Зишко С.С., Сухинина А.В., Филиппович Ю.Н.
СТАНДАРТИЗАЦИЯ РАЗМЕТКИ ИЗОБРАЖЕНИЙ КАК ЭТАП РАДИОМИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ МРТ ПРИ ДИАГНОСТИКЕ САКРОИЛИИТА *
Аннотация:
в статье рассмотрены современные возможности радиомики в диагностике заболеваний сакроилиакальных сочленений. Проведён анализ литературы, описаны основные методы извлечения признаков и их клиническая значимость. Показано, что радиомика способствует ранней диагностике и мониторингу эффективности терапии.
Ключевые слова:
МРТ, сакроилиит, радиомика, разметка изображений, стандартизация, отёк костного мозга, межэкспертная согласованность, искусственный интеллект
ВВЕДЕНИЕ. В последние годы стандартизированная разметка зон отёка костного мозга (ОКМ) на МРТ крестцово-подвздошных суставов (КПС) становится ключевым этапом радиомических исследований и внедрения искусственного интеллекта (ИИ) в диагностику сакроилиита. Несмотря на существование международных критериев аннотирования, остаётся неясным, насколько количественные пороги интенсивности МР-сигнала могут повысить объективность и воспроизводимость разметки при выявлении патологических изменений. В настоящем исследовании впервые для отечественной практики предложена и апробирована методика ручной разметки ОКМ с использованием дополнительного количественного критерия, что позволило провести комплексную оценку межэкспертной согласованности и визуализировать результаты с помощью карты согласия.В ответ на эти вызовы Международная рабочая группа по изучению анкилозирующего спондилита (ASAS) разработала стандартизированные критерии выделения ОКМ, внедрение которых позволяет повысить объективность и согласованность разметки. Тем не менее, даже при использовании международных рекомендаций сохраняется необходимость в дополнительной стандартизации практических аспектов аннотирования.Настоящая работа посвящена разработке, обоснованию и практической реализации стандартизированной методики ручной разметки зон ОКМ на МРТ КПС. В статье подробно рассматриваются требования к исходным данным, протоколы выделения зон ОКМ.Гипотеза исследования состояла в том, что внедрение количественного порога интенсивности сигнала и унифицированных протоколов аннотирования повысит согласованность разметки и позволит выявлять наиболее воспроизводимые области патологических изменений на МРТ.Научная новизна исследования заключается в том, что впервые для отечественной практики была апробирована стандартизированная методика ручной разметки зон ОКМ на МРТ КПС с использованием дополнительного количественного порога интенсивности МР-сигнала. Показано, что даже при строгой стандартизации протоколов и применении количественных критериев уровень межэкспертной согласованности остаётся умеренным, что подчёркивает сложность и субъективность выделения зон патологии на МРТ при сакроилиите.МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫИсходные данные и требования к изображениямВ исследование были включены магнитно-резонансные томограммы, полученные на аппарате Philips Multiva с напряжённостью магнитного поля 1,5 Тл. Для разметки зон ОКМ на МРТ КПС исходными данными служат файлы в формате DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine), которые являются международным стандартом хранения и передачи медицинских изображений и метаданных. Применение формата DICOM обеспечивает сохранность полной информации о параметрах исследования, структуре данных и пациенте, что критически важно для стандартизации и последующего анализа в радиомических исследованиях [1].Для загрузки изображений в специализированные программные комплексы аннотирования (Roboflow) требуется предварительная конвертация DICOM-файлов в формат PNG. Такой подход обусловлен совместимостью PNG с большинством инструментов разметки и удобством визуализации. Конвертация выполняется с сохранением исходного разрешения и качества изображений, чтобы не терять диагностически значимую информацию.Ключевое значение для выявления ОКМ при активном сакроилиите имеют полукорональные последовательности в режиме Т2 STIR (Short Tau Inversion Recovery). Этот режим обладает наибольшей чувствительностью к воспалительным изменениям за счёт высокого контраста между жировой тканью и зонами ОКМ, что позволяет его надёжно визуализировать в субхондральных отделах подвздошных костей и/или крестца [2]. Согласно международным рекомендациям и современным исследованиям, именнорежим Т2 STIR считается стандартом для диагностики активного сакроилиита и формирования референсных датасетов для радиомических исследований [3].