RUDN Journal of MedicineRUDN Journal of MedicineВестник Российского университета дружбы народов. Серия: Медицина2313-02452313-0261Peoples’ Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba (RUDN University)2135910.22363/2313-0245-2019-23-2-187-196ONCOLOGYОНКОЛОГИЯResearch ArticleNEW INFORMATION TECHNOLOGIES FOR ANALYSIS SKELETON PLANAR SCINTIGRAMMS OF PATIENTS WITH BREAST CANCERНОВЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ АНАЛИЗА ПЛАНАРНЫХ СЦИНТИГРАММ СКЕЛЕТА БОЛЬНЫХ С РАКОМ ГРУДИKangXinmeiКангКсинмейsavin.sergei@mail.ruKosykhN. E.КосыхН. Э.savin.sergei@mail.ruLevkovaE. A.ЛевковаЕ. А.savin.sergei@mail.ruRazuvaevV. A.РазуваевВ. А.savin.sergei@mail.ruSavinS. Z.СавинС. З.savin.sergei@mail.ru3rd Affiliated Hospital (Tumor Hospital) of Harbin Medical UniversityТретий (онкологический) госпиталь Харбинского медицинского университетаThe Far-Eastern State Medical UniversityФедеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Дальневосточный государственный медицинский университет»Medical Clinic Immunorehabilitation CenterМедицинский клинический центр иммунореабилитацииFar Eastern State Transport UniversityФедеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Дальневосточный государственный университет путей сообщения»Federal State Budget Educational Institution of Higher Education Pacific National UniversityХабаровский центр новых информационных технологий Федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Тихоокеанский государственный университет»15122019232VOL 23, NO2 (2019)ТОМ 23, №2 (2019)18719601072019Copyright ©; 2019, Kang X., Kosykh N.E., Levkova E.A., Razuvaev V.A., Savin S.Z.Copyright ©; 2019, Канг К., Косых Н.Э., Левкова Е.А., Разуваев В.А., Савин С.З.2019Kang X., Kosykh N.E., Levkova E.A., Razuvaev V.A., Savin S.Z.Канг К., Косых Н.Э., Левкова Е.А., Разуваев В.А., Савин С.З.http://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://journals.rudn.ru/medicine/article/view/21359

In work is described practical approach to the expert system building for the analysis skeleton planar scintigramms. The aim is to analyze the numerical characteristics of bone metastases by scintigraphy. Objective. Progress in the development of bioinformatics and mathematical methods in biomedicine, as well as the development of computer and telecommunications systems and networks determines the look of the present and future of oncology technology and of medicine in general. At last years of one of the directions of high-tech-medicine development is a processing the digital image: improvement of quality of image, recovering image, its recognition of separate elements. Recognition of pathological processes is one of the most important problems of processing the medical image. Methods and results. Method of computer-aided analysis of planar osteostsintigrammy studied the skeleton of patients with breast cancer are in complete remission and in the phase progression of the disease with metastases to the skeleton. As analyzed parameter was used brightness of images. The study of the physiological accumulation of radiopharmaceuticals in patients without metastasis to the skeleton indicates a wide variation in the brightness values of the scintigram in some areas of the skeleton. At the same anatomical areas of the skeleton there are significant differences in the values of the index of average brightness. In almost all areas of the skeleton averages of the brightness lesions hyperfixation RFP for scintigram significantly prevail over those of «physiological» lesions hyperfixation. Thus, there is a direct relationship between the levels of accumulation of the radiopharmaceutical in areas of the skeleton without metastatic lesion and bone metastases occurring in these zones. Consider methodological approaches to studies of quality of qualifier at the expert system building for the analysis skeleton planar scintigramms, as well as results of conducting calculations.

В статье описан инновационный подход к построения экспертной системы для анализа скелетных планарных сцинтиграмм. Целью работы является информационный анализ характеристик костных метастазов, полученных посредством сцинтиграфии. Методы и результаты. Основа методологии - компьютерный автоматизированный анализ планарных остеостсинтиграмм скелета у больных раком молочной железы, находящихся в полной ремиссии и в фазе прогрессирования заболевания с метастазами в скелет. В качестве анализируемого параметра использована яркость изображения. Изучение физиологического накопления радиофармацевтического препарата у больных без метастазирования в скелет свидетельствует о широкой вариации значений яркости сцинтиграмм в отдельных участках скелета. На тех же анатомических участках скелета имеются значительные различия в значениях показателя средней яркости. Почти во всех областях скелета яркость пораженных метастазами очагов гиперфиксации радиофармацевтического препарата на сцинтиграммах значительно превалирует над «физиологическими» очагами гиперфиксации. Таким образом, существует прямая связь между уровнями накопления радиофармацевтических препаратов в зонах скелета без метастатического поражения и метастазами в кости, возникающими в этих зонах. Необходимо дальнейшее развитие методологических подходов к изучению качества классификатора при построении экспертной системы для анализа скелета планарных сцинтиграмм, а также совершенствовании проведения расчетов при анализе новых результатов испытаний.

