Способ количественной оценки активности ремоделирования кости

Способ количественной оценки активности ремоделирования кости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области медицины и может быть использовано при оценке процесса ремоделирования кости.

Известен способ стереологической оценки объемных долей минерализованной кости и остеоида путем визуального выделения красного и синего цветов в изображениях окрашенных по Массону-трихром микропрепаратов дистракционного регенерата (Ваганова С.Н., Варсегова Т.Н., Копкова Н.В., Ступина Т.А. Применение компьютерной томографии и гистостереометрии для изучения костного регенерата. Тезисы докладов областной научно-практической конференции: III фестиваль-конкурс научно-исследовательского, технического и прикладного творчества молодежи и студентов Курганской области. 2000. С.7).

Однако данный способ носит субъективный характер и не позволяет количественно оценить активность ремоделирования кости.

Известен метод количественной колориметрии цифровых изображений, включающий преобразование изображения в электронный сигнал (оцифровку изображения), количественное сравнение указанного сигнала с заготовленным электронным эталоном путем расчета средних значений интенсивности по каналам RGB, представляющих цвет изображения, и хранение результатов в памяти компьютера, на магнитных или оптических дисках (патент US №6233395, источник: http://www.freepatentsonline.com/6233395.html Title: Method for quantitative iris colorimetry).

Однако указанный способ малопригоден для анализа многоцветных объектов и не предусматривает возможности оценки активности ремоделирования кости.

Задачей изобретения является разработка способа, обеспечивающего количественную оценку активности течения процесса ремоделирования кости.

Указанная задача решается тем, что в способе количественной оценки активности ремоделирования кости, включающем оцифровку изображений окрашенных трихромным методом по Массону (пропись с анилиновым голубым) поперечных гистологических срезов компактной кости, их подготовку с выбором участка для анализа, расчет колориметрических параметров, количественно представляющих цвет изображения и анализ полученных данных, при проведении оцифровки изображение сохраняют как полноцветный графический файл формата *.bmp без компрессии, выделяют наиболее репрезентативный участок остеонов и вставочных пластинок, удаляют из изображения каналы остеонов, подготовленный участок изображения сохраняют в табличной форме записи графических файлов с определением для каждого пиксела его координат, а также значений интенсивности по каналам красного, зеленого и синего цветов, из массива табличных данных выбирают пикселы, цвет которых описывается неравенством

I_B>I_R>I_G,

где I_B - значение интенсивности синего цвета,

I_R - значение интенсивности красного цвета,

I_G - значение интенсивности зеленого цвета,

подсчитывают выбранные пикселы, рассчитывают их долю в общем количестве пикселов анализируемого изображения и если она составляет менее 10%, активность ремоделирования кости оценивают как низкую, при 10-50% - как среднюю и свыше 50% - как высокую.

Способ поясняется описанием, примером практического использования и иллюстративным материалом, на котором изображено:

Фиг.1. Изображение поперечного гистологического среза компактной кости (корковой пластинки большеберцовой кости собаки). Окраска по Массону-трихром. Увеличение - 200×.

Фиг.2. Из изображения на фиг.1 удалены и заменены черным каналы остеонов;

Фиг.3. Изображение на фиг.2 кадрировано до размера 255×255 пикселов.

Способ осуществляют следующим образом.

Окрашенный трихромным методом по Массону (пропись с анилиновым голубым) поперечный гистологический срез компактной кости вводят в светооптический микроскоп, соединенный с видеокамерой аппаратно-программного комплекса оцифровки изображений, например АПК «ДиаМорф». Установив для видеокамеры режим автоматического баланса белого, стандартизуют освещение и при адекватном увеличении выбирают репрезентативное поле зрения, которое тщательно фокусируют. Полученное изображение сохраняют в памяти компьютера как полноцветный (24 бит/пиксел) графический файл формата *.bmp без компрессии. При необходимости файл транспортируют по телекоммуникационным каналам связи в подразделение, осуществляющее колориметрический анализ; затем в программах-редакторах изображений, например Adobe PhotoShop или DiaMorph разных версий, оконтуривают и вырезают из изображения каналы остеонов, замещая их черным (фон аддитивного цифрового цвета), выделяют участок остеонов и вставочных пластинок размером 255×255 пикселов, имея в виду, что лимит числа строк в таблицах Microsoft Office Excel составляет 256².

