IB_01-2008 [PL_1]_paginy.qxd - Acta Bio

diagnostyka obrazowa / diagnostic imaging
IB_01-2008 [PL_1]_paginy.qxd
2008-03-09
12:27
Page 66
Zastosowanie komputerowej obróbki obrazów RTG
do wyznaczania szerokości szpary stawowej
w stawach międzypaliczkowych u osób
z reumatoidalnym zapaleniem stawów
Application of computer aided image analysis of radiographic images
to measuring of the width of interphalangeal joint gap in patients
suffering from rheumatoid arthritis
Joanna Bauer1, Ewa Boerner2, Marzena Rak1, Halina Podbielska1, 2
1
2
Grupa Bio-Optyki, Instytut Inżynierii Biomedycznej i Pomiarowej, Wydział Podstawowych Problemów Techniki,
Politechnika Wrocławska, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław, tel. +48 (0) 71 320 28 25,
e-mail: [email protected]
Zakład Fizykoterapii i Masażu, Katedra Fizjoterapii, Wydział Fizjoterapii, Akademia Wychowania Fizycznego,
ul. Paderewskiego 35, 51-617 Wrocław
Streszczenie
Celem niniejszej pracy było zastosowanie wybranych technik obróbki obrazów i ocena ich wpływu na analizę zdjęć
rentgenowskich. Przedmiotem analizy były stawy międzypaliczkowe bliższe palców II, III, IV obu rąk osób zdrowych
i chorujących na reumatoidalne zapalenie stwów. Porównywano wyniki pomiarów szpar stawowych uzyskane przed
i po filtracji komputerowej. Do obróbki wybrano trzy filtry
oferowane przez program Optimas: Horizontal, Mediana
i Sharpen Hi. Zwrócono uwage, że na dokładność pomiaru
szerokości szpary stawowej wpływa sposób obróbki obrazu.
Udowodniono również, że u osób chorych szpary stawowe
są węższe niż u osób zdrowych.
Słowa kluczowe: reumatoidalne zapalenie stawów, diagnostyka RTG, komputerowa obróbka obrazów
Abstract
The goal of the research was the evaluation of image processing methods applied for analysis of radiographic pictures.
The proximal interphalangeal joints of II, III and IV finger
of healthy subjects and patients suffering from rheumatoid
arthritis were examined. The width of joint gap was measured. The image transforms offered by Optimas image processing program: Horizontal, Mediana i Sharpen Hi, were
tested. The accuracy of the measurement is influenced by
the applied image processing method. It was stated that healthy individuals have wider joint gaps than the ill persons.
Keywords: rheumatoid arthritis, radiography, computer
aided image processing
Wstęp
Jedną z metod diagnostyki obrazowej, która pozwala na obserwację patologicznych zmian zachodzących w stawach, jest
analiza zdjęć rentgenowskich. Współczesne aparaty RTG mają możliwość cyfrowej archiwizacji danych, co pozwala na dalszą obróbkę i przetwarzanie. Badanie rentgenowskie jest podstawowym sposobem obrazowania oraz śledzenia zmian chorobowych kości i stawów, także w przypadku zaawansowanych zmian reumatoidalnych RZS. Zaobserwowany na zdjęciu rentgenowskim stopień destrukcji stawów stanowi ważną
miarę zaawansowania choroby. Archiwizacja zdjęć pozwala
śledzić postęp choroby, jej przebieg i skuteczność przyjętych
metod leczenia.
66
We wczesnych stadiach choroby, zmiany w postaci obrzęku
tkanek miękkich oraz zaniku kostnego nie są obserwowane
w badaniu RTG. Pierwsze zmiany radiologiczne pojawiają się
w późniejszych stadiach. Na zdjęciach można wówczas obserwować charakterystyczne objawy [1, 2, 3], takie jak zwężenie
szpar stawowych, geody ­ bezodczynowe torbielowate ubytki, zaniki kostne, nadwichnięcia, zwichnięcia, przykurcze,
a nawet zrosty kostne.
Im bardziej zaawansowane stadium choroby, tym więcej
zmian obserwuje się na zdjęciu RTG. Rola klasycznej radiografii sprowadza się do potwierdzenia klinicznej i laboratoryjnej diagnozy oraz do prób różnicowania RZS z innymi chorobami tkanki łącznej. Radiografia pozwala na łatwą i tanią diagnozę obszarów i miejsc objętych zmianami, przed i w trakcie
leczenia. Jako metody pomocnicze, często stosuje się także ultrasonografię i rezonans magnetyczny. Metody te służą do
oceny tkanek miękkich okalających stawy i pozwalają na
wczesne potwierdzenie choroby oraz ocenę jej postępów.
Pierwsze objawy radiologiczne stwierdza się z reguły w małych stawach rąk i stóp. W dużych stawach pojawiają się one
później. U ponad 1/3 populacji chorych RZS atakuje najpierw
stawy w obrębie dłoni [4]. Analizy statystyczne pozwoliły na
stworzenie pewnych standardów postępowania w diagnostyce
i ocenie przebiegu RZS. Najczęściej stosowanymi metodami
ewaluacji zmian radiologicznych są m.in. metoda Sharpa
i Larsena. Za ich pomocą ocenia się stawy rąk, nadgarstków
i stóp [5].
Metoda Sharpa polega na zliczaniu ilości nadżerek i punktów, w których zaobserwowano zwężenie szpary stawowej
[6]. Inna metoda oceny zmian radiologicznych w stawach
zaproponowana przez Larsena bazuje na wzorcach radiologicznych, z którymi porównywany jest radiogram badanej
osoby [7].
Zwężenie szpary stawowej statystycznie najczęściej obserwowane jest w stawach śródręczno-paliczkowych, międzypaliczkowych bliższych, śródstopno-paliczkowych. Widoczne
przewężenie szpary stawowej oraz nadżerki pojawiają się
w obrazie klinicznym RZS dopiero w trzecim stadium. Dlatego też istnieje konieczność opracowania metod diagnostycznych, klasyfikujących wczesną postać choroby.
Wczesne wykrycie RZS pozwala na szybkie rozpoczęcie
terapii, a tym samym spowolnienie postępu choroby oraz
uniknięcie drastycznych powikłań. Objawy początkowe choroby są na tyle niespecyficzne, iż jej prawidłowe rozpoznanie nadal nastręcza spore kłopoty [8]. Celem niniejszej pracy było opracowanie metody wspomagającej diagnostykę obrazową RZS. Przedmiot badań dotyczył analizy szerokości
szpar stawowych.
W niniejszej pracy testowano różne metody obróbki obrazów i dokonywano pomiarów szerokości szpar stawowych
Acta Bio-Optica et Informatica Medica 1/2008, vol. 14