СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТАДИИ РЕТИНОПАТИИ НЕДОНОШЕННЫХ Российский патент 2018 года по МПК A61B3/12 G16H30/40 

Описание патента на изобретение RU2672924C1

Изобретение относится к области медицины, а именно к офтальмологии, и может быть использовано для определения стадии ретинопатии недоношенных (РН).

На данный момент в диагностике ретинопатии недоношенных широко используется телемедицинская ретинальная камера (RetCam). Это компьютеризированная широкоугольная система, позволяющая получать изображение сетчатки с использованием различных линз, в том числе 130-градусных. Все получаемые изображения могут мгновенно сохраняться на информационном носителе (Salcone Е.М. et al. Review of the use of digital imaging in retinopathy of prematurity screening. Seminars in ophthalmology. Taylor & Francis, 2010. T. 25. №5-6. C. 214-217). При оценке эффективности отображения сетчатки при скрининге РН, RetCam показала 100% чувствительности 97,9%-99,5% специфичность (Dai S. et al. Efficacy of widefield digital retinal imaging for retinopathy of prematurity screening // Clinical & experimental ophthalmology. - 2011. - T. 39. - №. 1. - C. 23-29; Silva R. A. et al. Stanford University network for diagnosis of retinopathy of prematurity (SUNDROP): 36-month experience with telemedicine screening // Ophthalmic Surgery, Lasers and Imaging Retina. - 2011. - T. 42. - №. 1. - C. 12-19 {прототип)).

Исследования показали, что телемедицинская диагностика позволяет обнаруживать РН на 1-2 недели раньше, чем непрямая офтальмоскопия. Ранее выявление заболевания приводит к более раннему лечению тяжелой РН и улучшению отдаленных результатов (QuinnG. Е., FielderA. R. (ed.). Retinopathy of prematurity. - Saunders, 2013).

Однако существует проблема субъективности оценки изображений, полученных с помощью RetCam врачом-офтальмологом.

Решаемой нами задачей являлось разработка метода, исключающего риск субъективности при определении стадии ретинопатии недоношенных.

Достигаемым техническим результатом является повышение точности определения стадии ретинопатии недоношенных по данным анализа изображений, полученных с помощью телемедицинской ретинальной камеры.

Данный результат обусловлен использованием при анализе изображений смоделированного широкопольного изображения сетчатки и определением фрактальной размерности сосудов сетчатки методом box-counting.

Фрактальный анализ сетчатки - математический метод, позволяющий оценить степень сложности геометрии сосудистых сетей. Получены многочисленные свидетельства, что разветвленная сосудистая сеть нормальной сетчатки статистически самоподобна и проявляет свойства фрактала, а фрактальный анализ можно применять для автоматизированной диагностики сосудистых заболеваний сетчатки (Avakian A. et al. Fractal analysis of region based vascular change in the normal and non-proliferative diabetic retina. Curr Eye Res 2002; 24 (4): 274-280.).

Фрактальная размерность кровеносных сосудов в обычной человеческой сетчатке составляет около 1,7 (Masters B.R. Fractal analysis of the vascular tree in the human retina. Annu Rev Biomed Eng. 2004; 6: 427-452.). Существуют попытки применения фрактального анализа в диагностике ретинопатии недоношенных, однако, они ограничиваются результатами только для задней агрессивной ретинопатии недоношенных. Было доказано, что кровеносные сосуды в сетчатке при задней агрессивной ретинопатии более сложны, имеют неправильную форму и более высокую степень аберрации сосудов, чем сосуды с «типичной» ретинопатией недоношенных N.Т. et al. Retinopathy of prematurity: fractal analysis of images in different stages of the disease // Advances in Intelligent Control Systems and Computer Science. - Springer Berlin Heidelberg, 2013. - C. 91-101.) Однако в исследовании отсутствует этап формирования широкопольного изображения, а значит, оценивается фрактальная размерность только ограниченного участка (заднего поля) сетчатки недоношенного и полученные данные являются неверными. Необходимость моделирования широкопольного изображения подтверждает исследование фрактальной организации сосудов сетчатки без патологии (Masters В. R. Fractal analysis of the vascular tree in the human retina // Annu. Rev. Biomed. Eng. - 2004. - T. 6. - C. 427-452.) Этим объясняется и то, что авторы определили изменение сложности сети только при задней агрессивной ретинопатии недоношенных, так как при «типичных» формах сосуды заднего поля сетчатки могут быть не изменены.