Подготовленный таким образом участок изображения переводят в табличную форму записи графических файлов с определением для каждого пиксела его координат по горизонтальной и вертикальной осям изображения, а также значений интенсивности (I) по каналам красного (R), зеленого (G) и синего (В) цветов. Из массива табличных данных выбирают пикселы, цвет которых описывается неравенством I_B>I_R>I_G. Выбранные пикселы подсчитывают и определяют их долю в общем количестве пикселов анализируемого изображения. Если она составляет менее 10%, активность ремоделирования кости оценивают как низкую, при 10-50% - как среднюю и свыше 50% - как высокую.

Практическое использование способа иллюстрирует следующий пример.

Окрашенный трихромным методом по Массону поперечный гистологический срез компактной кости ввели в светооптический микроскоп, соединенный с видеокамерой в составе аппаратно-программного комплекса «ДиаМорф». При увеличении 200× выбрали репрезентативное поле зрения и сохранили полученное изображение в памяти компьютера как полноцветный (24 бит/пиксел) графический файл формата *.bmp без компрессии (Фиг.1). Используя программу Adobe PhotoShop, изображение оконтурили и вырезали из него каналы остеонов, замещая их черным (Фиг.2), а затем выделили участок остеонов и вставочных пластинок размером 255×255 пикселов (Фиг.3).

Подготовленный таким образом участок изображения перевели в табличную форму записи графических файлов с определением для каждого пиксела его координат (по горизонтальной «х» и верикальной «у» осям изображения), а также значений интенсивности (I) по каналам красного (R), зеленого (G) и синего (В) цветов, как это представлено в таблице 1.

Таблица 1
Характеристики первых 15 пикселов анализируемого (Фиг.3) изображения
х	У	R	G	В
0	0	186	130	210
1	0	189	133	214
2	0	188	132	214
3	0	185	129	212
4	0	182	129	209
5	0	180	129	206
6	0	180	129	206
7	0	180	132	212
8	0	181	135	220
9	0	183	139	224
10	0	183	139	227
11	0	176	135	224
12	0	173	133	225
13	0	173	133	225
14	0	170	135	228
15	0	164	131	227

Из массива табличных данных (61058 пикселов) выбрали пикселы, цвет которых описывается неравенством I_B>I_R>I_G. Количество таких пикселов составило 27957, что соответствовало 45,79% от общего числа пикселов в анализируемом изображении. Отмеченное позволило констатировать среднюю активность процесса ремоделирования в исследуемом участке кости.

Использование предложенного способа в РНЦ «ВТО» им. акад. Г.А.Илизарова показало, что его применение обеспечивает количественную оценку активности течения процесса ремоделирования кости и, тем самым, оптимизирует выбор методик лечения ортопедо-травматологических заболеваний.

Способ количественной оценки активности ремоделирования кости, отличающийся тем, что проводят оцифровку изображений поперечных гистологических срезов компактной кости окрашенных трихромным методом по Масону, с анилиновым голубым, выделяют наиболее репрезентативный участок остеонов и вставочных пластинок, удаляют из изображения каналы остеонов, подготовленный участок изображения переводят в табличную форму записи графических файлов с определением для каждого пиксела его осевых координат, а также значений интенсивности по каналам красного, зеленого и синего цветов, из массива табличных данных выбирают пикселы, цвет которых описывается неравенством: I_B>I_R>I_G, где I_B - значение интенсивности синего цвета, I_R - значение интенсивности красного цвета, I_G - значение интенсивности зеленого цвета, после чего подсчитывают выбранные пикселы, рассчитывают их долю в общем количестве пикселов анализируемого изображения, и, если она составляет менее 10%, активность ремоделирования кости оценивают как низкую, при 10-50% - как среднюю, и свыше 50% - как высокую.