Исследование и разработка программного обеспечения автоматической микроскопии биоматериалов

• Автор: Медовый, Владимир Семенович
• Шифр специальности: 05.13.11
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 235 с. : ил.

Содержание

Список сокращений.

Введение
Глава I. Анализ современных методик медицинского микроскопического анализа биоматериалов

1.1. Объекты анализа.

1.2. Сравнительный анализ функциональных возможностей анализаторов различных

1.3 Состояние отрасли

I лава 2. Задачи автоматизации группы методик микроскопического анализа биоматериалов
2.1. Интерфейсы задач автоматизации медикобиологических методик микроскопии биоматериалов

2.2. Декомпозиции группы известных задач автоматизации.

2.3. Критерии актуальности автоматизации.

Глава 3. Комплектации оборудования и системное прог раммное обеспечение платформа модульного МЕКОСЦ2 Медовый, 1
3.1. Требования к оборудованию и характеристики современных аппаратных комплектующих
3.2. Системная платоформа МЕКОСЦ2.
Глава 4. Испытательная база разработки и аттестации . Структура ФПО
МЕКОСЦ2 и поэтапная схема испытаний.
4.1. Проблема базы медицинских данных для разработки и испытаний. Влияние технологии испытаний на структуру
4.2. Выбор структуры ФИО МЕКОСЦ2.
4.3. Технология испытаний МЕКОСЦ2
Глава 5. Структура и алгоритмы функционального программного обеспечения МЕКОСЦ2
5.1. Системы съемки и информатизации
5.2. Системы навигации и сбора выборки
5.3. Система сортировки.
5.3.1. Автоматическая сегментация границ клеток крови.
5.3.1.1. Метод слияния контуров.
5.3.1.2. Глобальнолокальный метод минимизации функции эмпирического риска в классе кусочнолинейных решающих правил
5.3.1.3. Результаты экспериментов с программами сегментации изображений клеток крови
5.3.2. Функции измерения для сортировки
5.4. Система измерений.
5.5. Система диагностики.
5.7. Система контроля качества.
Глава 6. Результаты испытаний МЕКОСЦ2.
6.1. Материалы и методы
6.3. Результаты испытаний методик анализа лейкоцитов.
6.4. Испытания анализа эритроцитов.
6.5. Результаты испытаний методик анализа ретикулоии юв
6.6. Обсуждение
7. Заключение.
7.1. Выводы
7. 2. Практические рекомендации
Список литературы


Подробно рассмотрены комплексы автоматизированной микроскопии различного уровня автоматизации и назначения, дан сравнительный анализ характеристик различных известных анализаторов клеток крови. Во 2-й главе представлены постановки задачи и дано медико-техникоэкономическое обоснование целесообразности и принципиальной реализуемости автоматизации группы методик микроскопического гематологического, цитологического, паразитологического и некоторых других видов анализа биоматериалов. Выявлено, что при разработке KAM известных типов необходимо решать до 8 базовых задач съемки препарата, информатизации анализа, выбора маршрута просмотра препарата, Обнаружения и сбора выборки объектов анализа, Контроля качества препарата, Измерения выборки, Сортировки выборки по качественным критериям, Диагностики препарата медицинской. В 3-й главе рассмотрены характеристики представленного на современном рынке оборудования, применение которого в качестве комплектующих в составе KAM может обеспечить необходимые для медицинского применения параметры группы актуальных автоматизированных методик анализа. Обоснована целесообразность разработки системного программного обеспечения - платформы автоматизированной микроскопии МНКОС-Шос для KAM модульной структуры МЕКОС-Ц2. МЕКОС-Ц2ос позволяет использовать многожество комплектаций KAM с постоянно обновляющимся составом оборудования и сделать относительно независимой разработку специализированного функционального программного обеспечения конкретных методик микроскопического анализа. Сформулированы требования к оборудованию автоматизации ряда актуальных методик анализа. В 4-й главе рассмотрены вопросы создания базы разработки и медицинских испытаний группы специализированных методик микроскопического анализа, поддержанных платформой МЕКОС-Ц2ос. Рассмотрены возможности многоцелевого использования средств удаленного доступа, включая формирование базы испытаний. Рассмотрена реализованная в KAM МЕКОС-Ц2 схема поэтапных испытаний и связанная с ней структура модулей функциональных программ-методик автоматизированной микроскопии, оптимизирующая объем и качество медицинских испытаний. Структура модулей функциональных программ МЕКОС-Ц2 соответствует 8 выявленным в главе 2 естественным задачам автоматизации, качество решения которых в KAM может быть проверено последовательно (поэтапно), что дает преимущества по сравнению с традиционной схемой испытаний. В 5-й главе рассмотрены алгоритмы группы функциональных программ-методик KAM МЕКОС-Ц2 для гематологии, цитологии, гистологии, паразитологии, телемедицины. Некоторые атгоритмы МЕКОС-Ц2 является оригинальными, другие разработаны на базе известных методов (программ). В результате экспериментов с рядом алгоритмов выбрана схема ’’seeded region growing" с применением нелинейной диффузной фильтрации в качестве предобработки, метода watershed для формирования зерен и оригинального алгоритма «слияния контуров» для формирования границ ядер и цитоплазм клеток. В методе слияния контуров используется модель цитологического объекта и технология выбора параметров с применением методов минимизации функции эмпирического риска в классе кусочно-линейных решающих правил. Рассматривается оригинальная вычислительная схема решения системы соответствующих линейных неравенств с применением элементов целочисленного программирования. В 6-й главе представлены результаты испытаний созданных на основе рассмотренных в предыдущих главах технологий и алгоритмов методик анализа клеток крови KAM МЕКОС-Ц2. Оцениваются показатели точности, производительности, трудоемкости применения различных методик, делается вывод о целесообразности применения МЕКОС-Ц2 в медицинской практике. В заключении формулируются полученные результаты, оценивается их вклад в теорию и практику разработки KAM. В приложениях представлены документы внедрения, литературные и аналитические обзоры но реализованным программно-аппаратным системам автоматической микроскопии, по оборудованию KAM, определены требования к оборудованию со стороны ряда программ автоматизации, представлены аннотации программ МЕКОС-Ц2, приведены примеры применения ПО комплексов МЕКОС для формирования решающих правил количественной диагностики в онкологии.