Разработанный нами способ определения стадии ретинопатии недоношенных заключается в следующем.

Из 9 снимков (центральная зона, верхняя зона, верхне-назальная зона, верхне-височная зона, нижняя зона, нижне-назальная зона, нижне-височная зона, височная зона, назальная зона) сетчатки одного глаза одного пациента моделируется широкопольное изображение. При этом именно при моделировании широкопольного изображения из всех указанных зон возможен анализ всей сосудистой сети.

Выделяется сосудистая сеть, и из широкопольного изображения удаляется часть изображения, не содержащая изображение сосудов.

Далее определяется фрактальная размерность контура сосудистой сети с помощью фрактального анализа методом box-counting.

Разработанное изобретение поясняется рядом иллюстраций:

1. Выбираются снимки (фиг. 1) для моделирования широкопольного изображения (центральная зона, верхняя зона, верхне-назальная зона, верхне-височная зона, нижняя зона, нижне-назальная зона, нижне-височная зона, височная зона, назальная зона) (Фиг. 1-1)

2. Моделируется широкопольное изображение (Фиг. 1-2)

3. Выделяется сосудистая сеть (Фиг. 1-3)

4. Изображение сосудистой сети выделяется на отдельное изображение (Фиг. 1-4)

5. Проводится фрактальный анализ полученного широкопольного изображения с сосудистой сетью методом box-counting. Данный метод отражает сложность контура изображения сосудистой сети. Именно анализ контура изображения сосудистой сети является диагностически значимым для определения стадии РН.

6. На основании полученного значения фрактальной размерности (градации, соответствующие известным стадиям РН, выделены нами) устанавливается стадия ретинопатии недоношенных:

1,2-1,3 - 1 стадия

1,31-1,4 - 2 стадия

1,41-1,5 - 3 стадия

1,51-1,7 - задняя агрессивная ретинопатия недоношенных (ЗАРН)

Стоит отметить, что согласно нашим данным, анализа результатов обследований, в различных меридианах поверхности сетчатки могут образовываться патологические изменения, характерные для нескольких стадий одновременно, фрактальная размерность отражает преобладающую стадию. При этом сосудистые изменения при ретинопатии недоношенных предшествуют морфологическим изменениям сетчатки. Если по результатам фрактального анализа стадия выше, чем стадия по результатам офтальмоскопии, то это указывает на прогрессирование ретинопатии недоношенных.

Клинический пример №1.

Пациент К., гестационный возраст 29 недель, постконцептуальный возраст 39 неделя, масса тела при рождении 1650 г.

Клинический диагноз: II-III стадия ретинопатии недоношенных (по данным офтальмоскопии).

Фрактальная размерность сосудистой сети 1.4293, что указывает на наличие 3 стадии РН (согласно разработанному нами способу), фиг 2.

1 - выбор снимков из видеоряда (Фиг. 2-1)

2 - моделирование широкопольного изображения (Фиг. 2-2)

3 - выделение сосудистой сети (Фиг. 2-3)

4 - фрактальный анализ (Фиг. 2-4)

Клинический пример №2.

Пациент М. гестационный возраст 28 неделя, постконцептуальный возраст 34 неделя, масса тела при рождении 1500 г.

Клинический диагноз: III стадия ретинопатии недоношенных.

Фрактальная размерность сосудистой сети 1.493, что соответствует III стадии РН (фиг. 3).

Наличие «плюс»-болезни не влияет на показатель фрактальной размерности.

1 - выбор снимков из видеоряда (Фиг. 3-1)

2 - моделирование широкопольного изображения (Фиг. 3-2)

3 - выделение сосудистой сети (Фиг. 3-3)

4 - фрактальный анализ (Фиг. 3-4)

Клинический пример №3

Пациент В., гестационный возраст 27 недель, масса тела при рождении 950 г. Постконцептуальный возраст 33 недели.

Клинический диагноз: I-II стадия ретинопатии недоношенных.

Фрактальная размерности сосудистой сети 1.3172, что соответствует 2 стадии РН (фиг. 4).

1 - выбор снимков из видеоряда (Фиг. 4-1). У пациентов на I стадии или с незрелостью сетчатки возможен выбор меньшего числа кадров, так как площадь васкуляризации мала.

