Развитие медицинской науки и прак­ти­чес­кого здравоохранения, как и любой другой области человеческих знаний идет нерав­но­мерно в различных регионах планеты и даже в пределах одной страны. Особенно ярко необ­хо­димость оказания квалифицированной и специализированной врачебной помощи, при­внесен­ной извне, проявляется при больших стихий­ных бедствиях и техногенных катастро­фах, примерами которых являются землетря­се­ние в Армении и авария на Чернобыльской АЭС. Спутниковая телесвязь Армения–США 1989 г. явилась грандиозным гуманитарным и научным актом, осуществленным NASA, бла­го­даря которой были спасены многие тысячи человеческих жизней.

Опыт телемеди­ци­ны 1989 г., очевидность ее полезности и новые теоретические разработки явились тем ба­зи­сом, на котором стало возможным осу­щест­вле­ние повседневной тесной коммуникации между медицинскими центрами Армении и дру­гих стран. Немаловажным фактором явля­ется и то, что на сегодняшний день столица РА в достаточной мере оснащена современной медицинской техникой и технологоемкие медицинские исследования стали обычными. Это является залогом равного партнерства при реализации телемедицинских проектов Арме­нии, России и США. С другой стороны, раз­лич­ные регионы страны отстают в осна­щен­ности медицинской аппаратурой и неуком­плек­тованы квалифицированными врачебными кадрами. И в этом аспекте оправдано развитие телемедицины внутри страны.

Аспекты развития и применения телеме­ди­ци­ны многогранны [1]. Мы рассмотрим лишь ее возможности в телерадиологии, т. е. раз­деле телемедицины, оперирующей радиологи­чес­кими изображениями и их текстовыми харак­теристиками.

Осуществление телерадиологических про­ек­тов на сегодняшний день возможно с ис­поль­зованием аппаратуры различного ка­чества, возможностей и стоимости. Для так на­зы­ваемых развивающихся стран, к числу которых относят и Армению, а также для широкого повсеместного и заинтересованного использования наиболее приемлема связь через международную компьютерную сеть Internet. Вопрос заключается лишь в правиль­ном использовании имеющихся средств. Та­ки­ми средствами являются персональные компь­ютеры, электронно-оптические средства заброса информации в персональный компь­ютер (ПК) (сканеры, видеокарты, видеоблас­те­ры, метод on line) и соответствующее про­грам­мное обеспечение (interAct и другие – созданные и создаваемые).

Все радиологические изображения можно получить на фотопленке. Сканирование ка­чествен­ного снимка дает достаточно хорошее цифровое изображение.

Эксперименты по трансляции радиоло­ги­чес­ких изображений были нами проведены в EAST-WEST SPACE SCIENCE CENTER (NASA) при Мерилендском университете США в 1996-1997 гг. Однако результаты экс­пе­ри­ментов ретроспективно обобщены в МО Диагностика спустя 10 лет.

Эксперимент 1. В качестве универсального электронно-оптического средства заброса ин­фор­мации в ПК были использованы сканер рентгеновских пленок и лазерные диски. Просканировано по 20 сонографических, МРТ, КТ и рентгеновских снимков.

Задачи на этапе перевода изображения от снимка в ПК:

1. получение цельного изображения на экране монитора ПК (интересующей зоны и ана­то­мической области),
2. получение увеличенного либо умень­шен­ного изображения в случае необхо­димос­ти,
3. максимальная сохранность информацион­ной емкости полученного на мониторе ПК изображения, допустимая для дальнейшей его трансляции и пересылки по каналам связи,
4. решение вопроса приемлемости выводи­мо­го на экран ПК изображения для ре­ше­ния диагностических и консультативных задач.

Была произведена качественная и коли­чест­венная оценка радиологических изобра­же­ний, подвергнутых цифровой компьютерной обра­ботке [2]. Качественная оценка учитывала критерии:

1. размеры изображения,
2. пропорциональность отдельных фраг­мен­тов изображения,
3. смещенность изображения,
4. контрастность изображения,
5. яркость изображения,
6. резкость изображения,
7. насыщенность изображения деталями (го­мо­генное, зернистое, смазанное),
8. возможность дифференциации нормы и патологии по изображению,
9. возможность интерпретации патологичес­кого процесса по изображению,
10. возможность тонкой структурной диф­ференци­ровки анатомических деталей изображения.

Новые количественные критерии оценки ра­диологических изображений находятся в стадии разработки и возможно применение известных гистографических, денситометри­чес­ких и иных программ. Однако эти програм­мы ни в коей мере не могут иметь прикладного зна­чения в смысле медицинской диагнос­ти­чес­кой информативности, так как оригинальное изображение может не соответствовать действи­­тель­ности в силу наличия следующих факторов:

• необычных технических и методологи­чес­ких условий формирования изображения,
• присутствия двигательных, наведенных и иных артефактов на изображении,
• возможности получения различного изо­бра­жения от одного и того же субстрата при манипулировании параметрами физи­чес­кого поля, формирующего изобра­же­ние.

Иначе - все попытки искусственной обра­бот­ки изображения с целью получения диаг­нос­тической информации схожи с попыткой распознать содержимое черного ящика путем оценки интенсивности черного цвета или перекрашивания ящика, который никакого отношения не имеет к содержимому.

Итоги эксперимента: радиологические изо­бра­жения небольших размеров получаются более качественными; менее качественными являются рентгеновские изображения, как несущие наибольшую информационную емкость в техническом плане.

