ВВЕДЕНИЕ 5
1 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ ПРИМЕНЕНИЯ МОБИЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ В МЕДИЦИНЕ 9
1.1 Обзор статистики и исследований по вопросу заинтересованности в применении мобильных устройств в медицине 9
1.2 Анализ существующих мобильных решений для работы с медицинскими исследованиями 11
1.2.1 Анализ программного обеспечения mRay 11
1.2.2 Анализ программного обеспечения Symmerty 13
1.2.3 Анализ программного обеспечения iPaxera 15
1.2.4 Анализ программного обеспечения DroidRender 16
1.2.5 Анализ программного обеспечения simplyDICOM 17
1.3 Сравнительный анализ основных возможностей программного обеспечения для работы с медицинскими исследованиями 18
1.4 Исследование текущей технологии доступа к исследованиям 21
1.5 Исследование алгоритма работы существующей системы доступа к сведениям по пациенту 25
2 РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА МОБИЛЬНОГО ДОСТУПА И МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ РЕГУЛИРОВКИ ПЛОТНОСТЕЙ ТКАНЕЙ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ РАСТРОВОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ 27
2.1 Разработка архитектуры мобильного доступа к серверу хранения данных по пациентам PACS 27
2.1.1 Исследование архитектуры системы мобильного доступа к сведениям по пациенту 27
2.1.2 Исследование архитектуры системы мобильного доступа к сведениям по пациенту с использованием сервера предобработки данных 31
2.2 Проблема регулировки окна денситометрических показателей при использовании растрового формата изображений 35
2.3 Исследование структуры хранения данных в формате DICOM 36
2.4 Исследование математических моделей представления визуальных данных 39
2.5 Математическая модель растрового изображения 45
2.6 Исследование хранения и преобразования данных о плотностях тканей в формате DICOM 47
2.6.1 Функция вычисления денситометрических показателей VOI LUT - LINEAR 52
2.6.2 Функция вычисления денситометрических показателей VOI LUT - LINEAR_EXACT 55
2.6.3 Функция вычисления денситометрических показателей VOI LUT - SIGMOID 56
2.7 Исследование возможности параллельных вычислений модели регулировки плотностей тканей при использовании растрового изображения 57
3 ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МОДЕЛИ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СНИМКОВ ИССЛЕДОВАНИЙ 59
3.1 Обоснование выбора средств реализации математической обработки медицинских снимков 59
3.1.1 Сравнительный анализ языков программирования 59
3.1.2 Сравнительный анализ сред разработки 62
3.1.3 Сравнительный анализ фреймворков и библиотек 63
3.2 Разработка архитектуры мобильного клиента 66
3.3 Реализация математической модели обработки снимков базовыми инструментами Android SDK 68
3.3.1 Реализация линейной функции LINEAR 70
3.3.2 Реализация линейной функции LINEAR_EXACT 71
3.3.3 Реализация нелинейной функции SIGMOID 71
3.4 Реализация математической модели обработки снимков с применением оптимизаций и Android NDK 72
3.4.1 Реализация методов расчёта отображения плотностей тканей 72
3.4.2 Реализация метода applyDicomWWWLToBitmap 73
3.4.3 Реализация метода jniCalculateDicomRGB 75
3.4.4 Реализация метода jniCalculateDicomMONOCHROME 79
4 АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ПРОГРАММНОЙ РЕАЛИЗАЦИИ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ РЕГУЛИРОВКИ ПЛОТНОСТЕЙ ТКАНЕЙ НА СНИМКЕ 85
4.1 Анализ реализации математической обработки снимков 85
4.2 Сравнительный анализ полученных результатов 90
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 94
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 97
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Диаграмма классов мобильного клиента 100
Купить

В настоящее время, для получения сохранённых на серверах снимков медицинских исследований необходимо использование стационарных рабочих ПК. Применение мобильного устройства в качестве переносной системы мобильного доступа к данным медицинских исследований имеет ряд ограничений, таких как: ограниченная производительность центрального процессора, ограниченный объем оперативной и постоянной памяти. Перечисленные ограничения создают проблему при использовании формата DICOM без применения дополнительных оптимизаций с учётом аппаратных особенностей мобильных устройств.
Актуальность темы исследования заключается в отсутствии готового решения для быстрого получения большого объёма медицинских исследований на мобильном устройстве.
