способ оценки воспалительной реакции методом колориметрии серозных оболочек при видеоэндоскопических исследованиях

Формула изобретения

Способ оценки состояния серозных оболочек путем обработки изображения компьютером с видеозахватывающей платой и программой цветоопределения, отличающийся тем, что измеряют пространственные координаты цвета по векторам R, G, В и показатель «цвет» в гиперемированном и неизмененном участках, определяют воспалительную реакцию по формуле

где IR - воспалительная реакция;

СР - цвет гиперемированного участка;

CN - цвет неизмененного участка,

и при значении воспалительной реакции 10% и более состояние исследуемого участка оценивают как наличие воспаления.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине, а именно к хирургии. Применение видеолапароскопии позволило проводить диагностику и выполнять хирургические вмешательства минимально инвазивно. Достоинства видеолапароскопии широко известны: это небольшой оперативный доступ и малый травматизм, абактериальность операции, широкие возможности инструментальной ревизии органов, щадящая техника и другие качества, определяющие успех эндоскопии (Балалыкин А.С., Луцевич О.Э., Сажин В.П. "Эндоскопическая абдоминальная хирургия", ИМА-пресс, Москва, 1996 год, стр.9).

К неудачам эндоскопической хирургии относят невозможность выполнить операцию, ее прекращение и переход к лапаротомии вследствие выраженных изменений органов в результате болезни. Ошибки, ведущие к неудачам эндоскопических операций, - это неправильные действия врачей, приводящие к развитию осложнений и выполнению неадекватных по объему операций. Характер и суть ошибок - это дефекты обследования; отказ от тщательной ревизии органов брюшной полости; неправильная интерпретация результатов эндоскопического обследования органов брюшной полости; длительность операции, переоценка возможностей хирурга и эндоскопической техники и т.д. (Балалыкин А.С., Луцевич О.Э., Сажин В.П. "Эндоскопическая абдоминальная хирургия", ИМА-пресс Москва, 1996 год, стр.26). Затруднения интерпретации эндоскопической картины могут возникнуть при остром аппендиците (первичные и вторичные изменения); при перитоните (выраженность и распространенность воспалительной реакции) и т.д. Таким образом, существует большой класс брюшной патологии, требующей объективных критериев эндоскопической оценки для выбора метода и объема оперативного вмешательства.

Оценка воспалительной реакции является актуальной в видеолапароскопии. Обычно воспалительная реакция оценивается по наличию гиперемии, фибрина в брюшной полости, которые определяются субъективно врачом в момент операции. Такая субъективная оценка воспаления основывается на изменении цвета больного органа. По терминологии OMED описание цвета серозных оболочек и брюшины при лапароскопии относят к сосудистым изменениям и подразделяются на пассивную и активную гиперемии. При пассивной гиперемии - венозные сосуды нормальной серозной оболочки расширены (дилатированы), змеевидно извиты, темно-фиолетового цвета. Специфична для венозного стаза. Активная гиперемия - подчеркнутый сосудистый рисунок с увеличенными красными сосудами, с нечеткими контурами, которые формируют плотную ярко-красную сеть с непрозрачной поверхностью. Указывает на острый или подострый серозный перитонит и др. (Марзатка Зденек "Терминология, определения терминов и диагностические критерии в эндоскопии пищеварительного тракта", Международное медицинское издание, 1996 год, стр.61-62). Данный способ взят за прототип.

