Статистическое оценивание значимости клинических факторов

Резюме: Актуальность исследования обусловлена разработкой критериев межгруппового несоответствия для двузначных факторов на основе сравнения частот и дисперсий реализации регистрируемых значений. Метод базируется на использовании критерия Стьюдента для принятия решения о несоответствии частот и критерия Фишера для принятия решения о несоответствии дисперсий. Проведенный анализ показал, что критерии Стьюдента и Фишера не являются эквивалентными. В этих условиях синтезирован комплексный критерий, представляющий собой дизъюнкцию решений о несоответствии по критериям Стьюдента и Фишера. Продемонстрирована возможность проведения анализа несоответствия в рамках стандартного Excel без привлечения дополнительных

статистических пакетов. Дополнительно синтезированы критерии межгруппового несоответствия для двузначных факторов на основе сравнения частот и дисперсий реализации регистрируемых значений. Решение о несоответствии частот принимается по критерию Стьюдента, а решение о несоответствии дисперсий – по критерию Фишера. Проведенный анализ показал, что критерии Стьюдента и Фишера не являются эквивалентными. В этих условиях синтезирован комплексный критерий, представляющий собой дизъюнкцию решений о несоответствии по критериям Стьюдента и Фишера. Продемонстрирована возможность проведения анализа несоответствия в рамках стандартного Excel без привлечения дополнительных статистических пакетов.

Ключевые слова: клинические факторы, значимость, транскатетерное протезирование, аортальный клапан, регрессионный анализ, линейная аппроксимация, экспериментальная группа, контрольная группа, межгрупповое несоответствие, двузначный фактор, частота, дисперсия, критерий Стьюдента, критерий Фишера, дизъюнкция.

Bayandin N., Vasiliev K., Moiseev A.

Statistical estimation of clinical factors significance 

Summary: Proposed the posterior method for investigation of clinical factors influence on results of aortal valve transcateter’s implantation. This influence was studied in two aspects: as influence on postoperative pressure drop and as influence on drop dispersion. For significance estimation of clinical factors influence statistical analysis was used which based on linear approximation of drop dependence from these factors. On investigation results were determined most significant factors both for pressure drop and drop dispersion. Additionally were developed some criteria of intergroup mismatch for two-valued factors basing on average and dispersion comparison for factor values. Decision about average mismatch based on Student criterion and about dispersion mismatch on Fisher criterion. Performed analysis shows their non – equivalence. In this situation was created complex criterion which represents decisions disjunction for Students and Fisher criteria. It was demonstrated the possibility for mismatch analysis using standard Excel without application additional statistical tool.

Keywords: clinical factors, significance, transcatheter’s implantation, aortic valve, regression analysis, linear approximation, experimental group, control group, intergroup mismatch, two – valued factor, binomial distribution, frequency, dispersion, Student’s criterion, Fisher criterion, disjunction.

Кириллова С.В., Хамад Ю.А., Курако М.А., Симонов К.В.

 Обнаружение опухоли мозга на основе МРТ с применением метода нечеткой кластеризации С-средних

Резюме: Выявление границ объектов интереса является одним из важнейших элементов обработки медицинских изображений. Это становится диагностической методикой, широко применяемой врачами для постановки диагноза. Но точно определить границы на медицинском изображении достаточно трудно. Основная цель этого исследования – предложить методы способные улучшать, выявлять особенности и получать лучшие характеристики медицинских изображений, которые будут способствовать правильной диагностике заболевания. Для решения этой проблемы, в настоящей статье, предлагается новая технология определения границ на изображениях с помощью преобразования фазового растяжения (PST), основанная на алгоритме выявления границ Кэнни. Представленный метод эффективен при обнаружении границ на медицинских изображениях. Результаты показывают, что для таких изображений точность предлагаемого метода превосходит точность обычных методов обнаружения границ.

Ключевые слова: детектор границ, метод фазового растяжения (PST), методика улучшения контрастности (BCET), метод Кэнни, предобработка, медицинское изображение.

S.V. Kirillova, Y.A. Hamad1, M.A. Kurako, K.V. Simonov

Computational technologies of the Medical image processing

 Summary: Edge detection is one of the most important elements in medical image processing and become a diagnostic technique largely applied for the determination of doctor’s diagnosis. But it is difficult for detecting the medical image borders accurately. The main goal of this study is to improve, detect features and gain better characteristics of medical images for a right diagnosis. We propose a Phase Stretch Transform (PST) new medical image edge-detection technique based on canny edge detection algorithm to solve this problem. The present method has been efficient in detecting borders of medical images. The results indicate the accuracy of the proposed edge-detection method is superior to that of conventional edge-detection methods for medical image.

