Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?
Международный научно-исследовательский журнал публикации ВАК
Научные направления
Поделиться:
Разделы: Информационные технологии, Медицина
Размещена 22.10.2014. Последняя правка: 22.10.2014.

Медицинские изображения

Ильиных Полина Сергеевна

Магистрант

НГТУ, Энвижн груп

стажер технического отдела

Вихман Виктория Викторовна к.т.н., к.п.н кафедра ВТ НГТУ, Копысов Павел Евгеньевич инженер-конструктор Nvision Group


Аннотация:
В статье рассмотрены медицинские изображения, их виды, характеристики, обработка и хранения таких изображения.


Abstract:
The article deals with medical images, their types, characteristics, processing and storage of such images.


Ключевые слова:
Медицинские изображения; векторные и матричные изображения; PACS

Keywords:
Medical images; vector and matrix image; PACS


УДК 004.5
Довольно часто для установления диагноза и выбора лечения врачи используют медицинские изображения. Медицинские изображения- это  структурно-функциональный образ органов человека, предназначенный для диагностики заболеваний и изучения анатомо-физиологической картины организма. Также их называют диагностическим изображением. Способы получения медицинских изображений складываются из методов лучевой диагностики- рентгенологический, магнитно-резонансный, радионуклидный и ультразвуковой.

Группы медицинских изображений

Медицинские изображения можно поделить на две группы цифровые и аналоговые.

Аналоговыми изображениями являются изображения содержащие информацию непрерывного характера. Как и все аналоговые изображения, медицинские также имеют недостатки. Такие как их хранение, передача, обработка. Также в них присутствует лишние сигналы или шумы, которые ухудшают их качества.

Цифровые изображения в свою очередь представлены в виде матричной структуры. Главные их плюсы это высокое качество и отсутствие шумов, как у аналоговых изображениях. Их легко сохранять на разных носителях информации, обрабатывать и пересылать по сетям передачи данных.

Аналоговые изображение можно перевести в матричные и наоборот. Для оцифровки аналоговых изображений используют сканеры. А для оцифровки пленочных рентгенограмм с вою очередь используются так называемые дигитайзеры- транспарентные сканеры. Цифровые изображения получают из аналоговых посредством аналого-цифровых преобразователей.

Виды представление медицинских изображений

Представление медицинских изображений делится на два вида векторное и матричное.

Векторные изображения состоят из набора элементарных линий и кривых, описываемых математическими формулами в виде объектов- векторами. Данные изображения имеют векторную характеристику и могут изменяться исходя из требований без потери качества. Единственный недостаток таких изображений они требует значительные ресурсы памяти компьютера.

Матричные изображения они имеют в своей основе растр, состоящий из большого числа ячеек — пикселей, либо, при объемном характере, – вокселей. Соответственно чем больше пикселей, тем лучше качестов изображения. При обработки таких изображений сталкиваешься с их деформацией, особенно при изменении его размера. Появляется зернистость и теряется детализация изображения. В рентгенологии данный факт наблюдается при попытках произвести бумажные копии при цифровой флюорографии и компьютерной томографии.

И также матричные изображения модно перевести в векторные и наоборот.

В матричных изображениях каждому элементу в матрице соотвествует участок адресуемой памяти.То в медицинской диагностике экранная площадь дисплея обычно формируется в виде следующих матриц: 64x64, 128x128, 256x256, 512x512. 1024x1024, 2048х2048, 4096х4096 пикселей. Чем крупнее матрица, тем более детально оно представленно. Но также с увеличением качества возрастает емкость адресуемой памяти.  Что ведет к дополнительным аппаратным и программным ресурсам. Следовательно выбирают оптимальный уровень размера матрицы, при котором сохраняется баланс качества и производительности.

«Так, например, в радионуклидной визуализации – ОФЭКТ, ПЭТ, – при которой диагностическая информация носит, в основном, функциональный характер, отдают предпочтение крупным матрицам: 128х128 и 256х256. Таким способом освобождается оперативная память компьютера для выполнения сложных параметрических расчетов и построений. В цифровой рентгенографии, компьютерной и магнитно-резонансной томографии, при которых решаются диагностические задачи преимущественно структурного характера, применяются более мелкие матрицы: 512х512, 1024х1024»

 

Помимо размера матрицы растровые изображения также имеют различную структуру пикселя. Как известно, каждый пиксель изображения формируется в адресуемой памяти процессора различным числом бит — от 1 до 24. Так называемая глубина пикселя. Чем большим количеством бит представлен каждый пиксел изображения, тем оно богаче по своим зрительным свойствам. Тем больше требуется производительности. Поэтому в лучевой диагностике применяют разлиную глубину пикселя.  Так, в ультразвуковой диагностике, которая решает, в основном, функциональные задачи, либо опознание сравнительно грубых морфологических структур, чаще используют 6-битный пиксель, у которого 64 оттенка серого цвета, реже – 8-битный с 256 оттенками серой шкалы. При формировании таких образов в памяти компьютера потребуется 1-5 МБ памяти.

