В настоящее время существует множество заболеваний трахеи и бронхов, которые опасны для жизни человека. К таким можно отнести рак трахеи и бронхов, туберкулез трахеи и бронхов и др.
Трахея - одна из самых важных частей дыхательной системы. Она соединяет гортань с бронхами. Главная функция трахеи - проведение воздуха к легким. К тому же трахея обладает защитной и резонаторной функциями.
Ключевое значение в обследовании пациентов с подозрением на поражение дыхательных путей играют методы лучевой диагностики органов грудной клетки.
Один из методов такой диагностики - компьютерная томография. Компьютерная томография (КТ) представляет собой диагностическое визуальное исследование. Этот метод основан на измерении и сложной компьютерной обработке разности ослабления рентгеновского излучения различными по плотности тканями. В настоящее время компьютерная томография является основным методом исследования внутренних органов человека с использованием рентгеновского излучения. Таким образом, КТ-сканирование предоставляет подробную информацию об анатомических особенностях исследуемой области.
Компьютерная томография органов грудной клетки для одного пациента содержит от 100 до 130 послойных изображений внутренних органов.
После получения качественных снимков КТ врач-рентгенолог подробно их изучает и обращает внимание на:
• Плотность легочной ткани по сегментам
• Наличие или отсутствие гранулем, опухолей
• Размеры патологических участков
• Характер кровообращения и т.д.
Для того, чтобы поставить правильный диагноз одному пациенту, специалисту- радиологу требуется изучить серию снимков и по ним вынести заключение. Для этого ему необходимо фокусировать свое внимание на конкретной области исследования. Это очень трудоемкая и кропотливая работа.
В данной работе представлен алгоритм локализации трахеи и бронхов для облегчения работы специалистов-радиологов.
На данный момент существуют приложения, которые позволяют автоматизировать решение многих медицинских задач (они будут рассмотрены позже), но в них не поддерживается автоматическое выделение области исследования.
В связи с этим цель выпускной квалификационной работы - реализовать алгоритм для локализации трахеи и бронхов на изображениях компьютерной томографии.
Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
• Изучить инструменты компьютерного зрения
• Реализовать алгоритм для локализации бронхов и трахеи на изображениях компьютерной томографии с применением инструментов компьютерного зрения
• Выполнить разметку изображений для оценки эффективности работы алгоритма
• Выполнить тестирование
Предметом исследования стали способы работы с изображениями, а также алгоритмы, позволяющие находить и выделять интересующие части изображений.
При выполнении данной работы был реализован алгоритм для локализации трахеи и бронхов на изображениях компьютерной томографии.
Были выполнены следующие задачи:
• Сделан обзор существующих решений для работы с данными формата DICOM
• Изучены инструменты компьютерного зрения, которые были использованы в процессе реализации алгоритма.
• Реализован алгоритм локализации трахеи и бронхов на изображениях компьютерной томографии.
• Проведена оценка эффективности реализованного алгоритма.
• Проведены эксперименты и тестирование.
Помимо этого, был изучен язык программирования Python, методы работы с цифровыми изображениями и основные функции библиотеки OpenCV.
Итоговая программа способна распознавать трахею и частично главные бронхи. Естественно, в реализации остаются места, которые возможно оптимизировать для лучшей работы, а также возможно реализовать более точный алгоритм.