Keywords: Edge-detection, Phase Stretch Transform (PST), balance contrast enhancement technique (BCET), Canny Filter, Pre-processing, medical image

Зотин А.Г., Хамад Ю.А., Кириллова С.В., Курако М.А., Симонов К.В.

Вычислительная методика обработки медицинских изображений: выделение границ

Резюме: В настоящее время обработка медицинских изображений является наиболее сложной и развивающейся областью. При этом выявление границ объектов интереса на снимках МРТ является одним из наиболее важных элементов этой области. В настоящей статье предлагается методика обнаружения границ опухоли головного мозга по МРТ пациента. Эта методика включает несколько этапов: во-первых – удаления шума, а затем улучшение медицинского изображения с использованием метода улучшения контрастности (Balance Contrast Enhancement Technique, BCET), во-вторых – сегментация изображения с использованием метода нечеткой кластеризации С-средних (Fuzzy c-Means, FCM), и наконец, в-третьих, применение детектора Кэнни для выявления тонких границ. Для экспериментального исследования использованы изображения, содержащие опухоли головного мозга, которые характеризовались разным особенностями: расположением, типом патологии, формой, размером и плотностью, а также размером площади пораженной ткани около опухолевого пространства. Обнаружение и выделение опухоли на снимках МРТ головного мозга осуществлялось с использованием программного обеспечения MATLAB. Результат исследований экспериментального материала с использованием предлагаемой методики демонстрирует достаточно хорошую устойчивость к шуму. Кроме того, было обнаружено, что повышение точности решения задач геометрического анализа и сегментации, в некоторых случаях опухолевой патологии, на 10-15% лучше, чем соответствующие оценки экспертов.

Ключевые слова: детектор границ, медианный фильтр, метод нечеткой кластеризации С-средних (FCM), методика улучшения контрастности (BCET), детектор границ Кэнни, медицинское изображение.

A.Г. Zotin, Y.A. Hamad, S.V. Kirillova, M.A. Kurako, K.V. Simonov

MRI Brain ’s Tumor Edge Detection Based on Fuzzy C-Means 

Summary: Medical image processing is the most challenging and emerging field nowadays. Edge detection of MRI images is one of the most important elements of this field. This paper describes the proposed strategy to detect the edges of brain tumor from patient’s MRI scan images of the brain. This method incorporates with some noise removal functions, followed by improvement features and gain better characteristics of medical images for a right diagnosis using BCET. The result of second stage is subjected to image segmentation by using Fuzzy c-Means (FCM) clustering method. Finally, Canny edge detection method is applied to detect the fine edges. For the experimental study we used images containing brain tumors that were characterized by different location, type of pathology, shape, size and density, as well as the size of the area of the affected tissue near the tumor space. Detection and extraction of tumor from MRI scan images of the brain is done by using MATLAB software. The result of studies of the experimental material with usage of the proposed methodology demonstrates some resistivity to a noise. Also, an increase in the accuracy of solving the problems of geometric analysis and segmentation, in some cases of tumor pathology, was found to be up to 10-15% better relative to the corresponding expert estimates.

Keywords: Edge detection; median filter; fuzzy C means (FCM); Balance Contrast Enhancement Technique (BCET); Canny operator; medical imaging.

Медико-биологические науки Минина Е.Н., Ластовецкий А.Г.

Фазометрия ЭКГ сигнала как стратегия оптимизации первичной медико-социальной помощи

Резюме: Прогноз, полученный с помощью фазометрии, характеризует тенденцию развития процессов в системе сердечной деятельности, которые получены путем обработки данных в реальном масштабе времени. При анализе фазовых графических иллюстраций в пространстве сердечной деятельности, «порождаются» новые признаки, которые не диагностируются другими способами. Фазометрические показатели ЭКГ сигнала распознают системные реакции, визуально отображают на фазовой графической иллюстрации и позволяют оценивать качество приспособительных процессов. Доклинические изменения сердечной деятельности в виде регистрации единичных экстрасистол и других элементов-отклонений от физиологических показателей как элемент скрининг-исследований позволяют расширить диапазон предупредительных мероприятий и оптимизировать первичную медико-социальную помощь.

Ключевые слова: фазометрия, ЭКГ сигнал, превентивная помощь

E.N. Minina, A.G. Lastovetsky

Phasometry of ecg signal as a strategy of primary medical-social assistance’s optimization

Summary: The prediction obtained with the help of phaseometry characterizes the tendency of the development of processes in the system, and not the values of numerical indicators that are obtained by processing data in real time. When analyzing of phase graphic illustrations in the states of cardiac activity’s space , new signs are generated, which are not duplicated by other methods of analysis but complement each other. The phasometric parameters of the ECG signal recognize system reactions, visually display in the phase graphic illustration and allow to predict the quality of adaptive processes. Timely registration of deviations from physiological functioning within the framework of preclinical screening studies allows to expand the range of preventive measures and optimize primary medical and social assistance.

