрано цифровое изображение опухоли после лучевой терапии (СОД 40 Гр). Получены следующие результаты:

М₂=21 пикселей,

где М₂ - диаметр метки;

S₂=3225 пикселей,

где S₂ - площадь опухоли на изображении после проведенной лучевой терапии;

D₂=256 пикселей,

где D₂ - продольный размер гортани (от передней до задней комиссуры).

Расчет регрессии опухоли.

Вариант 1.

Для адекватного сравнения площадей опухоли до и после лучевой терапии вводится коэффициент масштабирования (k):

k=M₂ ²/M₁ ²,

где M₁ - диаметр метки на цифровом изображении до начала лечения;

М₂ - диаметр метки на цифровом изображении после лечения.

k=1,2216.

Площадь первичной опухоли S₁ приводится путем масштабирования для ее адекватного сравнения с площадью опухоли после проведенного лечения S₂, для этого определяется, сколько пикселей занимает площадь первичной опухоли на цифровом изображении опухоли, полученном после проведения лучевой терапии:

S₁₂=5378 пикселей,

где S₁₂ - площадь первичной опухоли S₁, приведенная для ее адекватного сравнения с площадью опухоли после проведенного лечения S₂.

Проводится сравнение площадей S₁₂ и S₂; определяется степень регрессии площади первичной опухоли:

- остаточная опухоль составила 60%;

- регрессия первичной опухоли составила 40%.

Вариант 2.

Для адекватного сравнения площадей опухоли до и после лучевой терапии определяется коэффициент масштабирования (k):

k=D₂ ²/D₁ ²,

где D₁ - продольный размер гортани на цифровом изображении до начала лечения;

D₂ - продольный размер гортани на цифровом изображении после лечения.

k=1,1969.

Площадь первичной опухоли S₁ приводится путем масштабирования для ее адекватного сравнения с площадью опухоли после проведенного лечения S₂, для этого определяется, сколько пикселей занимает площадь первичной опухоли на цифровом изображении опухоли, полученном после проведения лучевой терапии:

S₁₂=5270 пикселей,

где S₁₂ - площадь первичной опухоли S₁, приведенная для ее адекватного сравнения с площадью опухоли после проведенного лечения S₂.

Проводится сравнение площадей S₁₂ и S₂; определяется степень регрессии площади первичной опухоли:

- остаточная опухоль составила 61%;

- регрессия первичной опухоли составила 39%.

Резорбция опухоли по варианту 1 составила 40%, по варианту 2-39%, т.е. менее 50%. Дальнейшее проведение лучевой терапии признано малоэффективным. Больному предложено оперативное лечение. Больной от операции отказался. Лучевая терапия продолжена до полной дозы. Контрольная ФЛС: имеется остаточная опухоль, что свидетельствует об адекватности оценки степени регрессии и радиочувствительности опухоли.

ПРИМЕР 2. Больной В., 47 лет. ДЗ: Рак гортани T3N×M0 (левая вестибулярная складка с переходом на левую голосовую складку, переднюю комиссуру и основание надгортанника).

Гистологическое заключение биопсии - плоскоклеточный рак с ороговением. Больной получил предоперационный курс ЛТ 42 Гр.

M₁=14 пикселей,

где М₁ - диаметр метки на первичном цифровом изображении;

S₁=10080 пикселей,

где S₁ - площадь первичной опухоли на изображении до начала лечения;

D₁=111 пикселей,

где D₁ - продольный размер гортани (от передней до задней комиссуры) на цифровом изображении до лечения.

М₂=16 пикселей,

где М₂ - диаметр метки на цифровом изображении после лечения;

S₂=7177 пикселей,

где S₂ - площадь опухоли на изображении после проведенной лучевой терапии;

D₂=125 пикселей,

где D₂ - продольный размер гортани (от передней до задней комиссуры) на изображении после лечения.

Расчет регрессии опухоли.

Вариант 1.

k=M₂ ²/M₁ ²,

где k - коэффициент масштабирования;

М₁ - диаметр метки на цифровом изображении до начала лечения;

М₂ - диаметр метки на цифровом изображении после лечения.

k=1,3061.

S₁₂=13165 пикселей,

где S₁₂ - площадь первичной опухоли S₁, приведенная для ее адекватного сравнения с площадью опухоли после проведенного лечения S₂;

- остаточная опухоль составила 54,5%;

- регрессия первичной опухоли составила 45,5%.

Вариант 2.

k=D₂ ²/D₁ ²,

где k - коэффициент масштабирования;

D₁ - продольный размер гортани на цифровом изображении до начала лечения;

D₂ - продольный размер гортани на цифровом изображении после лечения;

k=1,2682.

S₁₂=12783 пикселей,

где S₁₂ - площадь первичной опухоли S₁, приведенная для ее адекватного сравнения с площадью опухоли после проведенного лечения S₂;

- остаточная опухоль составила 56%;

- регрессия первичной опухоли составила 44%.