Выводы: цифровое радиологическое изо­бра­жение в ПК можно получить с меньшими потерями тремя путями:

1. иметь небольшого формата рентгеновское изображение, а таковыми являются КТ топограммы (цифровые проекционные изображения с возможностью изменения окна денситометрических величин и вы­бора интересующей группы тканей, а также с возможностью произвести изме­ре­ния, отметки и др.),
2. работать с рентгеновскими пленками малых размеров - таковыми являются флюорограммы,
3. при необходимости - производить ска­ни­ро­вание зоны интереса по крупноформат­ным рентгеновским снимкам.

Была проведена работа и по оценке ка­чества выводимого на экран монитора ПК изо­бражения, полученного в режиме on line и посредством видеобластера.

Эксперимент 2. Для быстрой пересылки изображений по каналам связи необходимо привести их в удобную форму методом цифровой компрессии. Такими известными методами являются JPEG и Wavelet [1].

Задачи:

1. определить приемлемость потвергнутых компрессии методами JPEG и Wavelet изображений для диагностики,
2. провести сравнительную оценку способов компрессии.

Итоги:

1. при применении компрессии типа JPEG происходит нарастание таких характерис­тик изображения, как контрастность, яркость, резкость и снижение насыщен­ности изображения деталями (фрагмента­ция), что можно объяснить поляризацией серой шкалы с тенденцией к битональ­ности; оттенки серого, близкие к белому, становятся светлее, оттенки серого, близ­кие к черному, - темнее; глубокая ком­прес­сия JPEG приводит к формированию черно-белого изображения с потерей всех промежуточных тонов серого;
2. при применении компрессии типа Wavelet происходит обратное явление - снижение контрастности, яркости и резкости изо­бра­жения, сглаживание и смазаность деталей; это связано с тем, что имеет место усреднение, выравнивание серой шкалы с тенденцией к однотональности; черный и белый цвета и близкие к ним оттенки стремятся к одному среднему уровню; глубокая компрессия Wavelet приводит к формированию однотонального фона с потерей всех деталей изображения [3].

Эти два положения являются основными и с этих позиций можно объяснить трансформа­ции радиологических изображений, проис­ходя­щие при применении различных видов и степеней компресcии [4].

Из 48 радиологических изображений, под­вергнутых компрессии, лишь 8 оказались непригодными для медицинских целей, т. е. около 16,6%, что является неплохим резуль­татом.

Выводы.

1. Вообще, при компрессии радиологических изображений, во всех случаях лучше применять малые степени компресии JPEG. При этом больше возможностей по сравнению с Wavelet дифференцировать норму и патологию и интерпретировать патологию, а также проводить тонкую структурную дифференциацию анатоми­чес­ких деталей изображения. Однако при использовании Wavelet можно применять глубокие степени компрессии без сущест­вен­­ных потерь информации, особенно если изображение изначально прибли­жа­лось к битональному (например при МРТ-ангиографии).
2. При применении JPEG потерь на эхо­грам­мах больше, так как имеется небольшое количество градаций серой шкалы и они особенно ощутимы при отображении паренхиматозных органов.
3. Более низкая оценка КТ изображений по сравнению с рентгеновскими объясняется большими возможностями КТ в струк­тур­ном анализе изначально, т. е., так сказать, большими требованиями, предъявляемыми к КТ.
4. Уменьшение яркости радиологических изображений при применении компрессии типа Wavelet связано с тем, что изначаль­но на большинстве радиологи­чес­ких изначаль­но на большинстве радиологи­чес­ких изо­бра­жений преобладают темные тона (фон и др. составляющие) и усреднение при­во­дит к уменьшению яркости в целом.

Заключение. Приведенные разработки на­прав­лены на рациональное использование ка­на­лов Internet для трансфера (пересылки) ради­оло­гических изображений.

Другой важной составляющей радиоло­ги­чес­кой информации является текстовая, поня­тийная характеристика радиологических изо­бра­жений, которая также должна быть пред­став­лена в удобной для пересылки форме. Состав­ление алгоритмов интерпретации ради­оло­гических изображений - долгий и кро­по­т­ливый труд, требующий строгой научной и экспертной верификации многими специалис­та­ми и другими клиническими и параклиничес­кими методами. Попытки создания таких уни­версаль­ных алгоритмов в радиологии дела­ются в последнее время.

Так вот, вместо прос­тран­ных фраз, передаваемых по каналам связи, врачи могут обмениваться набором ко­дов признаков и заключений. А признаки и зак­лю­чения могут выводиться на регистри­ру­ю­щее устройство на любом языке (при со­ответствующем программном обеспечении). Это и есть cross-culture (пересечение культур) не только в смысле международного общения, но и унификации медицинской тер­ми­­нологии, одинакового взгляда на сущность рассматри­ваемых патологических процессов.

На основе приведенных разработок может быть создан международный централи­зован­ный банк радиологической информации, вкл­ю­ча­­ющий в себя изображения и их текстовые характеристики.

Литература

1. Волынский Ю.Д., Тимин Е.Н., Казинов В.А. Телемедицина: ее возможности и границы. М.: Видар Радиология-практика. 2001, 4, с. 6-10.
2. Hankerson D., Harris G. Transform methods and image compression, Linux Journal, 1999, January 01.
3. Filip P. Efficient method for image compression in the wavelet transform domain, Proc. SPIE, 2003, Vol. 2028, p. 72-81.
4. Krakowiak M. High resolution image compression using wavelet based methods. 2002, December 9.