Новый метод, разработанный с участием ученых из МИФИ, позволит повысить качество диагностики гематологических заболеваний

Задача анализа клеток крови актуальна при диагностике множества заболеваний. Особую сложность вызывает классификация клеток крови при гематологических заболеваниях, когда в периферической крови наряду с типичными белыми клетками крови появляются атипичные клетки и незрелые формы клеток (бластные клетки, промиелоциты, миелоциты и др.).

В клинико-диагностических лабораториях широко используются высокотехнологичные гематологические анализаторы. Современные анализаторы типа 5Diff способны измерять более 32 характеристик крови, включая дифференциальный подсчет пяти основных типов клеток: лимфоцитов, моноцитов, нейтрофилов, базофилов, эозинофилов. Но этого недостаточно в случае опухолевых заболеваний системы крови (лейкоз, лимфома и др.). В подобных случаях производится микроскопическое исследование мазков крови, в котором исследуется процентный состав клеток крови разных стадий зрелости.

Выполнение таких анализов трудоемко и требует высокой квалификации врача, а результирующая оценка подвержена влиянию субъективных факторов. Ввиду необходимости повышения объективизации анализа и уменьшения его трудоемкости ученые кафедр «Компьютерные медицинские системы», «Высшая математика» НИЯУ МИФИ совместно с коллегами РОНЦ им. Н.Н. Блохина и Институтом повышения квалификации (ИПК) ФМБА России разработали новый метод диагностики острых лейкозов на базе вейвлет-анализа (для справки: вэйвле́т — математическая функция, позволяющая анализировать различные частотные компоненты данных) для классификации структуры хроматина.

Специфической особенностью предложенного метода является использование информативных признаков структуры хроматина ядер клеток, характерных для острых лейкозов.

При микроскопическом исследовании врачом принято структуру хроматина описывать качественным признаком, по шкале – «нежный» - «грубый». Целью этого исследования являлось определение возможностей применения вейвлет-анализа для количественного описания признаков, соответствующих шкале «грубость хроматина».

В качестве исходных данных для исследования были использованы цифровые микроскопические изображения мазков крови разных пациентов с различной патологией. Образы были сформированы с использованием микроскопа с 100-кратным увеличением объектива. Для оценки грубости хроматина сфотографированные клетки крови были предоставлены медицинским экспертам.

Полученные изображения подвергались цифровой обработке: на первом этапе выполнялась сегментация изображений, в результате которой выделялась область ядра клеток. На втором этапе для выделенной области ядра выполнялся расчет вейвлет-признаков. При этом для их расчета применялось представление изображения ядра в различных цветовых компонентах для разных цветовых моделей.

На третьем этапе выполнялся поиск наиболее информативных вейвлет-признаков с последующей классификацией клеток крови.

В итоге анализа по экспериментальным данным была определена пара признаков с минимальной ошибкой классификации.

Проведенное предварительное исследование показывает, что использование вейвлет-признаков может повысить эффективность классификации атипичных и незрелых форм клеток, что в конечном итоге обеспечит повышение качества диагностики гематологических заболеваний.