Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Информационно-измерительные системы

Диссертационная работа:

Бердникович Елена Юрьевна. Информационно-измерительные системы анализа гистологических изображений с применением дистанционного управления : диссертация ... кандидата технических наук : 05.11.16.- Москва, 2006.- 150 с.: ил. РГБ ОД, 61 06-5/3760

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 5

Глава 1. Задача совершенствования существующих и создания новых ,информационно-измерительных систем для анализа гистологических изображений 13

1.1.Проблемные вопросы гистологической диагностики опухолей 14

1.2.0бзор разработок автоматизированных средств поддержки принятия решений при анализе гистологических изображений 17

1.3.Современные проблемы автоматизации гистологической диагностики 33

1.4.Постановка задачи диссертации 36

Выводы 37

Глава 2. Системные принципы построения информационно-измерительных ,систем анализа гистологических изображений 39

2.1. Анализ предметной области и объектной среды 39

2.2. Выбор критерия качества медицинского диагностического комплекса

2.3. Стратегия построения информационно-измерительных систем гистологической диагностики 51

2.4. Определение основных направлений автоматизации

2.5. Концептуальная модель автоматизированного дистанционного анализа гистологических изображений при экспресс-диагностике 55

2.6. Разработка общих требований к системе 58

2.7. Требования к подсистеме клинической диагностики 60

Выводы 66

Глава 3. Метод интерактивного распознавания изображений при ,микроскопическом анализе препаратов опухолей 69

3.1. Модель интерактивного распознавания изображений при микроскопическом анализе 70

3.2. Разработка требований к системе баз данных препаратов опухолей...73

3.3. Методика интерактивного взаимодействия пользователя с подсистемой автоматизированного микроскопического анализа 80

3.4. Оценка адекватности модели интерактивного микроскопического анализа на примере опухолей щитовидной железы 84

Выводы 85

Глава 4. Методика дистанционного автоматизированного анализа ,гистологических изображений с применением информационно измерительной системы 87

4.1. Основные этапы дистанционного автоматизированного анализа ,гистологических изображений при экспресс-диагностике 89

4.2. Исходные данные и требования по подготовке к дистанционному автоматизированному анализу гистологических изображений 91

4.3. Последовательность действий пользователей при автоматизированном дистанционном анализе гистологических изображений во время проведения экспресс-диагностики 94

4.4. Оформление результатов исследования 99

Выводы 100

Глава 5. Разработка методики выполнения измерений размеров ,патологических участков макропрепаратов с применением ,дистанционного управления 102

5.1. Модель автоматизированного измерения размеров макропрепаратов ,щитовидной железы 103

5.2. Модель погрешности измерения размеров патологических участков макропрепаратов 104

5.3. Методика выполнения измерений размеров патологических участков макропрепаратов 108

Выводы 126

Глава 6, Внедрение результатов диссертации 127

6,1, Информационная система поддержки принятия решений при ,гистологической диагностике опухолей щитовидной железы 127

І 6.2. Информационно-измерительный комплекс анализа ,гистологических изображений АТЛАНТ 131

6.3. Телемедицинская сеть на базе информационно-измерительных комплексов АТЛАНТ 133

6.4. Внедрение результатов диссертации в учебный процесс 135

Выводы 135

Заключение 137

Список литературы 139 

Введение к работе:

Во всем мире сейчас широко развивается научно-практическое направление, связанное с разработкой и внедрением в клиническую практику ,новых автоматизированных методов и средств исследования, применение ,которых может вывести качество диагностики онкологических заболеваний на новый уровень. Анализ изображений лежит в основе гистологического ,исследования опухолей, которое является решающим методом при ,онкологической диагностике. Особое значение гистологическое ,исследование имеет во время хирургических операций, когда проводится анализ операционного материала на макро и микроскопическом уровне, цель которого, установление типа опухоли (доброкачественная -злокачественная) и на основании этого определение объема и тактики хирургического вмешательства.

В данной области медицины существует проблема повышения достоверности принимаемых диагностических решений. Это обусловлено тем, что изображения гистологических объектов отличаются сложной пространственно-яркостной организацией, в связи с чем, информативные признаки заболеваний слабо формализуемы. Особенно остро эта проблема стоит в не типичных случаях, распознавание которых требует высокой квалификации специалистов, которых в стране по некоторым формам заболеваний единицы.

