ssmuБюллетень сибирской медициныBulletin of Siberian Medicine1682-03631819-3684Siberian State Medical University, the Ministry of Healthcare of the Russian Federation10.20538/1682-0363-2016-5-39-55ssmu-733Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL PAPERSРоль прицельных 3D-реконструкций при анализе качественных характеристик поверхности шаровидных образований легкихThe role of target 3D-reconstructions when analysyng qualitative characteristics of the surface of circular-shaped growth in the lungsКолмогоровВ. Г.KolmogorovV. G.

канд. мед. наук, зав. отделом лучевой диагностики,

656038, г. Барнаул, Комсомольский пр., 75а 

PhD , Head of the Department of Radiation Diagnosis,

75a, Komsomolsky Av., Barnaul

vkolmogorov@dcak.ruКоноваловВ. К.KonovalovV. K.

д-р мед. наук, профессор кафедры онкологии, лучевой терапии, лучевой диагностики,

656038, г. Барнаул, пр. Ленина, 40

Рrofessor of the Department of Оncology, Radiation Therapy, Radiation Diagnosis with the Course of Additional Post-graduate Education,

40, Lenina Av., Barnaul

ЛеоновС. Л.LeonovS. L.

д-р техн. наук, профессор кафедры технологии автоматизированных производств,

656038, г. Барнаул, пр. Ленина, 46

DTSc, Professor of the Department of Automated Production Technology,

46, Lenina Av., Barnaul

ЛобановМ. Н.LobanovM. N.

канд. мед. наук, зав. отделом лучевой диагностики,

656045, г. Барнаул, ул. Ляпидевского, 1/3

PhD , Head of the Hepartment of Radiation Diagnosis,

1/3, Lupidevskogo Str., Barnaul

Диагностический центр Алтайского краяРоссияDiagnostic Center of the Altai TerritoryRussian FederationАлтайский государственный медицинский университетРоссияAltai State Medical UniversityRussian FederationАлтайский государственный технический университет им. И.И. ПолзуноваРоссияAltai State Technical University named after I.I. PolzunovRussian FederationФедеральный центр травматологии, ортопедии и эндопротезированияРоссияFederal Сenter of Тraumatology, Оrthopedics and ЕndoprosthesisRussian Federation2016310120171553955Copyright © Колмогоров В.Г., Коновалов В.К., Леонов С.Л., Лобанов М.Н., 20172017Колмогоров В.Г., Коновалов В.К., Леонов С.Л., Лобанов М.Н.Kolmogorov V.G., Konovalov V.K., Leonov S.L., Lobanov M.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://bulletin.ssmu.ru/jour/article/view/733Цель

Цель. Повышение точности лучевой диагностики шаровидных образований легких (ШОЛ) путем разработки компьютерно-томографической семиотики качественных характеристик их поверхности и состояния окружающих бронхов с применением прицельных 3D-реконструкций.

Материал и методы

Материал и методы. Обследовано 560 пациентов с ШОЛ в возрасте 3–89 лет. Прицельная 3D-реконструкция осуществлялась с использованием опции программы 3D Fly Through (Toshiba Medical Systems, Япония), при которой исключали ткани, окружающие ШОЛ на расстоянии 5–10 мм от наружных границ. ШОЛ вписывали в объем куба. При первичном центральном и периферическом раке легкого опре- делялось преобладание количества больных с выражено шероховатой поверхностью ШОЛ над слабо шероховатой поверхностью. При инфильтративном туберкулезе, пневмонии, эхинококке, ретенционных кистах определялось преобладание количества больных со слабо шероховатой поверхностью ШОЛ над выражено шероховатой поверхностью. При единичных метастазах рака, единичных и множественных туберкуломах определялось преобладание количества больных с неравномерно гладкой поверхностью ШОЛ над равномерно гладкой поверхностью. При множественных метастазах рака, очаговом туберкулезе, цистицеркозе определялось преобладание количества больных с равномерно гладкой поверхностью ШОЛ над неравномерно гладкой поверхностью. При доброкачественных опухолях, эозинофильном инфильтрате, гамартохондроме, аспергилломе, хроническом абсцессе, внутрилегочной гематоме не определялось различий между количеством больных с равномерно гладкой поверхностью ШОЛ и неравномерно гладкой поверхностью. При первичном раке легкого, единичных и множественных туберкуломах, эхинококке, цистицеркозе определялось преобладание количества больных с выражено деформированными бронхами, окружающими ШОЛ, над умеренно деформированными бронхами. При инфильтративном и очаговом туберкулезе определялось преобладание количества больных с умеренно деформированными бронхами, окружающими ШОЛ, над выражено деформированными бронхами.

Результаты

Результаты. При пневмонии, доброкачественных опухолях, ретенционных кистах, гамартохондромах, аспергилломах, хронических абсцессах, внутрилегочной гематоме не определялось различий между количеством больных с выражено деформированными бронхами, окружающими ШОЛ, и умеренно деформированными бронхами. У больных с единичными и множественными метастазами, эозинофильным инфильтратом бронхи, окружающие ШОЛ, не были изменены. Необходима разработка программного обеспечения, позволяющего количественно характеризовать поверхность ШОЛ и степень деформации окружающих бронхов.

