Обработка и визуализация медицинских радиологических изображений
|
ВВЕДЕНИЕ 3
1 Анализ задания на проектирование 6
1.1 Анализ существующих программных продуктов 6
1.1.1 Выбор критериев на основе анализа существующих программ 7
1.2 Формирование требований к реализуемому ПО 11
2 Классификация методов медицинской визуализации 12
3 Описание стандарта DICOM 14
4 Проектирование программного продукта 22
4.1 Выбор метода реализации ПО 22
4.2 Выбор языка программирования 22
4.3 Выбор библиотеки для разработки ГПИ 23
4.4 Проектирование архитектуры ПО 24
5 Реализация программного продукта 27
5.1 Описание базовых модулей программы 27
5.1.1 Класс главного окна приложения 29
5.1.2 Класс модуля чтения DICOM файлов 31
5.1.3 Класс построения вокскльной модели 34
5.1.4 Класс окна трехмерной реконструкции 35
5.2 Описание вспомогательных модулей программы 35
5.3 Жизненный цикл процесса разработки 38
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 47
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 48
ПРИЛОЖЕНИЕ
1 Анализ задания на проектирование 6
1.1 Анализ существующих программных продуктов 6
1.1.1 Выбор критериев на основе анализа существующих программ 7
1.2 Формирование требований к реализуемому ПО 11
2 Классификация методов медицинской визуализации 12
3 Описание стандарта DICOM 14
4 Проектирование программного продукта 22
4.1 Выбор метода реализации ПО 22
4.2 Выбор языка программирования 22
4.3 Выбор библиотеки для разработки ГПИ 23
4.4 Проектирование архитектуры ПО 24
5 Реализация программного продукта 27
5.1 Описание базовых модулей программы 27
5.1.1 Класс главного окна приложения 29
5.1.2 Класс модуля чтения DICOM файлов 31
5.1.3 Класс построения вокскльной модели 34
5.1.4 Класс окна трехмерной реконструкции 35
5.2 Описание вспомогательных модулей программы 35
5.3 Жизненный цикл процесса разработки 38
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 47
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 48
ПРИЛОЖЕНИЕ
Радиология — раздел медицины, изучающий применение ионизирующих излучений для диагностики и лечения различных заболеваний, а также заболевания и патологические состояния, возникающие при воздействии ионизирующих излучений на организм человека.
Первоначально радиология была аспектом медицинской науки, в котором рассматриваются возможности использования электромагнитной энергии, выделяемой рентгеновскими аппаратами или другими подобными приспособлениями с целью получения визуальной информации для медицинского исследования. Радиология, которая включает в себя использование рентгеновского излучения, называется рентгенологией. Сегодня медицинская визуализация, помимо рентгеновского излучения, также использует методы диагностики высокочастотных волн, магнитных полей и других излучений.
В настоящее время для создания, хранения, передачи и визуализации медицинских изображений и документов обследованных пациентов используется стандарт DICOM (англ. Digital Imaging and Communications in Medicine). DICOM опирается на ISO-стандарт OSI (англ. open systems interconnection basic reference model) и поддерживается большинством производителей медицинского оборудования и медицинского программного обеспечения. Стандартом DICOM определено два информационных уровня. Файловый уровень — DICOM File (DICOM-файл) — объектный файл с теговой организацией для представления кадра изображения (или серии кадров) и сопровождающей/управляющей информацией (в виде DICOM тегов) и сетевой (коммуникационный) — DICOM Network Protocols (сетевой DICOM- протокол) — для передачи DICOM файлов и управляющих DICOM команд по сетям с поддержкой TCP/IP.
DICOM File представляет собой объектно-ориентированный файл с теговой организацией. Информационная модель стандарта DICOM для DICOM файла четырёхступенчатая: пациент (англ. patient) ^ исследование (англ. study) ^ серия (англ. series) ^ изображение (кадр или серия кадров) (англ. image).
DICOM Протокол (англ. DICOM Network Protocols) использует TCP/IP для передачи медицинской информации от медицинского радиологического оборудования в PACS (англ. Picture Archiving and Communication System) систему и для связи между PACS системами.
Стандарт DICOM дает возможность производить интеграцию медицинского оборудования разных производителей, включая DICOM сканеры, DICOM серверы, автоматизированные рабочие места и DICOM принтеры в единую систему.
В настоящее время медицинские учреждения России стремятся использовать передовые технологии для диагностики и лечения различных заболеваний.
