Разработка медицинских информационных систем и трехмерное моделирование

1

Разработка медицинских информационных систем и трехмерное моделирование

Научная группа

Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет

Факультет Технической КибернетикиКафедра Автоматики и Вычислительной Техники

Научный руководитель: Болсуновская М.В.

2

РЕЗУЛЬТАТЫ РАЗРАБОТОКТРЕХМЕРНЫХ МОДЕЛЕЙ ОБЪЕКТОВ

3

4

5

6

7

8

9

РАЗРАБОТКА ТРЕХМЕРНЫХ МОДЕЛЕЙ ПЕРСОНАЖЕЙ ДЛЯ ИГРОВЫХ ПРОЕКТОВ

10

11

ЦИФРОВАЯ ОБРАБОТКА ИЗОБРАЖЕНИЙ

12

РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ ДЛЯ НПО «АВРОРА»

13

РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ ДЛЯ НПО «АВРОРА»

Разработчики: Одоевский А.С., Лексашов А.В.

Исходные данные РезультатСцена

14

Моделирование сцены

Разработчики: Одоевский А.С., Лексашов А.В.

РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ ДЛЯ НПО «АВРОРА»

15

РАЗРАБОТКА СЕРВИС-ОРИЕНТИРОВАННОГО ПРИЛОЖЕНИЯ ОБРАБОТКИ ЦИФРОВЫХ

ОБРАЗОВ ПЛЕНОЧНЫХ НЕГАТИВОВ

16

негатив

ПередачаПубликацияУсловияхранения

Задачи, требующие решения:Устранение дефектов (пыль, царапины)Коррекция цветопередачиУстранение зернистостиКоррекция тональности

Аппаратно-программные мини-лаборатории

Konica R2 Super 700 ~55,000$

Agfa D-Lab.2 SSL ~60000€

Програмные средства

Фильм-сканер

Konica-Minolta DS Dual4 ~300$

LaserSoft SilverFast ~250$

РАЗРАБОТКА СОП ОБРАБОТКИ ЦИФРОВЫХ ОБРАЗОВ ПЛЕНОЧНЫХ НЕГАТИВОВ

Разработчики: Маслов А.Ю.

17

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ОБРАБОТКИ НЕГАТИВА

Негатив исходного

изображения

Цифровое изображение

Изображение в рабочем цветовом

пространстве

Профиль сканера

Профиль пленки

Сканер

Квантование и дескритизация

Цифровое изображение

Процессор негативов

Аппарат ресамплинга

Монитор

Принтер

Профиль монитора

Профиль принтера

Аппарат улучшения

изображения

Аппарат восстановления

изображения

1

2

3

4

Разработчики: Маслов А.Ю.

18

ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКАЯ КРИВАЯ ПЛОТНОСТИ НЕГАТИВА

Оптическая плотность

Экспозиция

Диапазн яркостей сцены

Диапазон плотностей негатива

Оптическая плотность

Экспозиция

Зависимость потемнения точки негатива от количества попавшего на неё света

Построение возможно методом визуального анализа

Пример для Kodak UC 400 (красный канал):

)(59.233.2)93.5)2.0((

1)(

4xgx

xxf

Разработчики: Маслов А.Ю.

19

УЛУЧШЕНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ

),(),(),( yxryxiyxf Желательно осуществлять фильтрацию над каждой компонентой изображения по отдельности

Разработчики: Маслов А.Ю.

20

ВОССТАНОВЛЕНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ

),()],([),( yxyxfHyxg Восстановить возможно:

)],([ˆ),(ˆ 1 yxgHyxf

Разработчики: Маслов А.Ю.

21

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АНАЛИЗА СТРУКТУРЫ И ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ

ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЙ

22

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АНАЛИЗА СТРУКТУРЫ И ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЙ

Анализ методов обработки изображений, используемых в различных предметных областях;

Унификация методов обработки изображений в медико-биологических исследованиях тканей и материаловедении;

Разработка методики обработки изображений, полученных с помощью сканирующей микроскопии, устойчивой к воздействию дестабилизирующих факторов;

Разработка автоматизированной системы анализа структуры и оценки качества материалов.

