Анализ изображений для классификации патологий слизистой оболочки желудка

ВВЕДЕНИЕ 4
1. АНАЛИЗ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ 6
1.1 Описание патологий слизистой оболочки желудка 6
1.2 Существующие методы диагностики патологий желудка 14
1.3 Использование компьютерного зрения при классификации патологий желудка 18
2. ОЦЕНКА МЕТОДОВ ОБРАБОТКИ И КЛАССИФИКАЦИИ ИЗОБРАЖЕНИЙ 24
2.1 Описание используемой базы данных изображений 24
2.2 Описание выбранных методов классификации изображений 31
2.3 Описание процесса обработки данных и методов анализа результатов 33
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 37
3.1 Описание результатов классификации изображений и их точности 37
3.2 Анализ ошибок классификации и возможных причин 40
3.3 Сравнение результатов с существующими методами диагностики патологий желудка 43
4. ОБСУЖДЕНИЕ И ВЫВОДЫ 46
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 53
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 54

Весь текст будет доступен после покупки

Актуальность. С развитием техники и технологий все более реальным становится использование достижений цифровой обработки изображений в области медицины для создания систем автоматической диагностики, а также систем поддержки принятия решений. Внедрение подобных систем в клиническую медицину нацелено на повышение эффективности диагностики и терапии, сокращение времени и расходов на исследования, проведение контроля качества, а также обучение и совершенствования врачебных навыков специалистов. Одним из актуальных направлений исследований является анализ эндоскопических изображений [1]. Использование систем компьютерного зрения для анализа эндоскопических изображений на сегодняшний день показывает высокие результаты согласно многочисленным исследованиям; следовательно, разработка подобных систем представляет собой актуальную научно-техническую задачу.

Весь текст будет доступен после покупки

Желудок (лат. – ventriculus, др. греч. – gaster) является органом системы пищеварения и желудочно-кишечного тракта (ЖКТ). Желудок расположен за пищеводом, и перед 12-перстной кишкой. Вследствие изогнутой формы этот орган у большинства напоминает крючок. Встречается желудок в форме рога, чулка. Объем желудка у взрослого человека составляет 1,5-2 л. У мужчин он больше, чем у женщин. Переполненный пищей желудок благодаря эластичности стенок способен расширяться до 4 л. В желудке различают следующие части или отделы: (рисунок 1)

Рисунок 1 – Отделы или части желудка

Помимо отделов в желудке выделяют две стенки: переднюю и заднюю. Переход передней стенки в заднюю обозначен двумя дугообразными линиями – большой и малой кривизной. Большая кривизна выпуклая, и находится в нижней части желудка, а малая кривизна – вогнутая, и расположены в его верхней части.
Стенка желудка состоит из трех слоев или оболочек.
Серозная оболочка покрывает орган снаружи. Она состоит из соединительной ткани, и представляет собой часть брюшины. Под серозной оболочкой расположена мышечная. Она состоит из наружного продольного слоя и расположенного под ним циркулярного слоя. Содружественная работа продольных и циркулярных мышц обеспечивает перистальтику, волнообразные сокращения для продвижения пищевого комка.
Под циркулярным слоем находится косой слой. Косые мышцы подтягивают желудок. Циркулярные мышцы образуют клапаны или сфинктеры. Верхний кардиальный сфинктер отделяет желудок от пищевода. Нижний пилорический сфинктер отделяет желудок от 12-перстной кишки. Таким образом, благодаря сфинктерам желудок представляет собой замкнутую полость, и кислая желудочная среда в отсутствие пищи не смешивается со щелочной средой кишечника.
Изнутри полость желудка выстлана слизистой оболочкой с развитым подслизистым слоем. Слизистая оболочка собрана в складки. Благодаря этому ее площадь увеличивается. Соответственно, увеличивается площадь соприкосновения слизистой оболочки с пищей, и повышается эффективность пищеварения. Вдоль малой кривизны складчатость имеет продольное направление, что облегчает продвижение жидких блюд. В слизистой оболочке расположены секреторные железы, выделяющие желудочный сок [2].
Одно из ведущих мест в структуре заболеваний органов пищеварения занимает патология желудка. Патология слизистой оболочки желудка означает наличие изменений, отклоняющихся от нормального состояния, в тканях слоя слизистой оболочки желудка. Эти изменения могут возникнуть вследствие различных факторов, включая воспаление, инфекцию, аллергические реакции, нарушения обмена веществ и другие причины. Патологические изменения могут включать различные формы повреждений, такие как язвы, эрозии, полипы или рак. Они могут вызывать различные симптомы, такие как боль, тошнота, рвота, потеря аппетита, кровотечения и другие расстройства желудка. Ключевым важным аспектом в диагностике и лечении является определить источник или причину любых отклонений от нормы в слизистой оболочке желудка с целью выбрать наиболее эффективное лечение и предотвратить дополнительные повреждения. Некоторые патологии слизистой оболочки желудка, которые могут возникнуть: (рисунок 2)