oncologybreast cancercomputeraided diagnosis (CAD)pattern recognitionmedical imageskeleton planar scintigraphyонкологиярак молочной железыкомпьютерная автоматизированная диагностика (КАД)распознавание образовмедицинские изображенияпланарная сцинтиграфия скелетаPasha S.P., Ternovoy S.K. Radionuclide diagnostic. M.: GEOTAR-media, 2008. 204 p. (in Russian).Паша С.П., Терновой С.К. Радионуклидная диагностика. M.: ГЕОТАР-медиа, 2008. 204 с.The Medical Image Analysis and Machine Intelligence (MIAMI) Research Group. http://www.ece.uwaterloo.ca/ ~miami (accessed 19 october 2018).Sadik M. Bone scintigraphy. A new approach to improve diagnostic accuracy. University of Gothenburg, 2009. 44 p.Brunet-Imbault B. et al. A new anisotropy index on trabecular bone radiographic images using the fast Fourier transform. BMC Medical Imaging. 2005. Vol. 5: 4. P. 11-16.Brunet-Imbault B. et al. A new anisotropy index on trabecular bone radiographic images using the fast Fourier transform // BMC Medical Imaging. 2005. Vol. 5:4. P. 11-16.Kosykh N.E., Eremenko A.V., Savin S.Z. Assessment of prognostic factors considering the volume of skeletal metastasis in patients with disseminated prostate cancer. The Siberian Journal of Oncology. 2017. Т. 16. № 1. P. 39-44 (in Russian).Косых Н.Э., Еременко А.В., Савин С.З. Оценка фактора прогноза у больных с диссеминированным раком предстательной железы с учетом метастатического поражения скелета // Сибирский онкологический журнал. 2017. Т. 16. № 1. С. 39-44.Kosykh N.E., Gostuyshkin V.V., Potapova T.P., Savin S.Z., Eremenko A.V. A computer-assisted diagnostic method for diagnosis of skeletal metastases based on planar scintigraphy data. Far Eastern medical journal, 2013. N 2. P. 33-35 (in Russian).Косых Н.Э., Гостюшкин В.В., Потапова Т.П., Савин С.З., Еременко А.В. Методика автоматической диагностики костных метастазов по данным планарной остеосцинтиграфии // Дальневосточный медицинский журнал. 2013. № 2. С. 33-35.Kosykh N.E., Gostuyshkin V.V., Savin S.Z., Vorojztov I.V. Designing the systems of computer diagnostics of medical images. Proc. of The First Russia and Pacific Conference on Computer Technology and Applications (RPC 2010). Vladivostok, Russia. 6-9 Sept., 2010. 4 p.Kosykh N.E., Gostuyshkin V.V., Savin S.Z., Vorojztov I.V. Designing the systems of computer diagnostics of medical images // Proc. of The First Russia and Pacific Conference on Computer Technology and Applications (RPC 2010). Vladivostok, Russia. 6-9 Sept., 2010. 4 p.Kosykh N.E., Litvinov K.A., Kovalenko V.L., Eremenko A.V. CAD-analisys of planar ostheoscintigramms for calculating the amount of skeletal metastases. Far Eastern medical journal. 2013. N 3. P. 33-34. (in Russian).Косых Н.Э., Литвинов К.А., Коваленко В.Л., Еременко А.В. Автоматизированный компьютерный анализ планарных остеосцинтиграмм в задаче определения объема метастатического поражения скелета // Дальневосточный медицинский журнал. 2013. № 3. С. 33-34.Kosykh N.E., Smagin S.I., Gostuyshkin V.V., Savin S.Z., Litvinov K.A. System of automatic computer analysis of medical images. Information technologies and computing systems. 2011. № 3. P. 52-60 (in Russian).Косых Н.Э., Смагин С.И., Гостюшкин В.В., Савин С.З., Литвинов К.А. Система автоматизированного компьютерного анализа медицинских изображений // Информационные технологии и вычислительные системы. 2011. № 3. С. 52-60.Kovalenko V.L., Kosykh N.E., Savin S.Z., Gostyushkin V.V. Method of rising for effectiveness of computer automatic technology in radionuclear diagnostics. Physicians and IT. 2013. N 6. P. 48-52 (in Russian).Коваленко В.Л., Косых Н.Э., Савин С.З., Гостюшкин В.В. Методы повышения эфффективности компьютерных автоматизированных технологий в задачах радионуклидной диагностики // Врач и информационные технологии. 