The purpose of this paper is to improve the accuracy of X-ray diagnostics of circular-shaped growth (CSG) by developing computed tomographic semiotics of qualitative characteristics of its surface and the state of the surrounding bronchi using target 3D-reconstruction.

Material and methods

Material and methods. 560 patients at the age of 3–89 years were examined. Target 3D reconstruction was carried out with the use of 3D Fly Through program (Toshiba Medical Systems, Japan) which removed the tissue surrounding CSG at a distance of 5–10 mm from the outer boundaries.

CSG was inscribed into a cube. In case of the primary central and peripheral lung cancer a number of patients with severe rough surface of CSG prevailed over a number of patients with slightly rough surface was detected. In case of infiltrative tuberculosis, pneumonia, echinococcus, retention cysts the prevalence of a number of patients with slightly rough surface of CSG over a number of patients with rough surface was identified. In case of single cancer metastases, single and multiple tuberculomas the prevalence of a number of patients with non-uniform smooth surface of CSG over a number of patients with uniform smooth surface was identified. In case of multiple cancer metastasis, focal tuberculosis, cysticercosis the prevalence of a number of patients with a uniform smooth surface of CSG over a number of patients with uneven smooth surface was identified. In case of benign tumors, eosinophilic infiltrate, gamartohondroma, aspergilloma, chronic abscess, intrapulmonary hematoma there was not difference between the number of patients with a uniform smooth surface of CSG and a number of patients with uneven smooth surface. In case of primary lung cancer metastasis, single and multiple tuberkulomas, echinococcus, cysticercosis there was a prevalence of the number of patients with expressed deformed bronchi surrounding CSL over a number of patients with moderately deformed bronchi. In case of infiltrative and focal tuberculosis there was prevalence of a number of patients with moderately deformed bronchi surrounding CSL over a number of patients with expressed deformed bronchi.

Results

Results. In case of pneumonia, benign tumors, retention cysts, gamartohondroma, aspergilloma, chronic abscesses, and intrapulmonary hematomas there was no difference between the number of patients with expressed deformed bronchi surrounding CSL, and a number of patients with moderately deformed bronchi. Patients with single and multiple metastases, eosinophilic infiltration, bronchi surrounding CSL were not changed. It is necessary to develop a software that allows quantitatively characterize the surface of CSL and the degree of deformation of the surrounding bronchi.