Решаемые задачи:

23

РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННОГО КОМПЛЕКСА ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЙ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Анализ изображений участковбиологической ткани

Анализ снимков ультразвуковых исследований

Разработчики: Лексашов А.В.

24

РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННОГО КОМПЛЕКСА ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЙ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Анализ изображений участковбиологической ткани

Анализ снимков ультразвуковых исследований

Разработчики: Лексашов А.В.

25

ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС СОПРОВОЖДЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВА И КЛИНИЧЕСКОГО

ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕДИЦИНСКИХ ИЗДЕЛИЙ «СОСУДИСТЫЕ КЛАПАННЫЕ ГОМОГРАФТЫ»

26

ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС СОПРОВОЖДЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВА И КЛИНИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕДИЦИНСКИХ ИЗДЕЛИЙ «СОСУДИСТЫЕ КЛАПАННЫЕ ГОМОГРАФТЫ»

Структура программного комплекса и взаимодействие с другими компонентами

системы

Лаборатория

Динамическое наблюдение

Сведения о 3х-мерных моделях

Сведения о донорахСведения о пациентах

Сведения об анализах СГ

Принятие решения о годности СГ

Банк Данных

Сведения о материалах

Среда моделирования

(3D Studio MAX)

Блок экспортамоделей СГ

Приложение для работы с БД

Медицинские учр-я

Кардиохирургические клиники

НИИ с отделениями к/х

Городские больницы с отделениями сосудистой

хирургии

Кардиологические учр-я

Пациент

Приложение визуализации трехмерных

моделей

Транспортировка медицинских

изделий

Производство Хранилище

Блок медицинских испытаний

Банк данных

- динамического наблюдения пациентов- сведений о трехмерных моделях- сведений о донорах- сведений о пациентах- сведения о материалах .....................

3D Studio MAX

Приложение для работы с БД

Графическое приложение

Модуль экспорта

Визуализация трехмерных моделей сосудистых клапанных гомографтов

27

РАБОТА С ДИНАМИЧЕСКИМИ МОДЕЛЯМИ СОСУДИСТЫХ КЛАПАННЫХ ГОМОГРАФТОВ

28

РАБОТА С ДИНАМИЧЕСКИМИ МОДЕЛЯМИ СОСУДИСТЫХ КЛАПАННЫХ ГОМОГРАФТОВ

Разработчики: Ахин М.Х., Маслов А.Ю.

Разработка динамических моделей СКГ

Исходные модели создавалисьс использованием

NURBS-моделированияЖелательно избежатьповторной разработки

моделей СКГ

Необходимо предложить методикусоздания динамических моделей

на базе NURBSов

29

РАБОТА С ДИНАМИЧЕСКИМИ МОДЕЛЯМИ СОСУДИСТЫХ КЛАПАННЫХ ГОМОГРАФТОВ

Разработчики: Ахин М.Х., Маслов А.Ю.

Предложена методикасглаживания стыков

NURBS-поверхностейв статике и динамике

Проведено сравнениеразличных способов создания

динамических NURBS-моделей

Создана динамическая модельтрикуспидального клапана

СКГ

Разработка динамических моделей СКГ

30

РАБОТА С ДИНАМИЧЕСКИМИ МОДЕЛЯМИ СОСУДИСТЫХ КЛАПАННЫХ ГОМОГРАФТОВ

Разработчики: Ахин М.Х., Маслов А.Ю.

Разработана конкретная иерархияклассов для формата X3D и

библиотеки OpenGL

На основе сравнительногоанализа для использования

был выбран формат X3DПредложена концепцияиерархии классов

для сопряжения форматовописания 3D графики и библиотек визуализации

Разработка ПО для работы с динамическими моделями СКГ

31

РАБОТА С ДИНАМИЧЕСКИМИ МОДЕЛЯМИ СОСУДИСТЫХ КЛАПАННЫХ ГОМОГРАФТОВ

Разработчики: Ахин М.Х., Маслов А.Ю.

