Применение программ распознавания паттернов для оптимизации процесса оценки физиологических изменений у пациентов с артериальной гипертензией

Сочетание артериальной гипертензии (АГ) с атеросклеротическим поражением сонных артерий, является неблагоприятным прогностическим признаком, и нередко становится причиной мозговых инсультов.

В комплекс исследований проводимых пациентам с артериальной гипертензией входит ультразвуковое исследование с оценкой степени стенозирования сосуда по диаметру или площади поперечного сечения.

При гемодинамически значимых стенозах сужение просвета артерии сопровождается выраженными расстройствами локальной гемодинамики.

Во-первых, изменяется артериальное давление. Снижается систолическое и пульсовое давление, а диастолическое существенно не изменяется, так как зависит преимущественно от периферического сосудистого сопротивления.

Рисунок 1 - Излюбленная локация атеросклеротических бляшек в брахицефальных артерий

Во-вторых, изменяется скорость кровотока. Связь изменения потока (объёмная скорость) и линейной скорости кровотока со степенью артериального стеноза характеризуется диаграммой Спенсера (рисунок 2). По оси абсцисс - процент стеноза артерии, измеренного по площади (вверху)

и диаметру (внизу). По оси ординат – линейная скорость кровотока (слева) и сдвиг частоты допплеровского сигнала (пропорционален линейной скорости. Линейная скорость кровотока возрастает с увеличение стеноза сначала относительно медленно, затем более резко, а затем резко падает при критическом стенозе, вплоть до нуля при окклюзии.

Рисунок 2 – Теоретическое соотношение между линейной и объёмной скоростями кровотока и выраженностью обструкции просвета сосуда на модели стеноза внутренней сонной артерии (Spenser, 1981).

В-третьих, изменение организованности кровотока. В зоне стеноза возникает турбулентность.

Для артериальных стенозов принято считать, что стенозы до 50% по диаметру, как правило, гемодинамически незначимые, а стенозы более 50%, как правило, гемодинамически значимые.

Оценка выраженности стеноза брахицефальных артерий важна для прогноза заболевания и выбора способа лечения. Известно два способа оценки степени сужения (стеноза) артерии: путем измерения степени стенозирования в В -режиме и допплерографически — по выраженности нарушений локальной гемодинамики в зоне стеноза.

Поэтому для определения степени стеноза обычно используют первый метод. Практически все современные ультразвуковые сканеры оснащены программами для расчета степени стеноза. При этом используются следующие формулы:

Sa = —~ x 100%,                             (1)

U1

S = A—^ x 100%

^u      A 1

где D1 – истинный диаметр сосуда (измеряется по внутренней границе адвентиции);

D2 – диаметр свободного от бляшки просвета сосуда;

А1 – истинная площадь поперечного сечения сосуда (измеряется по внутренней границе адвентиции);

А2 – площадь свободного от бляшки просвета сосуда.

Процент стеноза, определяемый по площади, является более информативным, так как учитывает геометрию бляшки и превышает численное значение стеноза по диаметру в среднем на 10–20 %. Недостатком данного метода является необходимость ручного обведения контура сосуда. Последнее стребует дополнительной затраты времени врача и определённого навыка. Предлагаемый программный продукт « ClearArtery » (свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2015617820 Терентьевой Е.В., Терентьевой Н.Г., Лукьянова С.И.) предназначен для оптимизации процесса определения степени стеноза сосудов при атеросклеротическом поражении у пациентов с артериальной гипертензией, достигнутой при использовании программ распознавания образов.

Программный продукт позволяет автоматически проводить нанесение внутреннего контура сосуда с последующим определением площади поперечного сечения в интересующей области и вычислением степени стеноза. Данная технология позволяет ускорить процесс исследования атеросклеротических поражений сосудов у пациентов с артериальной гипертензией, тем самым снижая зрительную физическую и эмоциональную нагрузку на врача и пациента.

Цель работы оптимизация анализа процесса определения степени стеноза сосудов, достигаемая с использованием программ распознавания образов « ClearArtery ».

С этой целью программный продукт использовался при ультразвуковом исследовании брахицефальных артерий в группе больных артериальной гипертензией за период 2013-2014 гг. (г. Магнитогорск). Общее количество больных составило 647 (средний возраст пациентов около 65 лет, 438 женщин, 209 мужчин). Из них группа с атеросклеротическими поражениями сосудов, с образованием атеросклеротических бляшек при бифуркации ОСА - 258 человек. в половине группы врач использовал программный продукт, и рисование внутреннего контура сосуда происходило автоматически. В другой половине (129 человек) рисунок внутреннего контура сосуда проводился врачом вручную. Определено количество времени, затраченного на обследование одного пациента[4].

По результатам исследования было установлено, что в группе пациентов, при обследовании которых врач использовал предложенную программу, Время исследования, затраченное на одного пациента, в среднем, было меньше на 6,93 %. В абсолютных единицах она составляет 2,69 минуты. А общее количество сэкономленного времени при исследовании всей группы больных составило 347,0 минут (5,78 часа).