Информационно-измерительная система идентификации патологических структур по флюорограммам

• Автор: Колентьев, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 135 с. : ил.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
ГЛАВА 1. Задача автоматизированной структурной идентификации по медицинским изображениям
1.1. Подходы к идентификации структур по рентгеновским снимкам в медицинской диагностике
1.2. Моделирование процесса переноса рентгеновского излучения в среде
1.3. Моделирование процесса регистрации рентгеновского излучения на фотопленке
1.4. Способы измерения рентгенографической плотности среды
Ц 1.5. Методы анализа структуры в технической диагностике
1.6. Формулировка задач для исследования
ГЛАВА 2. Разработка методов распознавания зашумленных изображений
2.1. Выбор критериев идентификации медицинских изображений
2.2. Выбор модели переноса излучения в среде
2.3. Разработка алгоритма измерения относительной рентгенографической плотности вещества
ГЛАВА 3. Анализ и обработка экспериментальных данных
3.1. Результаты моделирования прохождения рентгеновского излучения сквозь
# вещество
3.2. Первичная обработка рентгеновских снимков
3.3. Описание модели распознавания образов
3.4. Метод идентификации патологических структур по снимкам
3.5. Автоматизация процесса анализа флюорограмм
ГЛАВА 4. Описание программного комплекса
4.1. Общая структура программного комплекса для медицинской диагностики
4.2. Подсистема анализа рентгеновских изображений
(** 4.3. Сравнение с аналогами
4.4. Интеграция подсистемы обработки изображений с больничной автоматизированной системой
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ
На сегодня идентификация по медицинским изображениям часто применяется при диагностике заболеваний, вызывающих изменения некоторых характеристик тех или иных органов на структурном уровне. Одной из наиболее информативных характеристик является плотность тканей организма пациента. Широкое распространение для качественного контроля данной величины получил радиационный метод на основе рентгеновского излучения [18, 33, 37].
При анализе рентгеновского снимка видно, что в зависимости от плотности среды, сквозь которую прошел луч, яркость той или иной точки снимка меняется. Однако яркость меняется очень медленно - снимок размыт. Человеку трудно не вооруженным глазом определить границы и размеры участков тканей с разной плотностью или наличие инородных тел. Поэтому качественный анализ рентгеновского снимка представляет собой большое искусство и воплощает в себе умение распознавать даже самые малые изменения оптической плотности рентгеновской пленки, а также способность обнаруживать аномальные структуры, особенно при низком разрешении снимка. Таким образом, из-за особенностей субъективного зрительного восприятия значительно теряется информативность рентгеновского снимка. Особенно наглядно это видно на примере флюорографии. Надежность раннего обнаружения патологий по этим снимкам весьма низкая.
Особо следует подчеркнуть, что речь идет именно об исследовании качественных характеристик изображения. Количественные же характеристики, такие как площадь, объем и плотность элементов внутренней структуры, оцениваются самим человеком чисто субъективно, «на глаз». Однако более точное аппаратное измерение относительной плотности тканей по рентгеновским снимкам внутренних органов позволит выявить заболевание на ранней стадии.
Поэтому для большей объективизации анализа изображений необходимо иметь достоверные количественные характеристики. На практике получение

Каверны из практических соображений делят на три вида (по К. В. Помельцову):
• формирующиеся,
• свежие,
• старые.
Рентгенодиагностика всех видов каверн основывается на обнаружении двух признаков:
• наличие внутри очага поражения замкнутой кольцевидной тени различной формы и величины;
• этот внутренний контур каверны никогда не повторяет ее наружного контура.
Формирующаяся каверна определяется в виде просветления в очаге или фокусе неправильной формы, с четким, неровным контуром. Часто располагается эксцентрично.
В работе [84] рассмотрен метод обнаружения подобных объектов. Он применяется для распознавания при диагностике рака груди на ранней стадии развития заболевания. Основан метод на нечетком поиске образа по заранее заданному шаблону (рис 2.2).
Применительно к задаче обнаружения следов туберкулеза следует использовать насколько (от 3 до 10) разномасштабных представлений типичных патологий типа «фокус», «каверна» и «очаг». «Тяжистость» и «сетчатость» рисунка легких адекватно распознать автоматически с помощью какого-либо шаблона по снимку не удастся в виду произвольности их формы и, как правило, малой яркости их отображения на снимке. Патологии подобного типа следует определять на основе точного измерения относительной рентгенографической плотности (п. 2.3) и опыта диагностирующего врача.
Для более надежного распознавания следует добавить в характеристический вектор изображения «изолиний» шаблонов поиска (рис. 2.3).