Рисунок 2 – Некоторые патологии слизистой оболочки желудка

Рассмотрим далее особенности данных патологий. Гастрит – воспаление слизистой оболочки желудка.[3] Гастриты классифицируют по нескольким показателям – по типу, локализации воспалительного процесса, этиологическому фактору, эндоскопической картине, морфологическим изменениям слизистой оболочки желудка [4]. Этиологическая классификация гастритов, предложенная экспертами при создании Киотского консенсуса от 2015 г., приводится на рисунке 3 [5].

Рисунок 3 – Этиологическая классификация гастритов

С.И. Рапопорт предполагает, что различают две основные формы гастрита – острый и хронический. Как правило, отдельно рассматривают алкогольный гастрит [6].
Острый гастрит – острое воспаление СОЖ, вызванное непродолжительным действием относительно сильных раздражителей, например, употребление недоброкачественной пищи, приём некоторых лекарств и т.д.
В зависимости от характера повреждения СОЖ и особенностей клинической картины различают катаральный, фибринозный, коррозивный и флегмонозный гастриты (таблица 1):

Весь текст будет доступен после покупки

1. Хрящев В.В., Ганин А.Н., Лебедев А.А., Степанова О.А., Кашин С.В., Куваев Р.О.РАЗРАБОТКА И АНАЛИЗ АЛГОРИТМА ДЕТЕКТИРОВАНИЯ ПАТОЛОГИЙ НА ЭНДОСКОПИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЯХ ЖЕЛУДКА НА ОСНОВЕ СВЕРТОЧНОЙ НЕЙРОННОЙ СЕТИ Цифровая обработка сигналов. 2018. № 3. С. 70-75.
2. Врач-гастроэнтеролог Желудок https://medcentr-sochi.ru/gastroehnterologiya/zheludok.html (дата обращения: 01.05.2023)
3. Переверзева, Е. В.Симптоматология, диагностика, принципы лечения и профилактики гастритов, язв желудка и двенадцатиперстной кишки, синдрома раздраженного кишечника : учебно-методическое пособие / Е. В. Переверзева, В. И. Мельничук. – Минск :БГМУ, 2019. – 23 с.
4. Семенова Е.В., Тюменцева В.Р., Степанова И.Ю., Павлидин В.Г., Василенко С.П., Степанова А.А. Эндоскопический диагноз и цитологическая диагностика предопухолевых заболеваний желудка // Современные проблемы науки и образования. – 2019. – № 4. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=29037 (дата обращения: 01.05.2023).
5. Sugano K., Tack J., Kuipers E.J., Graham D.Y., El-Omar E.M., Miura S. et al. Kyoto global consensus report on Helicobacter pylori gastritis. Gut. 2015;64(9):1353–1367. https://doi.org/10.1136/gutjnl-2015-309252
6. Рапопорт, С.И.Гастриты : пособие для врачей / С. И. Рапопорт ; М-во здравоохранения и социального развития РФ, Московская мед. акад. им. И. М. Сеченова. - Москва : Медпрактика-М, 2010. - 19, [1] с.
7. Чамсутдинов Н.У. Хронический гастрит. Лекция для студентов медицинских вузов и врачей. – Махачкала: ДГМА, 2001 – 28 с.
8. Жакипбеков К.С., Датхаев У.М., Юн О.М., Тулемисов С.К. Заболеваемость желудочно-кишечного тракта: история, лекарственная терапия и современное состояние // Вестник КазНМУ. 2017. №4. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/zabolevaemost-zheludochno-kishechnogo-trakta-istoriya-lekarstvennaya-terapiya-i-sovremennoe-sostoyanie (дата обращения: 01.05.2023).
9. Рустамов М. Н. Дифференциальная диагностика и дифференцированная терапия хронического гастрита. регуляторы секреторной функции желудка https://www.bsmu.by/downloads/kafedri/k_3_vbol/2022-1/intern/gastro/dif2.pdf (дата обращения: 01.05.2023)
10. Дорофеев Г.И. Гастродуоденальные заболевания в молодом возрасте / Г.И. Дорофеев, В.М. Успенский. – М.: Медицина, 1984. – 160 с

Весь текст будет доступен после покупки