Keywords: phaseometry, ECG signal, preventive care

Медовый В.С., Соколинский Б.З., Пятницкий А.М., Волков Г.Д., Медведевских А.В.

Сканирующие микроскопы создали цифровое поколение медицинских методик анализов. Аналитический обзор

Резюме: Сканирующие микроскопы (СМ), способные автоматически создавать представительные цифровые копии анализируемых препаратов, становятся важным элементом современной лаборатории, позволяющим выполнять визуальный анализ на ранее недоступном уровне эффективности. Преимущества анализа цифровых копий препаратов связаны также с возможностью применения разнообразного арсенала современных информационных технологий, таких как базы данных, удаленный доступ, картирование, автоматическое распознавание и др. В статье рассмотрены возможности современных СМ, области и проблемы их применения в медицинской лаборатории.

Ключевые слова: Микроскопия, сканирующий микроскоп, сканер, виртуальный слайд, телемедицина, картирование, гистология, цитология, нейронные сети, цифровой двойник

V. Medovy, B. Sokolinskiy, A. Paytnitskiy, G. Volkov, A. Medvedevskih

Scanning microscopes have created digital generation of medical analyses techniques . Analytical review

Summary: Scanning microscopes (SM) capable of automatically establish representative digital copies of the analyzed specimens are becoming an important element of modern laboratories enabling to perform visual analysis to a previously inaccessible level of efficiency. Advantages of digital copies of specimens are also linked with the possibility of a diverse arsenal of modern information technologies, such as databases, remote access, mapping, automatic recognition, etc. The article examines the possibilities of modern SM, areas and issues of their use in medical laboratories.

Keywords: microscopy, scanning microscope, scanner, virtual slide, telemedicine, mapping, histology, cytology, neural networks, digital double

Праскурничий Е.А., Морозкина И.В., Никитинская В.В.

Характеристика гемодинамического профиля у диспетчеров управления воздушным движением в период профессиональной деятельности

Резюме: Рассмотрены вопросы сердечно-сосудистой заболеваемости у авиационного персонала в гражданской авиации, которая является ведущий причиной признания негодности к труду среди диспетчеров управления воздушным движением. Особенностью труда данной профессиональной группы является высокий уровень нервно эмоционального напряжения, сложность аэронавигационной обстановки и большая моральная и юридическая ответственность. Подобные условия выступают в качестве внешних причин для развития артериальной гипертензии. Целью исследования явилось изучение особенностей гемодинамического профиля у диспетчеров управления воздушным движением во время осуществления профессиональной деятельности в сравнении с группой сравнения (специалисты информационной безопасности). У диспетчеров управления воздушным движением в сравнении со специалистами информационной безопасности выявлены повышенные среднесуточные показатели АД (по данным СМАД), преобладание симпатического отдела вегетативной нервной системы (по данным ЭКГ, тест Люшера) в период рабочей смены. Это способствует формированию сердечно- сосудистой патологии у представителей данной группы, требует более углубленного обследования и разработки мер профилактики заболеваемости.

Ключевые слова: сердечно- сосудистая заболеваемость, диспетчера управления воздушным движением, артериальная гипертензия, стресс, СМАД

E.A. Praskurnichiy, I.V. Morozkina, V.V. Nikitinskaya

Characteristics of the hemodynamic profile for air traffic controllers in the period of professional activity

Summary: The article deals with the issues of cardiovascular diseases in aviation personnel in civil aviation. Cardiovascular diseases are the main cause unfitness for work among air traffic controllers. The peculiarity of the work of this professional group is the high level of nervous and emotional stress, the complexity of the aeronautical situation and great moral and legal responsibility. Such conditions act as external causes for the development of hypertension. The aim of the study was to study the characteristics of the hemodynamic profile of air traffic controllers during the implementation of professional activities in comparison with the control group (information security specialists). In comparison with information security specialists, air traffic controllers have increased average e daily parameters of blood pressure (according to the 24 hour ABPM), the prevalence of sympathetic regulation of the autonomic nervous system (according to ECG, Lucher test) during the work shift, which can contribute to the formation of cardiovascular disease in this group, requires a more in-depth examination and development of preventive measures.

Keywords: cardiovascular diseases, hypertension,. air traffic controllers, stress, 24 hour ABPM