При построении объемных изображении и создание четырехмерной графики требуется еще больше ресурсов. Современные компьютерные томографы для выполнения одного исследования с потоковыми и трехмерными файлами с цветовым кодированием данных требуют до 5 ГБ оперативной памяти компьютера. В некоторых системах для получения медицинских изображений принята воксельная (объемная) структура их образования и интерпретации. Размерность воксельной матрицы такая же, как и пиксельной: 256х256, 512х512 и т.д.

 

В цветном изображении используется трехбайтный пиксель, содержащий 16,7 млн. цветов. Но такое изображение требует большего объема памяти компьютера. Поэтому используют индексированный цвет, который содержит 256 цветов. Главные его плюсы в том, что он требует меньше памяти, быстрее и проще передается по линиям передачи связи.

 

Хранение и архивация

Хоть медицинские изображения и представленны в цивровом виде, для хранения же чаще используются рентгеновоские снимки. Как уже стало известно медицинкие изображения представляются огромными объемами данных. Одно изображение может занимать от нескольких мегобайт до одного гигабайта и более.

Для более удобного хранения и передачи данных был принят стандарт DICOM. Стандарт  позволяет создавать, хранить, передавать и печатать все медицинские изображения. Через DICOM передаются изображения в сети PACS-архивация и передача медицинских изображений, далее они отправляются в RIS-радиологическая информационная сеть, и в HIS- госпитальная информационная сеть.

На рынке существует несколько специализированных решений внедрения системы PACS. Например такое решение есть у FUJIFILM под названием Synapse. Система позволяет реализовать единую диагностическую историю пациента, в сети из нескольких лечебно-профелактических учреждений. Врачи же в свою очередь получают большие возможности анализа, обработки и хранения медициснких изображений, а также их запись на различные съемные носители информации, импорт данных в формате DICOM 3.0. А встроенные технологии сжатия изображений, обеспечивают оптимизацию объема архива и нагрузку на сети передачи данных. В Synapse реализованы такие решения как

  • система архивирования медицинских диагностических изображений Synapse
  • система 3D-реконструкции Synapse 3D
  • система доступа к диагностическим изображениям с помощью мобильных устройств Synapse Mobility
  • система автоматизированной компьютерной диагностики для маммографии Digital Mammography CAD
  • рабочая станция для маммографии Axon Mammo.

 Такое же решение есть у компании HPпод названием HP Medical Archiving – HP MAS

Медицинские изображения необходимая часть в правильной постановке диагноза. И правильная и качественная их обработка зависит непосредственно от вычислительных ресурсов специализированных компьютеров. Одни служат для управления аппаратом, другие же непосредственно применяются для обработки полученных изображений. Они позволяют получать, совмещать и моделировать 3D и 4D изображения.

Библиографический список:

1. Радиологическая информационная система.Электронный ресурс. Режим доступа:http://www.kmis.ru/site.nsf/pages/ris.htm
2. Система архивирования медицинских диагностических изображений (архив)«Synapse». Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.kmis.ru/site.nsf/pages/SynapsePACS.htm
3.Архивирование данных в медицинских учреждениях. Электронный ресурс. Режим доступа: http://emag.iis.ru/arc/infosoc/emag.nsf/BPA/01534a7b6b695888c32572990044add3
4. Медицинские изображения и их обработка http://masters.donntu.edu.ua/2012/fknt/panina/library/article3.htm




Рецензии:

23.10.2014, 14:33 Розыходжаева Гульнора Ахмедовна
Рецензия: Статья содержит очень много грамматических и стилистических ошибок. По структуре претендует на обзорную, по оформлению не соответствует общепринятым условиям для такого рода статей. Необходимо в тексте ссылаться на источники литературы, нет достаточного анализа использованной литературы. Статья требует серьезной доработки.

24.10.2014, 20:42 Клинков Георгий Тодоров
Рецензия: Статья не дает ответ на вопросе, связанным с типологизаций медицинских изображении.Она имеет декларативный характер.Емпирический анализ литературных источников не помагает автору в контексуальном плане дать ответ на вопросе-в каких топологических границах медицинские изображения являются ефективным средством диагностики?В методологическом аспекте все подчинено классических моделей хранения и архиваций?



Комментарии пользователей:

Оставить комментарий


 
 

Вверх