Деструктивные изменения межпозвонковых дисков (МПД) являются одной из причин развития вертеброгенного болевого синдрома. В настоящее время для исследования МПД наиболее информативным методом является магнитно-резонансная томография (МРТ). Суждение о состоянии МПД основывается на оценке совокупности признаков, к которым относятся высота дисков, интенсивность сигнала, границы фиброзного кольца, дифференцировка пульпозного ядра и фиброзного кольца [3, 5, 6]. Однако анализ результатов МРТ носит в достаточной степени субъективный характер, так как базируется на качественном описании перечисленных признаков [1, 5] и в высокой степени зависит от клинического опыта и квалификации врачей-радиологов. При этом развитие новых медицинских и информационных технологий увеличивает потребность в объективизации диагностических методов. В литературе подчёркивается целесообразность внедрения в практику магнитно-резонансных диагностических индексов, основанных на планиметрических показателях с целью объективизации интерпретации и оценки картины деструктивных изменений в МПД и перехода на автоматическую диагностику дегенеративно-дистрофических заболеваний позво- ночника [2].

Нами разработан способ компьютерного анализа цифровых магнитно-резонансных томограмм пояснично-крестцового отдела позвоночника, позволяющий проводить в автоматическом режиме оценку совокупности признаков, характеризующих состояние МПД, на основании количественных показателей. К данным признакам относятся средний уровень яркости МПД, среднеквадратическое отклонение от среднего уровня яркости, ориентация, высота и форма диска, верхняя и нижняя границы межпозвонкового диска. Совокупность перечисленных характеристик позволяет судить об объективном состоянии каждого диска в отдельности и получить интегральную оценку состояния межпозвонковых дисков на всём изучаемом отделе позвоночника [2, 4, 6].

Средний уровень яркости отражает интенсивность сигнала МПД и характеризует биохимические свойства ткани. Средний уровень определяется путем суммирования яркостей всех точек диска и деления на количество точек.

 (1)

где m - средний уровень яркости (математическое ожидание), g(i,j) - яркость текущей точки с координатами (i, j), N - количество точек изображения.

Среднеквадратическое отклонение от среднего уровня яркости отражает степень «однородности» МПД. Для вычисления данного показателя следует извлечь квадратный корень из общей суммы квадратов разности между текущей яркостью и средним уровнем яркости.

 (2)

где std - среднеквадратическое отклонение яркости от среднего уровня (стандартная девиация).

Ориентация МПД характеризует наклон большой оси данного диска относительно горизонтальной линии и определяется стандартной функцией MATLAB.

Высота МПД является важным показателем, отражающим выраженность деструктивных изменений. Для определения данного параметра следует установить диск в горизонтальное положение путем поворота его контура на угол ориентации, но в противоположном направлении. При этом по вертикали через точку центра определяется высота межпозвонкового диска.

Форма МПД может изменяться при пролабировании диска, нарушении целостности фиброзного кольца и представляет собой интегральную оценку погрешности формы в процентах.

Деструктивные изменения МПД сопровождаются уплощением верхних и нижних границ, что обусловливает важность оценки данного параметра.

В таблице приведены три примера компьютерного анализа цифровых магнитно-резонансных томограмм пояснично-крестцового отдела позвоночника.

Совокупность признаков, характеризующих состояние МПД, полученная в ходе компьютерного анализа (L3/L4)

Таким образом, оценка состояния МПД предлагаемым способом позволяет повысить эффективность диагностических мероприятий при вертеброгенном болевом синдроме за счет количественных показателей, что увеличивает точность измерения и способствует динамическому наблюдению. Автоматизация компьютерного анализа цифровых магнитно-резонансных томограмм пояснично-крестцового отдела позвоночника позволит широко внедрять данный метод в практическое здравоохранение, создавая автоматизированное рабочее место для врачей неврологов, нейрохирургов, реабилитологов. Данные компьютерного анализа могут быть использованы для обоснования врачебного заключения МРТ исследования позвоночника, формирования баз данных и создания экспертных систем.

• Петров В.В., д.ф.-м.н., профессор, директор ООО «Корпорация «Спектракустика», г. Саратов;
• Пучиньян Д.М., д.м.н., профессор, заместитель директора по науке, ФГБУ «Саратовский НИИ травматологии и ортопедии» МЗСР России, г. Саратов.

Работа поступила в редакцию 23.02.2012.