Реферат
ВВЕДЕНИЕ 7
1 ДИАГНОСТИКА ПНЕВМОНИИ 11
1.1 Эпидемиология и классификация пневмонии 11
1.2 Этиология бактериальных пневмоний 15
1.3 Патогенез пневмонии 16
1.4 Основные симптомы и синдромы пневмонии 24
1.5Рентгенологические признаки пневмококковой пневмонии 26
1.6Традиционная методика обнаружения и оценивания признаков
пневмонии по рентгеновским изображениям лёгких 31
1.7Основные результаты и выводы по первому разделу 37
2 МЕТОДЫ И СРЕДСТВА РЕНТГЕНОВСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
ОРГАНОВ ГРУДНОЙ КЛЕТКИ 40
2.1 Методы рентгеновского исследования органов грудной клетки40
2.2. Программные средства улучшения и оценивания признаков изображения 45
2.3Анализ рентгеновских изображений в IPT 51
2.1 Графический интерфейс Matlab 59
2.5Основные результаты и выводы по второму разделу 61
3 МЕТОДИКА ОБНАРУЖЕНИЯ ПРИЗНАКОВ ПНЕВМОНИИ ПО
РЕНТГЕНОВСКИМ ИЗОБРАЖЕНИЯМ ЛЕГКИХ 62
3.1 Методикаобнаружения рентгенологических признаков
пневмонии 62
3.2 Работа с изображениями и выделение области интереса 64
3.3Улучшение изображений 68
3.1 Сравнение анализируемой рентгенограммы с эталоном
возрастной нормы и патологии 74
3.2 Выделение границ затемнения 78
3.3 Сравнение локального массива пикселей области интереса с эталоном 78
3.7Оценивание оптической плотности изображения 80
3.1 Интерфейс пользователя 82
3.2 Оценивание достоверности 91
3.3 Основные результаты и выводы по третьему разделу 93
4МЕТОДИКА ОЦЕНИВАНИЯ ПРИЗНАКОВ ПНЕВМОНИИ ПО
РЕНТГЕНОВСКИМ ИЗОБРАЖЕНИЯМ ЛЁГКИХ 96
4.1 Методика оценивания рентгенологических признаков пневмонии 96
4.2.Определение локализации затемнения 98
4.1 Оценивания размеров затемнения 99
4.4Оценивание площади затемнения 103
4.1 Интерфейс пользователя 104
4.2 Оценивание достоверности 108
4.3 Основные результаты и выводы по четвертому разделу 113
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 115
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 117
Эпидемиология пневмоний характеризуется тенденцией к росту заболеваемости и летальности как у нас в стране, так и во всем мире. В развитых странах заболеваемость пневмониями составляет от 3,6 до 16 на 1000 человек. Согласно статистике от воспаления легких ежегодно умирает более двух миллионов человек. Это больше, чем СПИД, малярия и корь вместе взятые. В настоящее время во всем мире пневмонии занимают 4 - 5-е место в структуре причин смерти после сердечно-сосудистой патологии, онкологических заболеваний, цереброваскулярной патологии и хронических обструктивных заболеваний легких (ХОЗЛ), а среди инфекционных болезней - 1-е место.
В 2009 году Всемирная организация здравоохранения совместно с ЮНИСЕФ объявили «Глобальный план действий по профилактике пневмонии и борьбе с ней». Цель этого плана - активизация борьбы с пневмонией с помощью комбинированных мероприятий по защите детей, профилактике и лечению болезни. Основной профилактикой пневмонии является вакцинопрофилактика. Ученые уже не первый год работают над созданием и улучшением вакцин, которые помогут снизить уровень заболеваемости пневмонией в мире. Для этих целей была создана 13-валентная конъюгированная вакцина, уже вошедшая в календари прививок во многих странах. Она действует против 13 серотипов пневмококка, прошла клинические испытания и признана специалистами эффективной в борьбе с пневмококковой инфекцией. В нашей стране массовая иммунизация детей до 2х лет была включена в Национальный календарь прививок с 2014 года. Но 13-валентная пневмококковая вакцина применяется также у детей до 5 лет и взрослых старше 50 лет - для тех, кто находится в группе повышенного риска [1].