Объектом исследования будет являться процесс получения и обработки снимков медицинских исследований.
Субъектом исследования будет являться реализация оптимизированного алгоритма получения и обработки снимков медицинских исследований.
Предметом исследования будет являться оптимизация процесса получения и обработки снимков медицинских исследований.
Методы исследования: теоретический анализ, синтез и обобщение полученного материала, общенаучные методы: анализ и синтез, индукция и дедукция.
Цель исследования: оптимизация алгоритма получения и обработки медицинских исследований DICOM для мобильных устройств.
Область исследования: алгоритмы обработки графических данных.
Гипотеза: повышение скорости получения и обработки снимков медицинских исследований повысит качество работы врачей, при выполнении следующих задач:
• проанализированы существующие алгоритмы обработки изображений формата DICOM;
• определены основные требования к искомой математической модели обработки исследований и, основанному на ней, техническому решению;
• оптимизирован процесс получения медицинских исследований;
• изучены авторитетные источники в исследуемой области;
• составлены необходимые математические модели обработки медицинских исследований;
• выбран оптимальный вариант решения проблемы, реализовано соответствующее программное обеспечение.
Задачи исследования:
1. провести анализ существующих подходов систем обработки информации в учреждениях здравоохранения;
2. провести анализ существующих программных решений для формализации требований к исследованию;
3. оптимизировать алгоритм получения медицинских исследований;
4. разработать математическую модель преобразования графической информации согласно параметрам центра и ширины окна денситометрических показателей;
5. реализовать разработанную математическую модель с целью анализа и тестирования в сравнении с существующими аналогами.
Публикации по теме исследования. Основные результаты теоретической части исследования изложены в статьях:
1. Шульженко Д.В. Сравнительное исследование эффективности циклического и рекурсивного алгоритмов : сб. науч. тр. / Прикладная математика и информатика: современные исследования в области естественных и технических наук: материалы V Международной научно-практической конференции (школы-семинара) молодых ученых: 22-24 апреля 2019 г. - Тольятти: Издатель Качалин Александр Васильевич, 2019. 660 с.
2. Шульженко Д.В. Исследование алгоритмов мобильного доступа к сведениям по пациенту : сб. науч. тр. / Прикладная математика и информатика: современные исследования в области естественных и технических наук: материалы VI Международной научно-практической конференции (школы-семинара) молодых ученых: 23-25 апреля 2020 г. - Тольятти: Издатель Качалин Александр Васильевич, 2020.
Научная новизна исследования состоит в том, что в нём обоснована и реализована оптимизация алгоритма получения медицинских исследований, описана математическая модель обработки медицинских данных на мобильном устройстве, позволяющая правильно отображать окно плотности тканей.
Практическая значимость проявится:
• при исследовании целесообразности применения нового подхода в разрезе практической эффективности;
• при получении более высокой скорости получения снимков исследований;
• при повышении качества обслуживания пациентов медицинскими работниками, которые связанны с использованием цифрового медицинского оборудования.
На защиту выносятся:
1. Результаты исследования алгоритма получения медицинских исследований, с обоснованием выбор архитектуры «клиент-сервер», с применением дополнительного сервера предобработки данных, для решения поставленной задачи.
2. Оптимизированный алгоритм получения медицинских исследований для мобильного устройства
3. Оптимизированный алгоритм обработки медицинских снимков.
Работа состоит из четырех глав. Первая глава является теоретической и описывает исследование и сравнительный анализ существующих мобильных решений для доступа к медицинским исследованиям.
Вторая глава является теоретической и описывает алгоритм мобильного доступа к медицинским исследованиям. Описана и обоснована оптимизированная архитектура с применением сервера предобработки данных. Описана математическая модель растрового изображения. Исследована возможность преобразования отображаемой плотности тканей. Исследована возможность распараллеливания алгоритма обработки плотностей снимков исследований.
Третья глава носит практический (технологический) характер. В этой главе описывается выбор средств реализации, описан процесс разработки архитектуры мобильного клиента. Описан процесс реализации математических моделей обработки снимков исследований.
Четвертая глава является заключительной и в ней представлено обоснование применения архитектуры с применением сервера предобработки данных, а также применения распараллеливания для обработки снимков исследований.
Работа изложена на 100 страницах и включает 49 рисунков, 27 таблиц, 35 источников, 1 приложение.
Купить