2013. № 6. С. 48-52.Lejbkowicz I., Wiener F. et al. Bone Browser a decision-aid for a radiological diagnosis of bone tumor. Comput. Methods Programs Biomed. 2002. 67(2). P. 137-154.Lejbkowicz I., Wiener F. et al. Bone Browser a decision-aid for a radiological diagnosis of bone tumor // Comput. Methods Programs Biomed. 2002; 67(2): pp. 137-154.Obenauer S., Hermann K.P., Grabbe E. Applications and literature review of the ВI-RADS classification. Eur Radiol. 2005. P. 1027-1036.Obenauer S., Hermann K.P., Grabbe E. Applications and literature review of the ВI-RADS classification // Eur Radiol. 2005. pp. 1027-1036.Ojala T., Pietikainen M., Maenpaa T. Multiresolution Gray-Scale and Rotation Invariant Texture Classification with Local Binary Patterns. IEEE Trans. Pattern Analysis and Machine Intelligence. 2002. Vol. 24 (7). P. 971-987.Ojala T., Pietikainen M., Maenpaa T. Multiresolution Gray-Scale and Rotation Invariant Texture Classification with Local Binary Patterns // IEEE Trans. Pattern Analysis and Machine Intelligence. 2002. Vol. 24 (7). pp. 971-987.Soh L., Tsatsoulis C. Texture Analysis of SAR Sea Ice Imagery Using Gray Level Co-Occurrence Matrices. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 1999. Vol. 37. No. 2. P. 713-729.Soh L., Tsatsoulis C. Texture Analysis of SAR Sea Ice Imagery Using Gray Level Co-Occurrence Matrices // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, vol. 37, no. 2, March 1999. pp. 713-729.Kosykh N.E., Kovalenko V.L, Savin S.Z., Potapova T.P., Litvinov K.A. Some aspects of studying the expressing of hearths hyperfixation of radiopharmaceuticals on osteostsintigramms by means of computer automatic analysis. Journal of Rentgenology and Radiology. 2016. 97 (2). P. 95-100. (in Russian).Косых Н.Э., Коваленко В.Л.,Савин С.З., Потапова Т.П., Литвинов К.А. Некоторые аспекты изучения изображений очагов гиперфиксации радиофармпрепарата на остеосцинтиграммах с помощью компьютерного автоматизированного анализа // Вестник рентгенологии и радиологии, 2016. 97 (2). С. 95-100.Doronicheva A.V., Savin S.Z. WEB-Technology for Medical Images Segmentation. 3rd Russian-Pacific Conference on Computer Technology and Applications (RPC). IEEE Date Added to IEEE Xplore: 8 October 2018. P. 1-6.Doronicheva A.V., Savin S.Z. WEB-Technology for Medical Images Segmentation // 3rd Russian-Pacific Conference on Computer Technology and Applications (RPC). IEEE Date Added to IEEE Xplore: 08 October 2018. pp. 1-6.Web-site of DICOM [E-resource]. URL: http://www.dicom.html (accessed 19 october 2018).Gonzales P., Woods Р., Eddins W. Numerical processing the expressing in MATLAB ambience. M.: Thehnosfera. 2006. 615 p.De Brabanter K., Karsmakers P., Ojeda F., Alzate C. LS-SVMlab Toolbox User’s Guide, http://www.esat.kuleuven.be/ sista/lssvmlab.De Brabanter K., Karsmakers P., Ojeda F., Alzate C. LS-SVMlab Toolbox User’s Guide, http://www.esat. kuleuven.be/sista/lssvmlab.Haralick R.M. Statistical and structured approaches to the description of textures. IEEE-5, 1979. P. 98-118.Haralick R.M. Statistical and structured approaches to the description of textures // IEEE-5, 1979. pp. 98-118.Haralick R.M., Shanmugam K., Dinstein I. Textural Features of Image Classification. IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics. Vol. SMC-3, no. 6, Nov. 1973. P. 11-22.Haralick R.M., Shanmugam K., Dinstein I. Textural Features of Image Classification // IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics, vol. SMC-3, no. 6, Nov. 1973. pp. 11-22.Metz C.E. Fundamentals of ROC Analysis. Handbook of Medical Imaging. Vol. 1. Physics and Psychophysics. Beutel J, Kundel HL, and Van Metter RL, eds. SPIE Press (Bellingham WA 2000), Chapter 15. P.751-769.Metz C.E. Fundamentals of ROC Analysis // Handbook of Medical Imaging. Vol. 1. Physics and Psychophysics. Beutel J, Kundel HL, and Van Metter RL, eds. SPIE Press (Bellingham WA 2000), Chapter 15. pp. 751-769.