Несмотря на предпринимаемые усилия, пневмония до сих пор остается одним из самых распространенных заболеваний. Одним из важнейших факторов, способствующих формированию очагов внебольничных пневмоний, является позднее выявление больных и несвоевременное проведение противоэпидемических мероприятий. Несвоевременное информирование и позднее начало проведения санитарно-противоэпидемических мероприятий приводит к затягиванию сроков лечения и порой, к летальному исходу заболевания. В настоящее время доказана прямая тесная связь внебольничной пневмонии с заболеваемостью ОРВИ, что позволяет планировать профилактические мероприятия с более широким спектром воздействия на эпидемический процесс внебольничных пневмоний. Сведения о сезонности для заболеваний, вызываемых S. Pneumoniae, достаточно противоречивы. Однако ряд авторов отмечают повышение заболеваемости в осенне-зимний период, свойственное целому ряду и других пневмотропных инфекций.
В процессе постановки диагноза пневмонии выявляют клинические симптомы, учитывают факторы риска, проводят рентгенологическую и лабораторную верификацию пневмонии, дают оценку тяжести течения заболевания. Основным методом диагностики пневмонии является рентгенографическое исследование. Пневмония на рентгеновских изображениях проявляется участками затемнения. Они свидетельствуют о наличии воспалительного инфильтрата в ткани легкого.
Диагностика пневмонии имеет определенные трудности, и связано это с тем, что патогномоничных признаков внебольничной пневмонии существует. Во время эпидемии пневмонии значительно растет нагрузка на персонал. Врачу-рентгенологу, как правило, приходится просматривать большое количество снимков, например, при массовых обследованиях, эта работа весьма трудоемка и требует высокой квалификации специалиста. Выявление пневмонии затрудняет субъективное восприятие признаков специалистом. Поэтому качественный анализ снимка представляет собой большое искусство и воплощает в себе умение распознавать даже самые малые изменения яркостей точек рентгеновского снимка, а также способность обнаруживать аномальные структуры, особенно при низком разрешении снимка.
Расшифровка рентгена легких - это сложное занятие, требующее обширных знаний и длительного практического опыта.
Таким образом, возникает потребность во внедрении информационных технологий обнаружения и оценивания признаков пневмонии по рентгеновским изображениям лёгких, позволяющих снизить трудоёмкость диагностирования по рентгенологическим изображениям, снизить ошибки при диагностировании, ограничить требования к квалификации.
...
Эпидемиология пневмоний характеризуется тенденцией к росту заболеваемости как у нас в стране, так и во всем мире (см. рисунок 1.1). В РФ пневмококк является причиной до 62 - 76% пневмоний у взрослых. Наиболее высокая летальность наблюдается при внебольничной пневмонией, вызванной Streptococcuspneumoniae и Legionellapneumophila.
2Наиболее информативным методом диагностики пневмонии является рентгенография органов грудной клетки в двух взаимноперпендикулярных плоскостях(см. рисунок 1.8). Расшифровка рентгена легких - это сложная задача, требующая обширных знаний и длительного практического опыта.
1 В связи с массовостью заболевания возникает потребность во внедрении информационных технологий обнаружения и оценивания признаков пневмонии по рентгеновским изображениям лёгких, позволяющих снизить трудоёмкость диагностирования по рентгенологическим изображениям, повысить достоверность диагностирования, ограничить требования к квалификации специалистов.
2 Большинство рентгенологических систем содержит набор методов анализа и обработки изображений, доступный исследователю, без указаний, какой именно метод должен быть применен для достижения поставленной цели преобразования.Эти проблемы можно решить с пакетом Image Processing Toolbox в MATLAB.
5Разработана методика обнаружения и оценивания рентгенологических признаков пневмонии, основанная на комплексном использовании функций MatlabIPT врачом-рентгенологом (см. рисунок 3.1, 4.1). Методикой обнаружения и оценивания признаков пневмонии предусматривается улучшение качества изображения, выделение области интереса, сопоставление анализируемого изображения с эталонным для подтверждения диагноза пневмонии, выделение границ легких для обнаружения затемнения, сравнение массива пикселей, сравнение плотности правого и левого легкого, определение локализации затемнения, вычисление длин, углов и площади затемнения.
6MATLABIPT дает возможность автоматизировать определение качественных и количественных признаков, что снижает трудоемкость процесса. Для вычисления количественных признаков и локализации затемнения выбор координат точек осуществляется автоматически, или вводятся в диалоговое окно, что необходимо для оценивания достоверности работы.
7Достоверность обнаружения признаков пневмонии оценивается обнаружением признаков пневмонии на эталонном изображении по разработанной методике. Достоверность оценивания признаков пневмонии подтверждается сравнением данных полученных по разработанной методике и онлайн калькулятором. В результате проверки достоверности данных доказано, что значения совпадают, соответственно работоспособность разработанной методики экспериментально проверена и доказана.
1 Разработан программный комплекс, в среде Matlab, позволяющий реализовать методику обнаружения и оценивания рентгенологических признаков пневмонии. Программный комплекс обладает графическим интерфейсом и не требует специальных навыков работы.