При анализе рынка программного обеспечения для медицинских радиологических исследований не было найдено программ с открытым исходным кодом, с возможностью трехмерной визуализации и отвечающих всем современным требованиям программного обеспечения. Опираясь на результаты проведенного анализа, было принято решение о создании программного обеспечения с открытым кодом, который будет обладать рядом преимуществ платного программного обеспечения. Одним из основных преимуществ программного обеспечения с открытым кодом является способность кастомизации под нужды каждой конкретной медицинской организации.
Для исполнения принятого решения была поставлена цель и сформулированы задачи.
Цель данной выпускной квалификационной работы - разработка инструмента для просмотра медицинских изображений стандарта DICOM.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1) Изучить существующие программные продукты. Провести анализ функциональности. Выбрать заимствуемые функции.
2) Сформулировать требования к разрабатываемому продукту. Определить необходимую функциональность.
3) Спроектировать программное обеспечение. Выбрать систему организации программной системы. Определить независимые части системы.
4) Реализовать программное обеспечение. Запрограммировать
выбранную функциональность. Протестировать готовый программный продукт.
Первоначально радиология была аспектом медицинской науки, в котором рассматриваются возможности использования электромагнитной энергии, выделяемой рентгеновскими аппаратами или другими подобными приспособлениями с целью получения визуальной информации для медицинского исследования. Радиология, которая включает в себя использование рентгеновского излучения, называется рентгенологией. Сегодня медицинская визуализация, помимо рентгеновского излучения, также использует методы диагностики высокочастотных волн, магнитных полей и других излучений.
В настоящее время для создания, хранения, передачи и визуализации медицинских изображений и документов обследованных пациентов используется стандарт DICOM (англ. Digital Imaging and Communications in Medicine). DICOM опирается на ISO-стандарт OSI (англ. open systems interconnection basic reference model) и поддерживается большинством производителей медицинского оборудования и медицинского программного обеспечения. Стандартом DICOM определено два информационных уровня. Файловый уровень — DICOM File (DICOM-файл) — объектный файл с теговой организацией для представления кадра изображения (или серии кадров) и сопровождающей/управляющей информацией (в виде DICOM тегов) и сетевой (коммуникационный) — DICOM Network Protocols (сетевой DICOM- протокол) — для передачи DICOM файлов и управляющих DICOM команд по сетям с поддержкой TCP/IP.
DICOM File представляет собой объектно-ориентированный файл с теговой организацией. Информационная модель стандарта DICOM для DICOM файла четырёхступенчатая: пациент (англ. patient) ^ исследование (англ. study) ^ серия (англ. series) ^ изображение (кадр или серия кадров) (англ. image).
DICOM Протокол (англ. DICOM Network Protocols) использует TCP/IP для передачи медицинской информации от медицинского радиологического оборудования в PACS (англ. Picture Archiving and Communication System) систему и для связи между PACS системами.
Стандарт DICOM дает возможность производить интеграцию медицинского оборудования разных производителей, включая DICOM сканеры, DICOM серверы, автоматизированные рабочие места и DICOM принтеры в единую систему.
В настоящее время медицинские учреждения России стремятся использовать передовые технологии для диагностики и лечения различных заболеваний.
При анализе рынка программного обеспечения для медицинских радиологических исследований не было найдено программ с открытым исходным кодом, с возможностью трехмерной визуализации и отвечающих всем современным требованиям программного обеспечения. Опираясь на результаты проведенного анализа, было принято решение о создании программного обеспечения с открытым кодом, который будет обладать рядом преимуществ платного программного обеспечения. Одним из основных преимуществ программного обеспечения с открытым кодом является способность кастомизации под нужды каждой конкретной медицинской организации.
Для исполнения принятого решения была поставлена цель и сформулированы задачи.
Цель данной выпускной квалификационной работы - разработка инструмента для просмотра медицинских изображений стандарта DICOM.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1) Изучить существующие программные продукты. Провести анализ функциональности. Выбрать заимствуемые функции.
2) Сформулировать требования к разрабатываемому продукту. Определить необходимую функциональность.
3) Спроектировать программное обеспечение. Выбрать систему организации программной системы. Определить независимые части системы.
4) Реализовать программное обеспечение. Запрограммировать
выбранную функциональность. Протестировать готовый программный продукт.
В процессе выполнения бакалаврской работы были изучены основные характеристики различных программ для визуализации и просмотра данных медицинских радиологических снимков. По завершению анализа программных продуктов, были сформированы требования к разрабатываемому программному обеспечению.
