Medyczna rejestracja obrazu wideo

Część II: Kimografia

Przykładowe obrazy diagnostyczne

Autor: mgr Marzena Zacirka, dr inż. Marcin Just, dr inż. Michał Tyc (DiagNova Technologies)

Kimografia, czyli obrazowanie pracy fałdów głosowych wykorzystujące rejestrowanie ich zwarć i rozwarć w przedziale czasu, w dowolnie wybranym przekroju poprzecznym fałdów głosowych, pozwala na dokonanie pełnej, dokładnej analizy pracy fałdów głosowych, także rozpoznanie niedomykalności fałdów wraz z określeniem miejsca jej występowania.

W celu uzyskania naprawdę wartościowych obrazów kimograficznych, niezbędne jest nie tylko użycie odpowiedniej kamery, ale także specjalistycznego oprogramowania, które umożliwi proste i skuteczne wykonanie analizy kimograficznej, ułatwiając postawienie jednoznacznej diagnozy, oraz nie będzie wrażliwe na nieuniknione odstępstwa nagrania od ideału. Rejestracja obrazu techniką wideostroboskopową wymaga także doświadczenia w posługiwaniu się sprzętem: utrzymania stałej widoczności fałdów głosowych, w miarę stabilnego obrazu oraz odpowiednio dobranych momentów zbierania klatek w stosunku do częstotliwości drgań fałdów głosowych, jednakże wykonanie idealnego nagrania jest praktycznie niemożliwe.

Pierwszym podstawowym krokiem rozpoczynającym analizę kimograficzną, zaraz po nagraniu wideostroboskopowym, jest wybór fragmentów, które mogą być poddane analizie. Ten krok pozwala na niezaśmiecanie obrazu analizy niepotrzebnymi fragmentami – często zdarza się, że znajdująca się w krtani struktura inna niż fałdy głosowe chwilowo je zasłania. Często również na nagraniu występują fragmenty zupełnie nieistotne dla analizy, takie jak chwila wkładania endoskopu do jamy ustnej pacjenta. Oczywistym jest, że próba wykonywania analizy kimograficznej na takich fragmentach sprawi, iż jej obraz będzie zupełnie nieczytelny. Podczas badania trudno jest całkowicie uniknąć nagrywania niepotrzebnych fragmentów, dlatego niezbędna jest możliwość przycinania nagrań w programie. Wybór najlepszego fragmentu nagrania pozwala uzyskać dokładniejszą, bardziej czytelną analizę pracy fałdów głosowych.

Drugim krokiem analizy, mającym bardzo duży wpływ na jej jakość, jest kadrowanie nagrania, które doskonale eliminuje niestabilność obrazu w nagraniu wideostroboskopowym, wynikającą z nieuniknionych ruchów końcówki endoskopu względem krtani pacjenta – wykonanie badania w ten sposób, aby na całym nagraniu wideo obraz fałdów głosowych pozostawał dokładnie w tym samym miejscu na ekranie, jest praktycznie niemożliwe.

Przykładowe obrazy kimograficzne, które pokazują zasadniczą różnicę czytelności pomiędzy przekrojem kimograficznym uzyskanym z całego nagrania (łącznie z fragmentami nienadającymi się do analizy) bez kadrowania, a przekrojem uzyskanym z wybranych fragmentów po wykadrowaniu pokazane są poniżej (rys. 1) i wyraźnie ilustrują kluczowe znaczenie funkcji wyboru fragmentów oraz kadrowania dostępnych w programie DiagnoScope Specjalista.


Rys. 1. Porównanie obrazów wynikowych analizy kimograficznej pomiędzy obrazami ze standardowego oprogramowania (po lewej) a obrazami uzyskanymi z programu DiagnoScope Specjalista (po prawej)

Bardzo istotną funkcją jest usuwanie wahań jasności, które są bardzo charakterystyczne dla nagrania wykonywanego przy oświetleniu stroboskopowym. Wahania te widoczne są na przebiegach czasowych pracy fałdów głosowych w postaci poziomych pasów na obrazie. Ten efekt jest bardzo trudny do ominięcia podczas nagrywania materiału, a jednocześnie znacznie utrudnia analizę pracy fałdów głosowych i wystawienie prawidłowej diagnozy. Z tego powodu właśnie w programie znalazła się funkcja usuwająca wahania jasności, która pozwala na ujednolicenie jasności obrazu, co daje znakomite rezultaty. Poniżej (rys. 2) znajdują się przykładowe obrazy ilustrujące działanie funkcji ujednolicania obrazu otrzymane przy wykorzystaniu programu DiagnoScope Specjalista.