В настоящее время широкое распространение по применению в области гистологической диагностики получили информационно-измерительные системы (ИИС). Несмотря на то, что рассматриваемые системы описаны в литературе, многие вопросы автоматизации гистологической диагностики опухолей еще недостаточно или совсем не изучены.

Большинство существующих систем, обладая набором универсальных функций, не учитывают реальные условия проведения диагностики операционного материала в действующей лаборатории. В них не предусмотрен аттестованный измерительный инструментарий. Также в этих системах, как правило, мало внимания уделяется формализации медицинских описаний. Информационное обеспечение систем микроскопического анализа ограничивается электронными атласами описательного характера, которые построены по принципу пассивного просмотра типичных примеров опухолей. В связи с дефицитом высококвалифицированных медицинских кадров важна проблема разработки новых методов и средств дистанционного управления процессом диагностики.

Широкое практическое внедрение ИИС для гистологической диагностики сдерживается в силу ряда причин. Одна из главных связана с тем, что современные диагностические системы с высоким уровнем информатизации относятся к сложным системам, работа с которыми требует повышенной профессиональной квалификации и творческого мышления. Имеют место случаи необоснованной боязни специалистов-медиков использовать компьютерные технологии в лечебном процессе. Бытует также мнение, что компьютер может полностью заменить человека при постановке диагноза (и при этом не несет никакой ответственности за результат).

Поэтому поиск путей совершенствования существующих и создания новых информационно-измерительных систем и их элементов для анализа гистологических изображений, улучшения их технических и эксплуатационных характеристик продолжается. Вышеперечисленные факты определяют актуальность предпринятого в диссертации исследования.

Цели и задачи диссертации

Целью данной диссертации является разработка методов и средств информационно-измерительных систем анализа гистологических изображений с применением дистанционного управления.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: разработать системные принципы построения информационно-измерительных систем анализа изображений для гистологической экспресс-диагностики;

- сформулировать требования к ИИС анализа гистологических изображений на основе исследования существующих подходов, их достоинств и

недостатков;

- разработать метод интерактивного распознавания изображений при микроскопическом анализе;

- реализовать предложенные принципы и метод в ИИС анализа гистологических изображений с применением дистанционного управления;

- разработать методику дистанционного автоматизированного анализа гистологических изображений с применением ИИС в условиях клинической практики;

- разработать методику выполнения измерений размеров патологических

участков макропрепаратов с применением средств удаленного управления

вырезкой информативной зоны.

Научная новизна

1. Разработаны системные принципы проектирования информационно измерительных систем анализа изображений для гистологической экспресс диагностики, которые позволили осуществить выбор принципиальных решений построения системы, ориентированной на максимальное количество средств поддержки принятия ответственных диагностических решений в ,условиях жесткого временного ограничения (во время хирургических ,операций).

2. Предложена концептуальная модель дистанционного автоматизированного анализа гистологических изображений, которая ,позволила установить основные этапы обработки информации и их ,взаимосвязь при автоматизированной диагностике.

3. Предложен метод интерактивного распознавания изображений при микроскопическом анализе, основанный на сопоставлении комбинации стандартизованных информативных признаков исследуемого случая с совокупностью признаков эталонных объектов. Реализация указанного метода в информационной системе микроскопического анализа опухолей щитовидной железы позволила установить правильный гистологический диагноз более чем в 90% случаях, исследуемых с помощью системы.

4. Разработана методика дистанционного автоматизированного анализа гистологических изображений. Применение методики позволяет использовать ИИС анализа гистологических изображений во время хирургических операций в условиях дефицита высококвалифицированных кадров.

5. Разработана методика выполнения измерений патологических участков с применением дистанционного управления процессом вырезки информативной зоны макропрепаратов, которая обеспечивает возможность эксплуатации ИИС анализа гистологических изображений в клинической практике.