Для создания программного обеспечения был выбран наилучший и оптимальный для данного случая набор инструментов и решений, в который вошли: язык программирования C++ и кроссплатформенная библиотека графического интерфейса Qt, а также библиотека для построения графиков QCustomPlot. Это позволило в полной мере реализовать сформулированные требования к разрабатываемому программному обеспечению.
Во время разработки данного программного обеспечения, был изучен стандарт DICOM, структурой организации тегов, а также были изучены алгоритмы преобразования воксельной графики в полигональную. Кроме того, были изучены ранее незнакомые возможности библиотек Qt. Основываясь на полученных знаниях, мной была спроектирована архитектура
разрабатываемого программного продукта и выполнена его реализация в виде программы.
Данный программный продукт имеет все плюсы других схожих программ, при этом являясь кроссплатформенной программой с открытым исходным кодом.
Для создания программного обеспечения был выбран наилучший и оптимальный для данного случая набор инструментов и решений, в который вошли: язык программирования C++ и кроссплатформенная библиотека графического интерфейса Qt, а также библиотека для построения графиков QCustomPlot. Это позволило в полной мере реализовать сформулированные требования к разрабатываемому программному обеспечению.
Во время разработки данного программного обеспечения, был изучен стандарт DICOM, структурой организации тегов, а также были изучены алгоритмы преобразования воксельной графики в полигональную. Кроме того, были изучены ранее незнакомые возможности библиотек Qt. Основываясь на полученных знаниях, мной была спроектирована архитектура
разрабатываемого программного продукта и выполнена его реализация в виде программы.
Данный программный продукт имеет все плюсы других схожих программ, при этом являясь кроссплатформенной программой с открытым исходным кодом.
Подобные работы
- Сравнительная оценка компьютерной и цифровой линейной рентгеновской томографии в условиях неотложной диагностики
Дипломные работы, ВКР, медицина . Язык работы: Русский. Цена: 4390 р. Год сдачи: 2017 - Сравнительная оценка компьютерной и цифровой линейной рентгеновской томографии в условиях неотложной диагностики
Дипломные работы, ВКР, медицина . Язык работы: Русский. Цена: 4750 р. Год сдачи: 2017 - Разработка программного обеспечения для компьютерной оценки состояния межпозвоночных дисков
Дипломные работы, ВКР, информационные системы. Язык работы: Русский. Цена: 4770 р. Год сдачи: 2020 - ОЦЕНКА ДОЗ ОБЛУЧЕНИЯ ПАЦИЕНТОВ ПРИ РЕНТЕНОСКОПИЧЕСКОМ ИССЛЕДОВАНИИ ВЕРХНЕГО ОТДЕЛА ЖЕЛУДОЧНО-КИШЕЧНОГО ТРАКТА
Дипломные работы, ВКР, медицина . Язык работы: Русский. Цена: 4770 р. Год сдачи: 2016 - Разработка системы для разметки медицинских данных DICOM-формата
Магистерская диссертация, информационные системы. Язык работы: Русский. Цена: 5650 р. Год сдачи: 2023 - ОЦЕНКА ДОЗ ОБЛУЧЕНИЯ ПАЦИЕНТОВ ПРИ РЕНТЕНОСКОПИЧЕСКОМ ИССЛЕДОВАНИИ ВЕРХНЕГО ОТДЕЛА ЖЕЛУДОЧНО-КИШЕЧНОГО ТРАКТА
Дипломные работы, ВКР, медицина . Язык работы: Русский. Цена: 4290 р. Год сдачи: 2016 - Разработка системы для разметки медицинских данных DICOM-формата
Дипломные работы, ВКР, математика и информатика. Язык работы: Русский. Цена: 4600 р. Год сдачи: 2023 - ЗНАЧЕНИЕ МАГНИТНО-РЕЗОНАНСНОЙ ТОМОГРАФИИ В
ДИАГНОСТИКЕ ПОРАЖЕНИЙ ГОЛОВНОГО МОЗГА У ПАЦИЕНТОВ СО СПИДОМ
Дипломные работы, ВКР, медицина . Язык работы: Русский. Цена: 4900 р. Год сдачи: 2018 - ЗНАЧЕНИЕ МАГНИТНО-РЕЗОНАНСНОЙ ТОМОГРАФИИ В ДИАГНОСТИКЕ ПОРАЖЕНИЙ ГОЛОВНОГО МОЗГА У ПАЦИЕНТОВ СО СПИДОМ
Дипломные работы, ВКР, медицина . Язык работы: Русский. Цена: 4255 р. Год сдачи: 2018