Резорбция опухоли по варианту 1 составила 45,5%, по варианту 2-44%, т.е. менее 50%. Дальнейшее проведение лучевой терапии признано малоэффективным. Больному предложено оперативное лечение.

Выполнена операция ларингэктомия, футлярно-фасциальное иссечение клетчатки шеи слева. Макропрепарат: площадь остаточной опухоли на удаленном препарате соответствует данным контрольной фиброларингоскопии, что подтверждает правильность оценки регрессии площади опухоли на фоне проведенной лучевой терапии опухоли.

Данный способ был применен у 31 больного раком гортани (фиг.1, 2).

18 больных были с начальными стадиями рака гортани (1-2). У 8 (44%) из них анализ информации, полученной при помощи компьютерной обработки цифровых записей ФЛС, позволил изменить план лечения.

В 3 случаях (16,6%) обнаружено поражение радиорезистентных зон гортани, что послужило основанием для проведения резекции гортани на первом этапе лечения. В 1 случае (5,6%) было установлено отсутствие ранее предполагаемого прорастания опухоли передней комиссуры. Этот больной был направлен на проведение лучевой терапии. В 2-х случаях (11,2%) в ходе оценки изменения размеров опухоли после 40 Гр лучевой терапии установлена регрессия менее 50% Им было рекомендовано оперативное лечение. В 2 случаях (11,2%) изменен вид оперативного пособия. Вместо планировавшихся фронто-латеральных резекций выполнена горизонтальная резекция у одного больного, у другого - ларингэктомия.

В 4 случаях больным с начальными стадиями рака гортани было рекомендовано оперативное лечение, от которого они отказались. У 2 имелось поражение передней комиссуры, у 2 недостаточная резорбция опухоли после первого этапа лучевого и химио-лучевого лечения. Во всех 4 случаях после лучевой терапии в полной дозе в дальнейшем были остаточные опухоли, одному из них выполнена органо-сохранная операция. 3 больных от дальнейшего лечения отказались.

Из 7 пациентов с 3 стадией рака гортани у 5 проведение компьютерной обработки цифровой записи ФЛС не внесло дополнительной информации. В 4 случаях был стеноз гортани 3-4 степени и в 1 случае, после проведения предоперационной лучевой терапии, размеры опухоли не изменились. У 2 других больных данные, полученные при компьютерной обработке цифровых записей ФЛС, изменили план лечения. После лучевой терапии в дозе 40 Гр в одном случае была недостаточная регрессия опухоли, в другом остаточная опухоль четко локализовалась в радиорезистентной зоне. Этим больным предложено оперативное лечение.

Из 6 больных с 4 стадией рака гортани у 3 проведение компьютерной обработки цифровой записи ФЛС было затруднено из-за стеноза гортани 3-4 степени, аппарат не прошел в просвет гортани. У 2 пациентов (Т₂Н₂М₀) данные, полученные при компьютерной обработке цифровых записей ФЛС, позволили ограничиться химиолучевым лечением с целью сохранения гортани. В дальнейшем им планируется оперативное вмешательство на регионарных лимфатических путях.

Таким образом, результаты, полученные с использованием заявляемого способа, позволяют судить о тактике лечения: при регрессии площади опухоли более 50% рекомендуется лучевая терапия; при регрессии площади опухоли менее 50% рекомендуется оперативное лечение.

Преимущество заявленного способа заключается в том, что он решает важную проблему при анализе данных ФЛС: объективной оценки степени регрессии первичной опухоли на фоне проводимой терапии (лекарственного и лучевого лечения), т.к. приходится сравнивать площади сложных геометрических фигур на разном от них расстоянии.

Получение и анализ соотношения сопоставимых количественных показателей динамики процесса при эндоскопическом обследовании больных с различными видами опухолевой патологии гортани заявленным способом позволило уйти от субъективизма в оценке размеров опухоли, сыграло важную роль в разработке показаний к выбору вариантов лечения, позволило оценить эффективность лучевой или химиотерапии и применить обоснованные методы лечения.

Заявляемый способ можно рекомендовать для использования в медицине, а также в ветеринарии при эндоскопических обследованиях опухолевых образований внутренних органов различных локализаций для повышения эффективности лечения.

Способ определения динамики размеров опухолевого образования на фоне проводимого лечения путем эндоскопии пораженного органа с последующим формированием его видеоизображения, цифрового изображения и компьютерной обработки полученных видеоданных, отличающийся тем, что предварительно через канал эндоскопа устанавливают метку заданного размера, контактирующую с поверхностью объекта обследования, относительно этой метки определяют первичные размеры опухоли и размер неизмененной анатомической части гортани, затем определяют динамику развития заболевания при сравнительном анализе размеров опухоли до и после лечения, при этом размеры опухоли после лечения определяют как относительно метки, так и относительно размера неизмененной анатомической части гортани, полученного относительно метки при первичной эндоскопии.