ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объект исследования - послойные рентгеновские КТ-изображе- ния, преимущественно головы человека, а также данные, получаемые при ЭЭГ, РЭГ, ЯМР и т. д. Для создания БИС были решены следующие проблемы: структурная систематизация массивов обрабатываемых объектов (и их сечений) по принципам вложенности, технологической операции обработки, принадлежности той или иной структурной составляющей, координатной привязки и др.; разработка классификационных идентификационных характеристик объектов; разработка технологии создания объектов и методики работы с созданными объектами; подготовка сечений (включая решение проблемы допустимой точности представления формы, в том числе высокочастотной модуляции контурной кривой); генерация единичных объектов: трубчатых; шаровидно-овоидных; сложных разветвляющихся.

Разработаны методы генерации составных объектов, работы с объектами (произвольные сечения, виды, трансформация трехмерной модели), достраивание несуществующих в исходном материале анатомических структур.

Разработана СУБД, которая включает следующие массивы: исходные сечения (с указанием прошлого и принятого в настоящей системе идентификаторов); подготовленные сечения; единичные объекты; составные объекты. Определены методологические основы формирования медико-биологической информационно-графической системы, массовой генерации объектов и наполнение СУБД БИС, разработка программной оболочки (интерфейса пользователя), автоматизации распознавания геометрического образа контура сечения, моделирования трехмерных объектов сложной формы с применением в качестве исходных растры с нечеткими контурами [8,9,12]. Задача построения модели состоит из 3 этапов, каждый из них подготавливает исходный материал для последующего: подготовка сечений; импорт и расположение сечений; формирование каркаса. Исходные данные подготовлены в графическом формате и представляют собой сечения головного мозга.

Данные изображения хранятся в виде битового изображения и представляют собой массив данных, которые содержат информацию о каждой точке изображения (местоположение, цвет точки). Для работы в графических моделирующих пакетах необходимо подготовить векторное изображение, содержащее информацию в виде кривых, проходящих через определенные точки. Данный формат позволяет проводить увеличение изображения без искажений, передавать ход кривых, в то время битовое графическое изображение будет с увеличением содержать видимые зерна, из которых состояло изображение. Для получения или преобразования из битового изображения векторного используется программа Stream Line 4.0 из пакета графических программ фирмы Adobe. Программа позволяет получить векторное изображение с использованием широкого круга инструментов, суть которых сводится к заданию точности преобразования и типа линий, которые будут использованы для хранения получившегося изображения - кривые (curves) и линии (lines). Дальнейшая работа с получившимися сечениями возможна с использованием нескольких путей. Во-первых, возможно использование стандартных средств 3D Studio Мах, таких как лофтинг и выдавливание. Во-вторых, - использование внешних Функций, сторонних производителей. Использование первого варианта возможно для специально подготовленных сечений, так как важным условием является количество вершин, из которых состоит Каждое из сечений. Построение заключается в соединение вершин с одинаковыми порядковыми номерами, каркасными линиями и формирование сложной фигуры из множества параллелепипедов. Предоставляемый вариант в виду своего очевидного ограничения не позволяет построить фигуру, где каждое из сечений обладает индивидуальным количеством вершин. Хотя возможно сведение к стандартному методу посредством добавления добавочных вершин, но такой подход означает только увеличение затрачиваемого времени на разработку модели. Другой вариант заключается в применении внешних модулей, которые представляют собой дополнительные функции для 3D Studio Мах, называемые «плагины».