2 - моделирование широкопольного изображения (Фиг. 4-2)

3 - выделение сосудистой сети (Фиг. 4-3)

4 - фрактальный анализ (Фиг. 4-4)

Клинический пример №4

Пациент В., гестационный возраст 28 недель, масса тела при рождении 1250 г. Постконцептуальный возраст 34 недели.

Клинический диагноз: I стадия ретинопатии недоношенных.

Фрактальная размерности сосудистой сети 1.2863, что соответствует 1 стадии РН.

Клинический пример №5

Пациент В., гестационный возраст 25 недель, масса тела при рождении 850 г. Постконцептуальный возраст 32 недели.

Клинический диагноз: Задняя агрессивная ретинопатия недоношенных.

Фрактальная размерности сосудистой сети 1.6624, что соответствует ЗАРН.

Похожие патенты RU2672924C1

название год авторы номер документа
Способ определения локализации макулы при ретинопатии недоношенных (варианты) 2017
  • Ковалевская Мария Александровна
  • Терещенко Александр Владимирович
  • Трифаненкова Ирина Георгиевна
  • Пономарева Надежда Игоревна
  • Сидорова Юлия Александровна
  • Перерва Оксана Александровна
  • Донкарева Ольга Валерьевна
  • Филина Лилия Алексеевна
  • Дейнека Елена Дмитриевна
  • Милюткина Софья Олеговна
  • Сергеева Мария Игоревна
  • Смирнов Кирилл Алексеевич
RU2645411C1
Способ прогнозирования неблагоприятного типа течения 1-3 стадий активной ретинопатии недоношенных по данным флюоресцентной ангиографии и оптической когерентной томографии - ангиографии 2019
  • Трифаненкова Ирина Георгиевна
  • Терещенко Александр Владимирович
  • Ерохина Елена Владимировна
RU2729940C1
Способ прогнозирования неблагоприятного течения ретинопатии недоношенных 2021
  • Катаргина Людмила Анатольевна
  • Чеснокова Наталья Борисовна
  • Павленко Татьяна Аркадьевна
  • Безнос Ольга Валерьевна
  • Осипова Наталья Анатольевна
  • Панова Анна Юрьевна
  • Трусова Светлана Александровна
  • Шеверная Ольга Александровна
RU2761268C1
СПОСОБ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РЕГРЕССА II И III СТАДИИ РЕТИНОПАТИИ НЕДОНОШЕННЫХ ПОСЛЕ ЛАЗЕРНОЙ КОАГУЛЯЦИИ СЕТЧАТКИ 2013
  • Белый Юрий Александрович
  • Терещенко Александр Владимирович
  • Исаев Сергей Владимирович
RU2532497C1
СПОСОБ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РАЗВИТИЯ ПОРОГОВОЙ СТАДИИ РЕТИНОПАТИИ НЕДОНОШЕННЫХ У ДЕТЕЙ БЕЗ ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКИХ ПРИЗНАКОВ ЗАБОЛЕВАНИЯ 2013
  • Катаргина Людмила Анатольевна
  • Слепова Ольга Семёновна
  • Демченко Елена Николаевна
  • Осипова Наталья Анатольевна
RU2526827C1
Способ прогнозирования применения лазерной коагуляции при ретинопатии недоношенных 2016
  • Пономарева Мария Николаевна
  • Алекина Виктория Николаевна
  • Голубева Анастасия Михайловна
  • Ашихмина Надежда Владимировна
  • Копусова Татьяна Михайловна
  • Тагильцева Любовь Михайловна
  • Чечулина Оксана Валерьевна
RU2621307C1
Способ определения показаний к первичной витрэктомии при неблагоприятном типе течения 3 стадии активной ретинопатии недоношенных 2022
  • Терещенко Александр Владимирович
  • Трифаненкова Ирина Георгиевна
  • Юдина Нина Николаевна
  • Сидорова Юлия Александровна
  • Ерохина Елена Владимировна
RU2787146C1
СПОСОБ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ТЕЧЕНИЯ I-III СТАДИЙ АКТИВНОЙ РЕТИНОПАТИИ НЕДОНОШЕННЫХ НА ОСНОВАНИИ ДАННЫХ ФЛЮОРЕСЦЕНТНОЙ АНГИОГРАФИИ 2017
  • Трифаненкова Ирина Георгиевна
  • Терещенко Александр Владимирович
RU2666268C1
СПОСОБ ЛАЗЕРКОАГУЛЯЦИИ СЕТЧАТКИ ПРИ ЗАДНЕЙ АГРЕССИВНОЙ РЕТИНОПАТИИ НЕДОНОШЕННЫХ 2008
  • Терещенко Александр Владимирович
  • Белый Юрий Александрович
  • Терещенкова Маргарита Сергеевна
  • Володин Павел Львович
RU2387469C1
Способ выбора тактики лечения неблагоприятного типа течения 3 стадии активной ретинопатии недоношенных 2023
  • Терещенко Александр Владимирович
  • Трифаненкова Ирина Георгиевна
  • Юдина Нина Николаевна
  • Выдрина Александра Андреевна
  • Шилов Николай Михайлович
  • Игнатенко Георгий Константинович
  • Сидорова Юлия Александровна
RU2822591C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 672 924 C1