На базе разработаннойуниверсальной иерархии

классов создано приложениедля визуализации динамических

моделей СКГ

Разработка ПО для работы с динамическими моделями СКГ

32

КОМПЛЕКС ДИСТАНЦИОННОГО ДИНАМИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

ПУЛЬСОКСИМЕТРИИ

33

КОМПЛЕКС ДИСТАНЦИОННОГО ДИНАМИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ПУЛЬСОКСИМЕТРИИ

Цель разработки

Осуществлять динамическое наблюдение сатурации по кислороду и частоты пульса пациентов разного возраста на этапах интенсивной терапии и реабилитации;

Проводить оценку работы сердечно-сосудистой, дыхательной и других систем;

Передавать данные между компонентами системы по беспроводным каналам связи в пределах отделения медицинского учреждения.

Создание комплекса, позволяющего:

Учреждение: Детская городская больница №1 г. Санкт-Петербурга Разработчики: Одоевский А.С., Фомин А.М., Рудаков А.С.

34

КОМПЛЕКС ДИСТАНЦИОННОГО ДИНАМИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ПУЛЬСОКСИМЕТРИИ

Учреждение: Детская городская больница №1 г. Санкт-Петербурга Разработчики: Одоевский А.С., Фомин А.М., Рудаков А.С.

Наблюдение пациента в

период интенсивной

терапии

Постоянноенаблюдение врачей имедсестер в реанимации

Отделения:• Послеродового наблюдения (35%) • После-реанимационные (25%)• Сердечно-сосудистой хирургии (20%)• После-операционные (14%)• Инфекционные (3%)• Онко-гематологические (3%)

Потребность в применении комплекса

35

КОМПЛЕКС ДИСТАНЦИОННОГО ДИНАМИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ПУЛЬСОКСИМЕТРИИ

Учреждение: Детская городская больница №1 г. Санкт-Петербурга Разработчики: Одоевский А.С., Фомин А.М., Рудаков А.С.

Задачи разработки комплекса1. Анализ аппаратно-программных комплексов,

предназначенных для контроля состояния здоровья пациентов;

2. Формирование структуры требований к комплексу;3. Разработка структуры и определение компонентного

состава;4. Формирование требований к разработке

программных компонентов;5. Проектирование и разработка компонентов

комплекса;6. Разработка технической документации;7. Выполнение технических испытаний опытного

образца комплекса.

36

КОМПЛЕКС ДИСТАНЦИОННОГО ДИНАМИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ПУЛЬСОКСИМЕТРИИ

Учреждение: Детская городская больница №1 г. Санкт-Петербурга Разработчики: Одоевский А.С., Фомин А.М., Рудаков А.С.

Характеристики разработанного комплекса• Показатели: ЧСС, SpO2, ФПГ;

• До 6 пульсоксиметров; • Bluetooth (class 1, до 100 м);• Автономное питание и от сети 220В;• Работа с ПК дежурного или с ноутбука;

•Наблюдение изменений в режиме реального времени;• Сигнализирование;• Сохранение информации в

БД Interbase/Firebird;• Статистическая обработка сохраненных данных;• Формирование отчетов в формате MS Word.

Программное обеспечение комплекса

По теме разработки ФГУ ФИПС выдан патент на полезную модель:

«Комплекс для контроля состояния организма» (№59389 от 27.12.2006).

37

КОМПЛЕКС ДИСТАНЦИОННОГО ДИНАМИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ПУЛЬСОКСИМЕТРИИ

Учреждение: Детская городская больница №1 г. Санкт-Петербурга Разработчики: Одоевский А.С., Фомин А.М., Рудаков А.С.

Текущие задачи на разработку

1. Разработка портативного пульсоксиметра с встроенным Bluetooth передатчиком

2. Исследование и разработка программных средств прогнозирования изменения состояния здоровья пациента по показателям пульсоксиметрии

3. Увеличение возможностей комплекса с использованием ретрансляции Bluetooth