Введение 4
1. Постановка задачи 5
2. Обзор 6
2.1. Мозг человека и диагностика патологий 6
2.2. Существующие решения обработки данных 16
2.3. Выводы 20
3. Описание решения 22
3.1. Ранняя версия компонента 22
3.2. Новая версия компонента 24
3.3. Сравнение версий компонента и его роль в программном комплексе 36
Заключение 38
Список литературы 39
Головной мозг человека является одним из наименее изученных органов человеческого тела. В его исследованиях задействовано как различное диагностическое оборудование, так и вычислительные устройства. С развитием последних происходит постепенное совершенствование диагностических возможностей и данных, которые они предоставляют.
Магнитно-резонансная томография — это один из основных методов неинвазивного исследования мозга наряду с компьютерной томографией. Для таких исследований используются магнитно-резонансные томографы, обычно поставляемые в комплекте с программным обеспечением от производителя. В зависимости от использованной импульсной последовательности в результате получают данные разных модальностей, среди которых выделяют структурную, функциональную и диффузионную. По сырым данным первой специалист лучевой диагностики может оценить анатомические особенности, однако две оставшиеся требуют обработки, после которой возможен анализ логической и структурной связанности отделов мозга.
Обработка сырых данных может быть осуществлена при помощи различного программного обеспечения. Существующие решения разнятся по своему функционалу и поддерживаемым модальностям. Также, зачастую предполагается погружение в специфику конкретного ПО и навыки работы в Unix-подобных операционных системах, что затрудняет его использование исследователями и усложняет внедрение последних достижений в повседневную практику специалистов.
Для упрощения использования разнородного ПО в рамках совместного проекта со специалистами лучевой диагностики разрабатывается программный комплекс. Он представляет из себя клиент-серверное веб-приложение, реализующее возможности по анализу и визуализации данных МРТ головного мозга в формате единого окна. В рамках данной работы описана разработка подходов и алгоритмов, применяемых для совершенствования компонента обработки данных диффузионно-тензорной МРТ.
В ходе выполнения выпускной квалификационной работы были достигнуты следующие результаты:
1. Выполнен обзор предметной области и существующих решений по обработке данных ДТ МРТ.
2. Определены недостатки разработанного раннее компонента обработки данных.
3. Устранены выявленные недостатки.
4. Реализована совместить компонента с другими компонентами программного комплекса.
5. Усовершенствованы возможности компонента по обработке данных: добавлена гармонизация данных, расчет фракционной анизотропии, выполнение групповой трактографии и контроля качества данных, а также кластеризация волокон проводящих путей.
Компонент встроен в программный комплекс, который в свою очередь развернут для апробации медицинскими специалистами, исходный код на данный момент закрыт.
Направления будущих исследований и разработок как в рамках компонента, так и комплекса в целом включают в себя:
• Расширение функционала за счет реализации анализа данных на наличие аномалий.
• Формирование на основе анализа отчета о найденных отклонениях.
• Преобразование комплекса в рекомендательную систему по диагностике патологий.