Реферат патента 2018 года СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТАДИИ РЕТИНОПАТИИ НЕДОНОШЕННЫХ

Изобретение относится к области медицины, а именно к офтальмологии, и может быть использовано для определения стадии ретинопатии недоношенных (РН). Получают снимки сетчатки одного глаза пациента: центральная зона, верхняя зона, верхне-назальная зона, верхне-височная зона, нижняя зона, нижне-назальная зона, нижне-височная зона, височная зона, назальная зона. Моделируют широкопольное изображение. Из полученного широкопольного изображения выделяется сосудистая сеть. Часть изображения, не содержащая изображение сосудов, удаляется. Определяют фрактальную размерность контура сосудистой сети с помощью фрактального анализа методом box-counting. На основании полученного значения фрактальной размерности определяют стадию РН: 1,2-1,3 - 1 стадия; 1,31-1,4 - 2 стадия; 1,41-1,5 - 3 стадия; 1,51 - 1,7 - задняя агрессивная РН. Способ обеспечивает повышение точности определения стадии РН за счет использования широкопольного изображения сетчатки при анализе и определения фрактальной размерности сосудов. 4 ил., 5 пр.

Формула изобретения RU 2 672 924 C1

Способ определения стадии при ретинопатии недоношенных (РН), отличающийся тем, что получают снимки сетчатки одного глаза пациента: центральная зона, верхняя зона, верхне-назальная зона, верхне-височная зона, нижняя зона, нижне-назальная зона, нижне-височная зона, височная зона, назальная зона, моделируют широкопольное изображение, из полученного широкопольного изображения выделяется сосудистая сеть, часть изображения, не содержащая изображение сосудов, удаляется, далее определяют фрактальную размерность контура сосудистой сети с помощью фрактального анализа методом box-counting, на основании полученного значения фрактальной размерности определяют стадию ретинопатии недоношенных:

1,2-1,3 - 1 стадия

1,31-1,4 - 2 стадия

1,41-1,5 - 3 стадия

1,51-1,7 - задняя агрессивная ретинопатия недоношенных (ЗАРН).

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2018 года RU2672924C1

Способ прогнозирования развития пороговой стадии ретинопатии недоношенных у детей с экстремально низкой массой тела 2016
  • Чистякова Гузель Нуховна
  • Устьянцева Людмила Станиславовна
  • Ремизова Ирина Ивановна
  • Газиева Ирина Александровна
  • Ляпунов Владислав Александрович
RU2641161C1
СПОСОБ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РЕГРЕССА II И III СТАДИИ РЕТИНОПАТИИ НЕДОНОШЕННЫХ ПОСЛЕ ЛАЗЕРНОЙ КОАГУЛЯЦИИ СЕТЧАТКИ 2013
  • Белый Юрий Александрович
  • Терещенко Александр Владимирович
  • Исаев Сергей Владимирович
RU2532497C1
WO 2012136079 A1, 11.10.2012
КОВАЛЕВСКАЯ М.А
и др
Возможности ретинальной камеры в диагностике клинических проявлений ретинопатии недоношенных
Медицинский альманах
Автомобиль-сани, движущиеся на полозьях посредством устанавливающихся по высоте колес с шинами 1924
  • Ф.А. Клейн
SU2017A1
MILOSEVIC N
T
и др
Retinopathy of prematurity: fractal analysis of images in different stages of the disease
Advances in Intelligent Control Systems and Computer Science
Многоступенчатая активно-реактивная турбина 1924
  • Ф. Лезель
SU2013A1

RU 2 672 924 C1

Авторы

Ковалевская Мария Александровна

Перерва Оксана Александровна

Даты

2018-11-21Публикация

2018-05-16Подача