Стандартизация входных данных начинается с унификации МРТ-протокола исследования. Применение однородных параметров сканирования (тип томографа, последовательности, параметры TR/TE, толщины среза и др.) обеспечивает сопоставимость изображений между разными пациентами и исследовательскими центрами. Это позволяет минимизировать техническую вариабельность, повысить объективность диагностики и создать условия для формирования качественных обучающих и тестовых выборок для ИИ [4]. В методике подчёркивается, что только при соблюдении единого протокола возможно достижение высокой воспроизводимости и достоверности результатов радиомического анализа.Таким образом, для стандартизированной разметки ОКМ при активном сакроилиите используются исходные DICOM-изображения, конвертируемые в PNG, а обязательными последовательностями являются полукорональные проекции в режиме Т2 STIR. Строгое соблюдение однородных МРТ-протоколов является необходимым условием для объективной и воспроизводимой диагностики, а также для последующего использования данных в радиомических исследованиях и обучении моделей ИИ.Критерии и протоколы разметкиСтандартизация процесса ручной разметки зон ОКМ на МРТ КПС направлена на обеспечение высокой воспроизводимости, объективности и сопоставимости данных для клинической диагностики и радиомических исследований. В соответствии с методическими рекомендациями и международными стандартами (ASAS) [3,4], стандартизация включает следующие ключевые положения:1. Чёткое определение анатомических ориентировОсновой стандартизированной разметки является точная идентификация анатомических структур:Суставная щель определяется между крестцом и подвздошной костью на каждом срезе МРТ (Рисунок 1).Рисунок 1. «Суставная щель».Суставная щель служит главным ориентиром для локализации зон ОКМ.Субхондральные зоны – участки подвздошных костей и крестца, прилежащие к суставной щели [5].Рисунок 2. «Субхондральные зоны».Именно в этих областях наиболее часто выявляются воспалительные изменения при сакроилиите.2. Применение международных критериев ASAS для выделения зон ОКМВ процессе разметки строго соблюдаются международные критерии, разработанные международной группой ASAS и отражённые в методике:Локализация изменений: ОКМ должен располагаться в субхондральных отделах подвздошных костей и/или крестца [5].Сигнальные характеристики: в последовательности Т2 STIR зоны ОКМ проявляются как гиперинтенсивные (светлые) участки в субхонральных отделах, в последовательности Т1 те же зоны ОКМ должны быть визуализированы как гипоинтенсивные (тёмные) участки.Критерий последовательности: достоверным считается только тот ОКМ, который выявляется не менее чем на двух последовательных срезах [6].Такой подход минимизирует вероятность ложноположительных результатов, связанных с артефактами или физиологическими вариациями, и обеспечивает объективность выделения зон интереса.В настоящей методике, помимо критериев ASAS, для повышения объективности и воспроизводимости разметки дополнительно применяется количественный порог интенсивности МР-сигнала. Область считается относящейся к ОКМ, если её интенсивность на изображениях в Т2 STIR режиме составляет не менее 61% от максимального значения по шкале серого. К разметке допускаются только такие участки, которые одновременно соответствуют анатомическим критериям (субхондральная зона) и превышают указанный порог интенсивности (рисунок 3).Рисунок 3. «Схема шкалы градаций серого, представленная в виде окружности, с нанесением порога интенсивности сигнала (61% от максимума), соответствующего критерию выявления ОКМ на Т2 STIR».Такой подход позволяет минимизировать субъективность при выделении зон ОКМ, повысить межэкспертную согласованность и стандартизировать процесс аннотирования, что особенно важно для формирования обучающих датасетов и радиомических исследований.Данный количественный критерий не противоречит, а дополняет международные стандарты, делая разметку более воспроизводимой и пригодной для автоматизации.3. Практическая реализация в методике.