Развитие информационной системы 3D визуализации сложных динамических объектов в пульмонологии - Дипломная работа

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Уральский федеральный университет имени первого президента Российской Федерации Ельцина Б.Н. ДОПУСТИТЬ К ЗАЩИТЕ Зав. кафедрой, д.т.н., профессор Развитие информационной системы 3D визуализации сложных динамических объектов в пульмонологииОбозначения и сокращения ВОЗ - Всемирная организация здравоохранения ЛИР - Лицо, принимающее решенияМедицинская визуализация - раздел медицинской диагностики, занимающийся не инвазивным исследованием организма человека при помощи физических методов с целью получения изображения внутренних структур. Развитие систем визуализации в пульмонологии позволяет более тщательно оценивать результаты диагностических процедур, таких как магнитно-резонансная томография. Построение многомерных моделей позволяет отслеживать динамику заболеваний и с большей точностью ставить диагноз и наблюдать за эффективностью лечения.Визуализация в общем смысле - метод представления информации в виде оптического изображения (например, в виде рисунков ифотографий, графиков, диаграмм, структурных схем, таблиц, карт и т. д.). Очень эффективно визуализация используется для представления изначально не зрительной информации (например, температуры, плотности населения, распределения уровнейэлектромагнитных полей и т. д.). Считается, что зрение обеспечивает человеку около 90 % информации. Рассматривание изображений позволяет исследовать пространственные структуры, имеющиеся в объекте; распределение оптических плотностей и цветов - отражает важнейшие сведения о свойствах реальных и виртуальных объектов окружающего мира. Пульмонология (также называемая «пневмологией») - раздел медицины, занимающийся изучением, диагностикой и лечением заболеваний легких и дыхательных путей.На рисунке 1.1 представлен алгоритм поиска информации (вызывающий) [3]. На рисунке 1.2 представлен алгоритм поиска информации в библиотеке (декомпозиция блока 4).Имеется социальный заказ, поступивший от НИИ Пульмонологии и Фтизиологии, на создание информационной системы 3D визуализации сложных динамических объектов в пульмонологии. В настоящее время подобные программы для визуализации медицинских данных с функцией построения трехмерных моделей широко распространены, однако, существующие программные продукты имеют ряд существенных недостатков: · Недостаточная детализация моделей MEVISLAB включает в себя передовые медицинские модули визуализации для сегментации, регистрации, волюметрии и количественного морфологического и функционального анализа. MEVISLAB используется в широком спектре медицинских и клинических исследований, в том числе планирование операции на печени, легких, голове, шее и других областей тела; анализ динамики, контрастность расширения груди и предстательной железы на снимках, полученных с МРТ, количественный анализ неврологических и сердечнососудистой серии изображений. Реализация MEVISLAB использует ряд известных библиотек и технологий, главным образом структуру приложений Qt, визуализацию и взаимодействия инструментальных средств Open Inventor, скриптовый язык Python, а также графический стандарт OPENGL.Область применения (ОП) - функциональная составляющая системы оценивающая возможность ее использования для различных задач, решение которых необходимо для достижения поставленных по проекту целей. Возможность вносить изменения в изображение (ВИ) - наличие функционала по обработке изображения с целью оптимизации интересующих параметров. Понятность снимка пациенту (ПС) - оценка визуальной понятности моделей генерируемых системой. 0, если оцениваемая программа специализированная 1, если оцениваемая программа поддерживает 3D визуализациюТаблица 4 Матрица оценок 3D-DOCTOR 1 0 0 1 1 1 0 0.3 0 0.8 0 3D slicer 1 1 1 1 1 1 0.5 0.5 0 0.5 0 Таблица 5 Матрица взвешенных оценок 2 Интерфейс 3d Doctor Упрощение интерфейса, реализация просмотра высококачественной графикиВ результате проведенного исследования были проанализированы достоинства и недостатки выбранных программ для визуализации медицинских данных.Выбор наиболее подходящей системы заключается в нахождении такого решения, в котором возможна реализация всех поставленных задач а так же имеются инструменты для построения многомерных моделей и возможность портирования системы в формат клиент-серверное приложениях задач составляющие, однако для проектирования системы пригодной для эксплуатации пользователями необходим более понятный и пользователе ориентированный интерфейс который позволит оптимизировать работу специалиста. Помимо интерфейса в данной системе при помощи свободного доступа к разработке модулей и сценариев необходимо реализовать сценарий по автоматическому построению нужных моделей после чего портировать данную систему с переводом ее в формат клиент-серверного приложения.Моделирование - исследование объектов познания на их моделях.

Содержание

Обозначения и сокращения

Введение

1. Проблематика развития системы 3D визуализации медицинской информации в пульмонологии

1.1 Ключевые слова и направления для информационного поиска

1.2 Технология поиска информации

1.3 Обзор найденной информации

1.3.1 Обзор информационных систем визуализации мед информации

1.3.1 Выбор критериев оценки

1.4. Оценка аналогов

1.5 Заключение по выбору прототипа

1.6 Критика прототипа

1.7 Результаты и выводы по главе 1

2. Моделирование информационной системы 3D визуализации медицинской информации в пульмонологии

2.1 Концептуальная модель

2.1.1 Общая концептуальная модель информационной системы 3D визуализации медицинской информации в пульмонологии

2.1.2 Базово-уровневая модель информационной системы 3D визуализации медицинской информации в пульмонологии

2.3 Математическая модель

2.4 Алгоритмические модели

3. Проектирование сценария построения многомерных моделей сложных динамических объектов по медицинским данным

3.1 Внешнее проектирование

3.1.1 Обзор проблемы

3.1.2 Целеполагание

3.2 Внутреннее проектирование

3.2.1 Выбор метафоры программирования

3.2.2 Выбор средств программирования

3.2.3 Проектирование системы 3D визуализации медицинских данных в пульмонологии

3.3 Результаты и выводы по главе 3

Литература