Для подготовки каркаса, позволяющего производить преобразование с помощью модуля Surface служит операция Cross Section, которая необходима для построения cross-сплайнов. NURBS-поверхности, описываемые математическими выражениями - неоднородными рациональными В-сплайнами (Non-Uniform Rational B-Splines), стали стандартным конструкционным материалом при создании объектов сложной формы при проектировании и трехмерном моделировании. Они особенно удобны для моделирования поверхностей со сложными направляющими и образующими кривыми и легко поддаются модификации в интерактивном режиме. В результате анализа граничных кривых, получаемых в горизонтальных сечениях объектов, была показана целесообразность использования NURBS-поверхностей для построения объемных изображений анатомических структур. Поверхностное моделирование с использованием многоугольных ячеек (polygonal meshes) или кусков (patches) в сравнении с NURBS- поверхностями имеют существенные недостатки: используя многоугольники, трудно создать сложные кривые поверхности; для того, чтобы получить гладко искривленную поверхность при визуализации (Rendering), необходимо иметь большое количество малых граней. Из существующих 2 видов NURBS поверхностей (точечных (Point Surface), с точками контроля, строго лежащими на кривых, и СѴ-поверхностей с управляющими вершинами, не обязательно лежащими на кривых) для построения выбирается второй вид СѴ-поверхностей. Известную сложность представляет моделирование геометрической формы типового объекта-представителя как элемента БИС с разветвляющейся структурой. Ожидаемые в дальнейшем результаты: будет разработан и адаптирован к конкретным условиям онкологического диспансера комплекс компьютерных программ, позволяющий переводить серии послойных рентгеновских КТ-изображений головы в электронную числовую таблицу с последующим математическим анализом данной таблицы - распознающей базы данных (РБД). Кроме того, посредством РБД может быть интегрирована и проанализирована дополнительная информация, касающаяся функциональных особенностей ЦНС, а также полученная с помощью специальных методов обследования (физи- кальные исследования, электроэнцефалография, РЭГ, ЯМР и пр.).

Практическое применение: разработанный комплекс компьютерных программ может быть включен в программное обеспечение компьютерных томографов, что позволит увеличить диагностические возможности данного метода исследования. Среди первоочередных этапов развития методологии БИС намечается разработка методов рентгеновской диагностики патологических процессов на основе принципов числовой томографии, включающих комплекс компьютерных программ, позволяющих переводить серии послойных рентгеновских КТ-изображений головы и других частей тела человека, что может иметь позитивные последствия в осуществлении углубленных исследований в области нейрофизиологии, нейроинформатики, нейрохирургии, нейробиологии процессов сознания, психологии, психиатрии и экологии. Предполагается разработать новые и усовершенствовать уже известные методы внесения в трехмерное изображение дополнительной графической информации с возможностью последующего отображения ее и сохранения в двухмерных срезах, создать метод внесения в электронную таблицу произвольной числовой информации, соответствующей патологоанатомическим отклонениям от нормы (воспалительные процессы, новообразования и прочие особенности организма конкретного пациента), разработать принципы внесения дополнительной, в том числе нечисловой, информации в исходные электронные таблицы, соответствующие патологоанатомическим отклонениям с учетом возможных инвариантов нормы (индивидуальных особенностей развития организма пациента), разработать методы интегрированного дескриптивного анализа внесенной в электронные таблицы основной и дополнительной информации, соответствующей как анатомическим вариантам нормы, так и патологическим проявлениям заболеваний, продолжить разработку метода экспертных оценок для балльной градации полученных данных, а также результатов компьютерной томографии, биотелеметрии, термографии, электроэнцефалографии, рентгеновской энцефалографии, ядерного магнитного резонанса, тепловизионных исследований и пр. Продолжающийся проект исследований для создания биоинформаци- онной системы, описывающей организм человека с любой доступной на данный момент степенью точности, является оригинальным

развитием международной программы исследований Human Visibal

Base.

<< | >>

↑

Источник: П.И. Барабані. Проблемы создания виртуальных информационных моделей. Владивосток: Дальнаука,2006. 188 с.. 2006

Еще по теме ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ:

- Информационные технологии в медицине -

- Акушерство и гинекология - Анатомия - Андрология - Биология - Болезни уха, горла и носа - Валеология - Ветеринария - Внутренние болезни - Военно-полевая медицина - Восстановительная медицина - Гастроэнтерология и гепатология - Гематология - Геронтология, гериатрия - Гигиена и санэпидконтроль - Дерматология - Диетология - Здравоохранение - Иммунология и аллергология - Интенсивная терапия, анестезиология и реанимация - Инфекционные заболевания - Информационные технологии в медицине - История медицины - Кардиология - Клинические методы диагностики - Кожные и венерические болезни - Комплементарная медицина - Лучевая диагностика, лучевая терапия - Маммология - Медицина катастроф - Медицинская паразитология - Медицинская этика - Медицинские приборы - Медицинское право - Наследственные болезни - Неврология и нейрохирургия - Нефрология - Онкология - Организация системы здравоохранения - Оториноларингология - Офтальмология - Патофизиология - Педиатрия - Приборы медицинского назначения - Психиатрия - Психология - Пульмонология - Стоматология - Судебная медицина - Токсикология - Травматология - Фармакология и фармацевтика - Физиология - Фтизиатрия - Хирургия - Эмбриология и гистология - Эпидемиология -