В методических материалах представлены пошаговые инструкции по разметке, иллюстрированные примеры правильного выделения зон ОКМ. Такой формат способствует унификации подхода между разметчиками и формированию качественных датасетов для последующего анализа и обучения моделей ИИ.Таким образом, стандартизация ручной разметки при диагностике активного сакроилиита включает чёткое определение анатомических ориентиров и строгое следование международным критериям ASAS по выделению зон ОКМ, что обеспечивает высокое качество и воспроизводимость данных для клинической и научной работы.Пошаговая инструкцияПошаговая инструкция по разметке ОКМПодготовка данныхПолучите исходные МРТ-изображения в формате DICOM.Сконвертируйте изображения в формат PNG для загрузки в программное обеспечение аннотирования (например, Roboflow).Выбор последовательностиИспользуйте корональные последовательности Т2 STIR, так как они наиболее чувствительны к выявлению ОКМ.Определение анатомических ориентировНа каждом срезе определите суставную щель КПС.Выделите субхондральные зоны.Поиск зон ОКМНа Т2 STIR снимках найдите участки с гиперинтенсивным (светлым) сигналом, контактирующие с суставной щелью и гипоинтенсивные (тёмные) в режиме Т1 на тех же срезах.Убедитесь, что изменения локализованы именно в субхондральных отделах подвздошных костей и/или крестца.Проверка критерия последовательностиПодтвердите наличие ОКМ на двух и более последовательных срезах. Только такие изменения считаются достоверными признаками активного сакроилиита.Контурирование зон ОКМС помощью программного обеспечения аккуратно обведите выявленные зоны ОКМ на каждом последовательном срезе, где они визуализируются.Следите за тем, чтобы контур не выходил за пределы субхондральной области и не включал артефакты или сосуды.Фиксация и экспорт результатовСохраните и экспортируйте полученные маски (разметки) для последующего анализа и формирования датасета.Контроль качестваПроверьте корректность разметки, сравните с иллюстрированными примерами из методики.При необходимости организуйте коллективный разбор спорных случаев и повторную разметку.Разметка изображений. Эксперимент.Особенности эксперимента заключались в использовании однородных МРТ-протоколов, стандартизированных критериев разметки и привлечении шести независимых экспертов с опытом работы в области лучевой диагностики. Для каждого случая была проведена ручная разметка зон патологии с применением количественного порога интенсивности, что позволило минимизировать субъективность аннотирования.Статистический анализ. Использование Fleiss’ Kappa для количественной оценки согласованности между несколькими разметчиками является признанным стандартом в медицинских исследованиях, связанных с анализом изображений [7]. В частности, недавние публикации подчёркивают, что даже при стандартизации протоколов аннотирования и использовании обученных специалистов уровень согласия редко достигает "почти идеального" (almost perfect), особенно при разметке сложных или малых по размеру патологических изменений [7]. Для оценки межэкспертной согласованности разметки использовался МРТ-срез КПС (рис. 4). Данное изображение было независимо аннотировано шестнадцатью экспертами с целью выделения зон ОКМ.Рисунок 4. «МРТ-срез КПС».Статистическая обработка данных осуществлялась с использованием программного обеспечения Python версии 3.12 и специализированного статистического пакета statsmodels (версия 0.14.0). Для количественной оценки межэкспертной согласованности разметки зон ОКМ на МРТ КПС был рассчитан коэффициент Fleiss’ Kappa, предназначенный для анализа согласия между тремя и более независимыми разметчиками при категоризации объектов. Расчёт коэффициента Fleiss’ Kappa выполнялся по стандартной формуле:
Номер журнала Вестник науки №6 (87) том 3
Ссылка для цитирования:
Зишко С.С., Сухинина А.В., Филиппович Ю.Н. СТАНДАРТИЗАЦИЯ РАЗМЕТКИ ИЗОБРАЖЕНИЙ КАК ЭТАП РАДИОМИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ МРТ ПРИ ДИАГНОСТИКЕ САКРОИЛИИТА // Вестник науки №6 (87) том 3. С. 2200 - 2214. 2025 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/24479 (дата обращения: 14.02.2026 г.)
Вестник науки © 2025. 16+