С целью улучшения эндоскопической интерпретации патологии брюшной полости был разработан способ оценки воспалительной реакции. Способ основан на анализе цвета серозных оболочек органов брюшной полости и определении на основе разницы в цвете патологических изменений исследуемых органов степени воспаления. Измерить цвет означает выразить его через какие-либо величины, определяющие его место среди множества цветов, выраженных в некоторой системе. Учение об измерении цвета называется метрологией цвета, или колориметрией. Наряду с собственно измерением цвета колориметрия изучает вопросы его систематизации и математического описания. Одним из главных требований, предъявляемых к метрологии, является однозначность и воспроизводимость результатов. Однозначность подразумевает, что одна и та же величина должна всегда давать одинаковые численные значения, а воспроизводимость означает сопоставимость полученных результатов (Шашлов А. Чуркин А. "Метрология цвета", Компьютерра №16(294), 1999 год, стр.31-32). Первая стандартная колориметрическая система была принята в 1931 году на VIII сессии Международной комиссии по освещению - МКО или CIE - от французского названия Commission Internationale de L'Eclairage. Резолюцией МКО в качестве трех линейно независимых цветов были выбраны следующие монохроматические излучения: красный R (1=700 нм, легко выделяемый красным светофильтром из спектра лампы накаливания); зеленый G (1=546,1 нм - линия е в спектре ртутной лампы); синий В (1=435,8 нм - линия g в спектре ртутной лампы). Колориметрическая система, использующая эти цвета в качестве основных, получила название RGB. Для колориметрии применяют множество моделей - цветовой круг, тело Манселла; пороговые эллипсы Мак-Адама; CIE LAB; CIE LUV; DIN-система; и др. (Петров М.Н., Молочков В.П. "Компьютерная графика - учебник для вузов", Москва, Санкт-Петербург, Киев, Минск, стр.122-129). Перечисление этих систем необходимо для понимания компьютерного цветоопределения. Цветные устройства, используемые в компьютерной графике, обычно используют 24 бита, чтобы представить каждый пиксель. Они организованы как три группы из восьми, дающие 2⁸=256 уровней интенсивности для каждого из цветов: красного, зеленого и синего; 16.7 миллионов цветов всего. Для правильного отображения цветов на мониторах, передачи цвета аналоговым, цифровым видеооборудованием разработаны специальные стандарты, таблицы, определенные специальными форматами. В 1993 году был создан международный консорциум по цвету ICC -The International Color Consortium (Петров М.Н., Молочков В.П. "Компьютерная графика - учебник для вузов", Москва, Санкт-Петербург, Киев, Минск, стр.187 -189). Современные стандарты колориметрии и цветовоспроизведения отражены в ICC Profile Specification - 4.0-ICC. 1:2001-12, которые реализуются аппаратно и программно в видео- и компьютерном оборудовании, в том числе и в эндоскопических видеокамерах. Эти стандарты необходимы для точной передачи и отображения цветов устройствами. Измерение цвета в цепи "эндоскопическая видеокамера-монитор" позволяет качественно определить состояние серозной оболочки при видеолапароскопии. Для проведения объективного цветоопределения серозной оболочки мы объединили стандартный видеоэндоскопический комплекс с компьютером, на котором была установлена разработанная колориметрическая программа "Метрология цвета". Алгоритм цветоопределения на основе видеоэндоскопического комплекса состоял в следующем: изображение серозной оболочки исследуемого органа эндоскопической видеокамерой транслировалось в компьютер, производился видеозахват изображения. Изображение анализировалось в программе "метрология цвета" по двум типам - реальному видеоизображению и по произведенным слайдам (24-bit) измеряемой серозной оболочки. Перед проведением колориметрии производили баланс белого цвета эндоскопической видеокамеры по источнику света (осветителю). Все измерения производились в реальном режиме времени и не увеличивали время проведения эндоскопического исследования. Колориметрическая программа позволяла определить "показатель цвет", координаты полученного цвета в пространстве векторов RGB. Данные показатели определялись в диапазоне от 0 до 255.

Предлагаемый способ решает задачу эндоскопической колориметрии серозных оболочек, при которой получают объективный, достоверный показатель наличия воспаления.

Технический результат при применении изобретения - повышение точности эндоскопической оценки воспаления.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Измеряют цвет в гиперемированном (воспаленном) - (Color pathology - CP) и неизмененном - (Color Normal - CN) участках серозной оболочки. Два измеренных показателя сравнивают по формуле, которая выражает воспалительную реакцию (Inflammatory reaction - IR) в процентах.

где IR - воспалительная реакция;

СР - цвет гиперемированного участка;

CN - цвет неизмененного участка,

При значении воспалительной реакции 10% и более состояние исследуемого участка оценивают как наличие воспаления. При одинаковых значениях цвета во всех измеряемых участках заключали об отсутствии воспаления серозной оболочки при условии, что цвет не должен быть менее 61 единицы. Так как цвет менее 61 - уже соответствует слабой гиперемии. При показателях цвета менее 61 единицы всех измеряемых участков серозной оболочки заключали о наличии диффузного воспаления, что на практике было при распространенном воспалении в брюшной полости.

Предлагаемый способ иллюстрируется следующим примером.

Диагностическая видеолапароскопия по поводу острого аппендицита. Под общим обезболиванием устанавливали лапароскопические троакары, вводили видеолапароскоп, инструменты в условиях пневмоперитонеума. Для осмотра выводился червеобразный отросток и купол слепой кишки. Ассистент при помощи программы "метрология цвета" производил измерения цвета дистальной, средней части и основания аппендикса. При различии значений цвета, измеренного в трех частях аппендикса, производили определение воспалительной реакции по вышеприведенной формуле. При воспалительной реакции от 10% и более заключали о достоверном наличии воспаления в червеобразном отростке (p<0,05).

Недостатки колориметрии органов брюшной полости

1. Неправильная цветопередача изображения при ненастроенном балансе белого цвета видеокамеры по источнику света.

2. Искажение результатов за счет прокрашивания органов брюшной полости выпотом - желчью и наложениями фибрина

Для предотвращения искажения результатов колориметрии необходимо:

1. применять для освещения ксеноновые источники света, позволяющие равномерно осветить всю брюшную полость;

2. применять современные эндоскопические видеокамеры с антибликовой системой и коррекцией баланса белого цвета для точной цветопередачи изображения по источнику света;

3. не производить измерения загрязненных выпотом участков.

Разработанный способ определения воспаления методом колориметрии полностью исключает зависимость результатов от изменения цветовой гаммы. Так как анализируется отношение измеренных участков, получается относительный результат. Колориметрию следует проводить с участков, где нет фибрина, выпота. То есть непосредственно со стенки исследуемого органа.

Таким образом, определение воспаления при помощи колориметрии серозных оболочек позволяет объективизировать видеолапароскопические исследования, помогая лучше оценивать абдоминальную патологию.