шаровидные образования легкихмультиспиральная компьютерная томография3D-реконструкцияповерхность шаровидных образований легкихcircle-shaped growth in lungsmultispiral computed tomography3D-reconstructionsurface of circle-shaped growth in lungsReferencesРозенштраух Л.С. Психофизиологические факторы в рентгенодиагностике // Вестник рентгенологии и радиологии. 1994; 4: 57–61.Rozenshtrauh L.S. Psihofiziologicheskie faktory v rentgenodiagnostike [Physiological factors in Diagnostic Radiology] // Vestnik rent-genologii i radiologii – Russian journal of radiology. 1994; 4: 57–61. (in Russian).Коновалов В.К., Шойхет Я.Н., Лобанов М.Н., Шевчук Ю.А., Бобров И.П., Колмогоров В.Г. Применение 3D-реконструкций при топографической мультиспиральной компьютерно-томографической диагностике шаровидных образований легких // Проблемы клинической медицины. 2011; 1–2: 52–59.Konovalov V.K., Shojhet Ja.N., Lobanov M.N., Shevchuk Ju.A., Bobrov I.P., Kolmogorov V.G. Primenenie 3D rekonstrukcij pri topograficheskoj mul’tispiral’noj komp’juterno-tomograficheskoj diagnostike sharovidnyh obrazovanij legkih [Application of 3D reconstructions for topographic multislice computed tomography diagnosis of lung spherical formations] // Problemy klinicheskoj mediciny – Problems of clinical medicine. 2011; 1–2: 52–59 (in Russian).Солодкий В.А., Котляров П.М., Щербахина Е.В., Егорова Е.В., Шадури Е.В. Роль мультипланарных реконструкций при постпроцессинговой обработке изображений в диагностике очаговых образований легких // Медицинская визуализация. 2010; 2: 81–87.Solodkij V.A., Kotljarov P.M., Shherbahina E.V., Egorova E.V., Shaduri E.V. Rol’ mul’tiplanarnyh rekonstrukcij pri postprocessingovoj obrabotke izobrazhenij v diagnostike ochagovyh obrazovanij legkih [The role of multiplanar reconstructions postprotsessing imaging in the diagnosis of lung focal lesions] // Medicinskaja vizualizacija – Medical imaging. 2010; 2: 81–87 (in Russian).Хоружик С.А., Михайлов А.Н. Основы КТ-визуализации. Часть 2. Постпроцессинговая обработка изображений // Радиология-практика. 2011; 4: 52–65.Horuzhik S.A., Mihajlov A.N. Osnovy KT-vizualizacii. Chast’ 2. Postprocessingovaja obrabotka izobrazhenij [Basics of CT imaging. Part 2. Postprotsessing image treatment] // Radiologija-praktika – Radiology-practice. 2011; 4: 52–65 (in Russian).Руководство пользователя рабочей станции Vitrea® 2, версия 3.9, пакет программного обеспечения анализа легких VPMC-7854B (08/2006). Компания Vital Images Inc. 2006: 9–19.User guide of Vitrea® 2 workstation, version 3.9, a software package of lung analysis VPMC-7854B (08/2006). Vital Images Inc.Company. 2006: 9–19.Kim M., Lee J.M., Yoon J.H., Son H., Choi J.W., Han J.K. et al. Adaptive iterative dose reduction algorithm in CT: effect on image quality compared with filtered back projection in body phantoms of different sizes // Korean J. Radiol. 2014; 15: 195–204. DOI: 10.3348/kjr.2014.15.2.195.Kim M., Lee J.M., Yoon J.H., Son H., Choi J.W., Han J.K., Choi B.I. Adaptive iterative dose reduction algorithm in CT: effect on image quality compared with filtered back projection in body phantoms of different sizes // Korean J. Radiol. 2014; 15(2): 195–204. DOI: 10.3348/kjr.2014.15.2.195.Xie X., Zhao Y., Snijder R.A., van Ooijen P.M., de Jong P.A., Oudkerk M. et al. Sensitivity and accuracy of volumetry of pulmonary nodules on low-dose 16- and 64-row multi-detector CT: an anthropomorphic phantom study // Eur. Radiol. 2013; 23: 139–147. DOI: 10.1007/s00330-012-2570-7.Xie X., Zhao Y., Snijder R.A., van Ooijen P.M., de Jong P.A., Oudkerk M. de Bock G.H., Vliegenthart R., Greuter M.J. Sensitivity and accuracy of volumetry of pulmonary nodules on low-dose 16- and 64-row multi-detector CT: an anthropomorphic phantom study // Eur. Radiol. 2013; 23(1): 139–147. DOI: 10.1007/s00330-012-2570-7.Chae H.-D., Park C. M., Park S. J., Lee S. M., Kim K. G., Goo J. M. Computerized Texture Analysis of Persistent Part-Solid Ground-Glass Nodules: Differentiation of Preinvasive Lesions from Invasive Pulmonary Adenocarcinomas // Radiology. 2014; 273 (1): 285–293. DOI: 10.1148/radiol.14132187.Chae H.D., Park C. M., Park S. J., Lee S. M., Kim K. G., Goo J. M. Computerized Texture Analysis of Persistent Part-Solid Ground-Glass Nodules: Differentiation of Preinvasive Lesions from Invasive Pulmonary Adenocarcinomas // Radiology. 2014; 273(1): 285–293. DOI: 10.1148/radiol.14132187.Song Y.S., Park C.M., Park S.J., Lee S.M., Jeon Y.K., Goo J.M. Volume and Mass Doubling Times of Persistent Pulmonary Subsolid Nodules Detected in Patients without Known Malignancy // Radiology. 2014; 273 (1): 276–284. DOI: 10.1148/radiol.14132324.Song Y.S., Park C.M., Park S.J., Lee S.M., Jeon Y.K., Goo J.M. Volume and Mass Doubling Times of Persistent Pulmonary Subsolid Nodules Detected in Patients without Known Malignancy // Radiology. 2014; 273 (1): 276–284. DOI: 10.1148/radiol.14132324.Higuchi K., Nagao M., Matsuo Y., Sunami S., Kamitani T., Jinnouchi M. et al. Detection of ground-glass opacities by use of hybrid iterative reconstruction (iDose) and low-dose 256-section computed tomography: a phantom study // Radiol. Phys. Technol. 2013; 6: 299–304. DOI: 10.1007/s12194-013-0200-y.Higuchi K., Nagao M., Matsuo Y., Sunami S., Kamitani T., Jinnouchi M., Yonezawa M., Yamasaki Y., Yabuuchi H., Hatkenaka M., Honda H. Detection of ground-glass opacities by use of hybrid iterative reconstruction (iDose) and low-dose 256-section computed tomography: a phantom study // Radiol. Phys. Technol. 2013; 6: 299–304. DOI: 10.1007/s12194-013-0200-y.Ильин В.А., Позняк Э.Г. Аналитическая геометрия. М.: Физматлит, 2002: 240.Il’in V.A., Poznjak Je.G. Analiticheskaja geometrija [Analytic geometry]. M.: Phizmatlit Publ., 2002: 240 (in Russian).Кудрявцев Л.Д. Курс математического анализа. М.: Дрофа, 2006: 570.Kudrjavcev L.D. Kurs matematicheskogo analiza [Mathematical Analysis Course]. M.: Drofa Publ., 2006: 570 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.