W programie DiagnoScope Specjalista po zakończeniu analizy kimograficznej, po zakończeniu wycinania, kadrowania oraz ujednolicania obrazu, możliwe jest również zapisywanie dwóch rodzajów filmów. Pierwszym rodzajem jest wykadrowany film. Film ten złożony jest z wykadrowanych klatek przedstawiających fały głosowe. Zaletą tego filmu względem oryginalnego nagrania jest bardzo dobra widoczność fałdów głosowych, ponieważ przy prawidłowym kadrowaniu w takim filmie fałdy zajmują cały ekran i utrzymują na nim stałą pozycję.


Rys. 3. Po prawej stronie przekroje czasowe pracy fałdów głosowych; po lewej stronie odpowiadające im wykadrowane filmy (powyżej bez linii wskaźnika, poniżej zapamiętany z linią wskaźnika)

Drugim rodzajem filmu, jaki można zapisać, jest tak zwany film zbiorczy. Ten film jest szczególnie użyteczny, ponieważ zawiera przebieg pracy fałdów głosowych na całej ich długości. Po lewej stronie znajduje się wykadrowana klatka z linią wskaźnika pokazująca analizowane miejsce przekroju fałdów. Z prawej strony widoczny jest przekrój kimograficzny w miejscu wskazanym po lewej. Cały film składa się z kolejnych przekrojów kimograficznych, których miejsca są wskazywane na odpowiadających im wykadrowanych klatkach. Zapisanie takiego filmu pozwala na dogodne oglądanie przebiegu pracy fałdów w wybranym miejscu również przy późniejszym przeglądaniu raportów archiwalnych, a nie tylko podczas przeprowadzania analizy. Przykładowe tego typu filmy pokazane są poniżej (rys. 4).


Rys. 4. Przykładowe filmy zbiorcze zawierające przekroje kimograficzne w przekrojach fałdów głosowych na całej ich długości

Analiza pracy fałdów głosowych pozwala precyzyjnie zdiagnozować takie schorzenia jak niedomykalność fałdów głosowych, czy nierówną pracę fałdów (asymetrię), w tym również określić dokładnie miejsca występowania na fałdach głosowych niedomykalności. Ze względu na łatwość w dokumentacji oraz ilość informacji jakie zawiera obraz kimograficzny, kimografia może również być wykorzystywana w celach rehabilitacyjnych głosu do oceny efektów rehabilitacji. W związku z tym, analiza kimograficzna może być szczególnie użyteczna w badaniu osób, które w wykonywanym zawodzie intensywnie pracują głosem, takich jak śpiewacy i nauczyciele.

Poniższe przykłady przedstawiają przekroje kimograficzne pracy fałdów głosowych uzyskane z nagrania wideostroboskopowego oraz odpowiadające im obrazy fałdów z zaznaczonymi miejscami przekroju.


Rys. 5. Po lewej: przekroje kimograficzne; po prawej:odpowiadające im miejsca na fałdach głosowych zaznaczone na wykadrowanych klatkach (z przykładowymi filmami)

Analiza kimograficzna powyższych przykładowych nagrań pozwala stwierdzić, iż ruch fałdów głosowych pacjenta jest silnie niesymetryczny (zwłaszcza fala śluzówkowa). Fałd prawy w porównaniu z fałdem lewym rozwiera się w czasie dłuższym, natomiast zwiera się w czasie krótszym. Można również zauważyć, że czas do pełnego rozwarcia fałdu lewego oraz czas do pełnego zwarcia fałdu prawego są sobie równe lub zbliżone. Z rys. 5, który ukazuje pracę fałdów w przekroju poprzecznym u dołu fałdów (rys. 5 część górna), można wywnioskować, iż w tym miejscu występuje niedomykalność fałdów głosowych, ponieważ wyraźnie na całym przedziale czasowym nie występuje ani jedno pełne zwarcie.

Na przykładowych obrazach powyżej, dzięki wykorzystaniu analizy kimograficznej, można szybko i łatwo zdiagnozować występowanie niedomykalności fałdów głosowych u pacjenta. Znacznik określający położenie na fałdach głosowych aktualnie oglądanego przekroju kimograficznego umożliwia precyzyjne określenie miejsca występowania zauważonej niedomykalności.

Zapraszamy do zapoznania się z ogólną instrukcją obsługi modułu kimografii w ofercie programu DiagnoScope Specjalista.