Применение программных систем при анализе медицинских изображений. Разработка программной структуры, описывающей текстовую составляющую формата DICOM, осуществляющей обработку и анализ его при помощи интегрированной среды программирования C Builder.
Аннотация к работе
В настоящее время широкое распространение получили различные диагностические центры, использующие цифровую аппаратуру крупнейшими производителями радиологического оборудования (PICKER, GE, Siemens, HP, Philips) обусловило необходимость оперативной передачи полученных в ходе медицинских исследований данных между этими центрами, реализацию возможности обработки изображений для повышения их качества и анализа. В связи с вышеизложенным для использования компьютерных технологий в медицине, возникла потребность в коммуникационных возможностях, которые позволяли бы: - объединять в сеть существующее цифровое оборудование для повышения эффективности работы и снижения затрат ручного труда; Универсальные компьютерные сетевые технологии не позволяют объединять различные виды медицинского оборудования. Однако изза широты спектра используемого медицинского оборудования производства различных компаний, возникла необходимость в разработке коммуникационных стандартов.Появление магнитно-резонансной томографии часто сравнивают с первооткрытием рентгеновских лучей, настолько важна ее роль в современной медицинской диагностике. Поначалу, когда данное исследование только начало практиковаться в медицине, его использовали только для диагностики заболеваний центральной нервной системы. Так ЯМР лег в основу современной магнитно-резонансной томографии, а первооткрывателями считаются американские ученые Феликс Блох и Ричард Пурселл, которые сделали свое великое открытие в 1946 году независимо друг от друга. Следуя по стопам великих ученых, ЯМР начала использоваться другими физиками и химиками для исследований в органической и физической химии, а также биохимии и биофизике. Несмотря на то, что на этот снимок ушло больше 4 часов, исследования с успехом продолжались и дальше, в результате чего в самом начале 80-х годов появились первые томографы, работающие на основе магнитно-резонансных излучений [1].Характеристики атомных ядер, делающие возможным магнитный резонанс - магнитные моменты и протонную прецессию магнитного поля, свойства спиновой релаксации, которые делают возможным различать протоны в различных средах, частоты импульсов, которые производят информацию для того, чтобы создавать МР изображения [2]. Магнитно-резонансное изображение основано на принципе ядерно-магнитного резонанса (ЯМР), который был важной ветвью физики и химии со времени открытия Блохом и Парселлом в 40-х гг. Формально принадлежа к отрасли лучевой диагностики, МРТ не имеет с ней ничего общего в части применения ионизирующего излучения, но имеет общий рабочий принцип с другими видами томографии по своей сути (исходя из суммарной информации, полученной от некоторого среза вещества, определить локальную информацию, а именно - плотность вещества в каждой точке сечения объекта).Принцип МРТ (ЯМР) основаны на том факте, что ядра определенных элементов имеют магнитный момент. Это означает, что если образец атомов одного из этих элементов был помещен в магнитное поле, его ядра будут выстраиваться в линию вдоль магнитного поля. Каждый тип ядра имеет ассоциируемое с ним качество, называемое магнитным моментом [3]. Каждая ориентация представлена разным углом направления магнитного поля, вокруг которого ядро будет осуществлять прецессию. Частота, с которой ядро осуществляет прецессию - это функция как силы магнитного поля, так и собственно ядра.В основу принципа метода магнитно-резонансной томографии положено использование магнитного поля и радиоволн для получения изображения, восстановленного математическими методами. Используется же в основном ядро атома водорода, так как водород содержится в любом организме в большом количестве и способен принимать и излучать радиоволны [5]. На ядро, прецессирующее в приложенном магнитном поле, можно воздействовать внешним переменным электромагнитным полем (радиоволной). На ядро, прецессирующее в приложенном магнитном поле, можно воздействовать внешним переменным электромагнитным полем (радиоволной). После выключения внешнего электромагнитного сигнала ядра возвращаются в свое первоначальное положение - процесс релаксации, и при этом излучают электромагнитные волны.Диффузия - основной физический процесс, про исходящий в ходе метаболических реакций клетки. Для получения диффузионновзвешенных томограмм используют эхопланарные импульсные последовательности «спиновое эхо» ЕРІ с двумя диффузионными градиентами одинаковой амплитуды и длительности. Для количественной оценки диффузионных свойств воды в ткани строят параметрические диффузионные карты, на них цвет каждого пиксела соответствует измеряемому коэффициенту диффузии. В диффузионно-тензорной МРТ по ориентации эллипсоидов диффузии в вокселах определяют ход нервных волокон, образующих нервные тракты, соединяя друг с другом собственные векторы диффузионного тензора. В простейшей форме частичная анизотропия диффузии кодируется цветом, а визуализация направлений диффузионного движения молекул воды в тканях осуществляется окрашиванием определенным цветом пикселов в зависимости от ориентации их
План
Содержание
Введение
1. Общие сведения о магнитно-резонансной томографии
3. Математические аспекты применения программных систем при анализе медицинских изображений
3.1 CAD-системы
3.2 Медиалог
3.3 Состав стандарта DICOM. Информационная модель DICOM
3.4 Опция DICOM-3.0 для APM «Medical Vision»
3.5 Обработка Dicom. OSIRIX
3.6 Анализ форматов хранения изображений и медицинских заключений магнитно-резонансной томографии
Заключение
Список использованных источников
Приложение
Введение
В настоящее время широкое распространение получили различные диагностические центры, использующие цифровую аппаратуру крупнейшими производителями радиологического оборудования (PICKER, GE, Siemens, HP, Philips) обусловило необходимость оперативной передачи полученных в ходе медицинских исследований данных между этими центрами, реализацию возможности обработки изображений для повышения их качества и анализа.
В связи с вышеизложенным для использования компьютерных технологий в медицине, возникла потребность в коммуникационных возможностях, которые позволяли бы: - объединять в сеть существующее цифровое оборудование для повышения эффективности работы и снижения затрат ручного труда;
- обеспечивать расширяемость существующей сети путем подключения к ней нового оборудования;
- интегрировать различные данные для повышения качества диагностики.
Универсальные компьютерные сетевые технологии не позволяют объединять различные виды медицинского оборудования. Поэтому его производители были вынуждены разрабатывать собственные коммуникационные интерфейсы. Однако изза широты спектра используемого медицинского оборудования производства различных компаний, возникла необходимость в разработке коммуникационных стандартов.
Формат DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine. т.е. цифровые снимки и средства связи в медицине) является всемирным стандартом обмена данных в медицинских информационных системах. С его помощью осуществляется обмен снимками и данными, создаваемыми различными медицинскими приборами, генерирующими и обрабатывающими изображения и информацию.
Целью настоящей работы является расширение функциональности программного обеспечения научно-исследовательской установки МРТ, в результате разработки программного модуля, отвечающего за сохранения полученного изображения и данных в международном медицинском формате DICOM.
На сегодняшний день DICOM является хорошо проработанным стандартом, на который имеет смысл ориентироваться российским разработчикам.
Разработке в дипломной работе подлежит исследование структуры формата DICOM; алгоритма преобразования данных в формате DICOM; основы визуального программирования с применением программного пакета C Builder, программный модуль для сохранения изображений, полученных при помощи МРТ в медицинском формате DICOM.