Введение
Постановка задачи
Обзор литературы.
Глава 1. Обзор существующих аналогов
Глава 2. Реализация алгоритма получения данных для построения модели.. 13
2.1. Используемые средства
2.2. Описание работы с интерфейсом
2.3. Реализация обработки рентгенограмм
2.4. Реализация алгоритма
Глава 3. Построение трёхмерной модели
3.1. Подготовка данных для отображения в объёмной модели .................... 38
3.2. Этапы создания объёмной модели
3.3. Описание работы с интерфейсом в среде MATLAB ............................ 47
Выводы
Заключение
Список литературы
Приложение
В современной медицине огромную роль играют модели тела человека, человеческих органов, их расположение, взаимодействие.
Подобные модели широко распространены при обучении студентов-медиков, поскольку являются компактным пособием, которое доступно даже с экрана смартфона. Помимо учебных целей, подобные модели помогают в проведении операций, моделировании процесса лечения заболеваний. Построение трёхмерных моделей не только человека, но и его отдельных органов (например, позвонков) открывает широкие возможности для развития травматологии и ортопедии.
В настоящее время всё более и более актуальной становится проблема нехватки высококачественных и дорогих приборов в клиниках.
Одним из важнейших приборов для исследования и профилактики заболеваний является томограф (в первую очередь, рентгеновский томограф и магнитно-резонансный томограф). С его помощью можно получить информацию о состоянии внутренних органов человека, на основании которой делают выводы о тех процессах, которые происходят в организме.
Ещё одним из способов исследования тела пациента является рентгенография. Рентгенологическое исследование органов позволяет уточнить форму данных органов, их положение, тонус, перистальтику, состояние рельефа слизистой оболочки. В отличие от томографа, рентгеновский аппарат – относительно недорогой прибор и имеется практически в каждом медицинском учреждении.
Однако стоит принять во внимание тот факт, что в число недостатков рентгенографии входит следующее:
Обычные рентгеновские изображения отражают проекционное наслоение сложных анатомических структур, то есть их суммационную рентгеновскую тень, в отличие от послойных серий изображений, получаемых современными томографическими методам.
Без применения контрастирующих веществ рентгенография недостаточно информативна для анализа изменений в мягких тканях, мало отличающихся по плотности (например, при изучении органов брюшной полости).
Именно поэтому разработка метода, который бы объединял сильные и слабые стороны томографии и рентгенографии, является одной из приоритетных задач современной медицины. Открытия в этой области смогли бы повысить эффективность лечения, стать инструментом ранней диагностики и оценки состояния многих заболеваний, в том числе и опухолей благодаря наглядности, которую может предоставить объёмная модель тела пациента.
В данной работе рассматривается один из возможных способов реализации подобной идеи: моделирование на основе данных, которые могут быть получены непосредственно на месте (рентгеновские снимки), и при помощи стандартного анатомического атласа, переведённого в цифровой формат.
Построение объёмной модели тела пациента - нетривиальная задача, решение которой может позволить улучшить качество диагностики заболеваний.
В настоящей работе предложен вариант реализации алгоритма получения данных для построения объёмной модели и сам вариант её построения с использованием MATLAB. Предложен способ обработки рентгенограмм с учётом особенностей и проблем, которые возникают при попытках нахождения контура на подобном типе изображений.
Помимо этого, были созданы процедурно-ориентированные интерфейсы для обеих поставленных задач, которые позволяют облегчить работу с программой обычному пользователю.
В заключение, хотелось бы добавить, что данная рассмотренная тема имеет широкий спектр применения, но требует дополнительного исследования, поскольку одной из главных проблем является сложность получения тестовых данных, поскольку рентгенограммы представляют собой персональные данные пациента. Помимо этого, имеет смысл использовать алгоритм, описанный в статье [9], для корректировки контуров внутренних органов.
Более того, в настоящее время есть тенденция отхождения от применения рентгенографии. Несмотря на то, что данный метод лучевой диагностики самый простой и недорогой, он имеет ряд недостатков, таких как облучение, нечёткость получаемых снимков.
Следовательно, имеет смысл адаптировать реализованные алгоритмы получения облака точек и построение объёмной модели для иных видов лучевых диагностик, например цифрового рентгена. В сравнении с традиционной технологией (пленочной) используемые цифровые рентгеновские датчики существенно уменьшают дозу рентгеновского облучения (на 50-70%, в отдельных случаях - до 90%) [25].