2 Результаты в полной мере соответствуют поставленным задачам дипломной работы. Созданная методика решает проблему оценки параметров патологических образований, соответственно, ее можно использовать в ЛПУ, с целью облегчения диагностики пневмонии. Перспективами применения данных методик, алгоритмов и программных комплексов является создание программного комплекса автоматического определения формы затемнения на рентгенограмме.
Отчет по курсовой работе был оформлен в соответствии с требованиями ГОСТ Р 7.32 - 2001 и ГОСТ Р 7.0.5 - 2008.
1. Центр гигиены и эпидемиологии [Электронный ресурс]. — Электрон., текстовые дан. - Режим доступа: http://fbuz01.rospotrebnadzor.ru/konsultatcionnyicentr/nashi Загл. с экрана.
2. Антонов, О.С. Автоматизация разделения рентгенограмм грудной клетки на «норму» и «патологию»/ О.С. Антонов, А.Г. Хабахпашев, Л.И. Шехтман // Вестник рентгенологии и радиологии. 1992. № 1.
3. Дороничева А. В., Савин С. З. Метод распознавания медицинских изображений для задач компьютерной автоматизированной диагностики /Современные проблемы науки и образования. 2014. № 4 [Электронный ресурс]. - Электрон., текстовые дан. - Режим доступа: https://www.science- education.ru/ru/article/view?id=14414 (дата обращения: 15.06.2017).
4. Дюдин М. В., Методы, модели и алгоритмы анализа и классификации растровых изображений рентгенограмм грудной клетки. / Курск 2016.
5. Косых Н. Э. Система автоматизированного компьютерного анализа медицинских изображений / Информационные технологии и вычислительные системы. 2011. № 3.
6. Лукашевич П.В.,Залесский Б.А. Выделение теней на изображениях с помощью анализа гистограмм диагностики / Информатика. 2011. № 29 [Электронный ресурс]. - Электрон., текстовые дан. - Режим доступа: http://depository.baset.by/EDNI/Periodicals/Articles/Details.aspx?Key_Journal=32 &Id=526
7. Гонсалес Р., Вудс Р., Эддинс С. Цифровая обработка изображений в среде MATLAB / Р. Гонсалес, Р. Вудс, С. Эддинс. — М.: Техносфера, 2006. — 616 с.
8. Прус А. В., Ковалёв В. А., Ванькевич П. Е. Сегментация рентгеновских изображений лёгких / Информатика. 2008. № 21 [Электронный ресурс]. - Электрон., текстовые дан. - Режим доступа: http://depository.basnet.by/EDNI/Periodicals/Articles/Details.aspx7Key_JournaH3 2&Id=291
9. Внебольничные пневмонии [Электронный ресурс]. — Электрон, текстовые дан. - Режим доступа: http://www.zodorov.ru/vnebolenichnie- pnevmonii-klassifikaciya-patogenez-etiologiya-e.html — Загл. с экрана.
10. Молчанова О.В. Внебольничная пневмония в Хабаровском крае. Эпидемиологические аспекты. / Дальневосточный журнал инфекционной патологии. 2010. 16: 77-81 [Электронный ресурс]. - Электрон., текстовые дан. - Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/etiologiya-vnebolnichnoy- pnevmonii-u-vzroslyh-gospitalizirovannyh-bolnyh-b-habarovskom-krae
11. Ханин А.Л., Чернушенко Т.И. Проблемы болезней органов дыхания и возможные пути их решения на уровне муниципального здравоохранения / Пульмонология. 2012. 2: 115-118.
12. Международная классификация болезней 10 пересмотра [Электронный ресурс]. — Электрон, текстовые дан. - Режим доступа: http://mkb-10.com/ — Загл. с экрана.
13. МЕДУНИВЕР [Электронный ресурс]. — Электрон, текстовые дан. — Режим доступа: http://meduniver.com/Medical/Therapy/211.html — Загл. с экрана.
14. Герасимова А.С., Пневмонии: учеб. пособие для мед. спец. вузов / А.С. Герасимова - П. : Издательство ПГУ, 2016. - 73 с.
15. Портал для студентов медиков [Электронный ресурс]. — Электрон, текстовые дан. — Режим доступа: http://uchenie.net/therapy/ekzamen/1290-10- pnevmoniya-etiologiya-patogenez.html — Загл. с экрана.
16. Внутренние болезни. Система органов дыхания [Текст] / Г.Е. Ройтберг, А. В. Струтынский — М.: Бином, 2005. — 464 с.
... всего 35 источников