Практическая значимость 1. На основе предложенного в диссертации метода интерактивного распознавания изображений при микроскопическом анализе с участием специалистов МИФИ и Российского онкологического центра им. Н.Н.Блохина РАМН разработана информационная система поддержки принятия решений при гистологической диагностике опухолей щитовидной железы. Система апробирована в РОНЦ им. Н.Н.Блохина, Клинических больницах № 83, № 85, №6 Федерального медико-биологического агентства. Система внедрена в Центральную клиническую больницу Главного Медицинского Управления УД Президента РФ, Сибирский Онкологический Научный Центр (г. Томск), С.-Петербургскую Медицинскую Академию последипломного образования, С.-Петербургский Центр эндокринологии, С.-Петербургский Медицинский Университет, Брянскую городскую централизованную патанатомическую лабораторию. 2. С использованием предложенных в диссертации подходов к проектированию, методов и моделей макро и микроскопического анализа разработаны информационно-измерительные системы анализа гистологических изображений опухолей щитовидной железы, почек, молочной железы и лимфосаркомы "АТЛАНТ". Системы внедрены в Клинические больницы №85, №6 ФМБА и Отделение патологической анатомии опухолей человека РОНЦ им. Н.Н.Блохина РАМН и успешно эксплуатируются в клинической практике при проведении экспресс и плановых исследований.

3. С использованием разработанных в диссертации методов и средств дистанционного анализа гистологических изображений созданы и внедрены в клиническую практику методики проведения дистанционной диагностики с удаленными клиниками по гистологическим препаратам во время хирургических операций, ориентированные на специфику лечебных учреждений. Методики апробированы на 1200 случаях различных заболеваний и опухолей (на базе Кб №83, Кб№85 и Кб№6).

Положения, выносимые на защиту

1. Системные принципы проектирования информационно-измерительных систем анализа гистологических изображений для экспресс-диагностики.

2. Концептуальная модель дистанционного автоматизированного анализа гистологических изображений.

3. Метод интерактивного распознавания изображений при микроскопическом анализе опухолей щитовидной железы, основанный на сопоставлении комбинации стандартизованных информативных признаков исследуемого случая с совокупностью признаков эталонных объектов.

4. Методика дистанционного автоматизированного анализа гистологических изображений с использованием информационно-измерительной системы во время проведения хирургических операций. 5. Методика выполнения измерений патологических участков на изображениях макропрепаратов с применением информационно-измерительной системы. Апробация работы Основные результаты диссертации обсуждались на ежегодных конференциях "Научная сессия МИФИ"-2001, 2002, 2003, 2004, 2005, 2006 (МИФИ), 1-ом Евразийском конгрессе по медицинской физике - 2001г. (МГУ), международных конференциях "Новые информационные технологии в медицине, биологии, фармакологии и экологии 2003 " (Словакия), "Медицина XI века - 2004", научно-технической конференции с участием зарубежных специалистов "Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления" - 2003, 2006, научной конференции "Новые направления и разработки в онкоморфологии - 2003" (РОЦН им. Н.Н.Блохина РАМН, г. Москва), Российской научно-практической конференции "Новые диагностические и лечебные технологии в онкологии"-2003г. (г.Томск), III конференции молодых ученых с международным участием "Фундаментальные науки и прогресс клинической медицины"-2004г. (Москва), П-ой конференции "Медицинские, социальные и экономические проблемы сохранения здоровья населения" с международным участием - 2004г.(Турция), Всероссийской конференции с международным участием "Клиническая морфология щитовидной железы"-2004г. (г. Белгород), Научно-практической конференции-семинаре "Актуальные вопросы организации патологоанатомической службы, диагностики и экспертизы"-2004г. (г. Магнитогорск), Научной международной конференции "Фундаментальные и прикладные проблемы медицины и биологии" - 2005г. (ОАЭ), Научно-практической конференции "Морфометрия в диагностике болезней" - 2005г. (РМАПО, г. Москва). 

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 43 печатные работы, в том числе 8 статей и 1 учебное пособие. Получены положительное решение о выдаче патента на полезную модель и два свидетельства официальной регистрации программ для ЭВМ.

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка цитируемой литературы из 104 наименований. Работа изложена на 150 страницах 

Подобные работы
Кананадзе Сергей Сергеевич
Методическое и программно-алгоритмическое обеспечение информационно-измерительной системы автоматизированной обработки, анализа и классификации инфракрасных изображений
Кучмин Андрей Юрьевич
Управление зеркальной системой радиотелескопа миллиметрового диапазона
Ефимов Денис Валентинович
Робастное и адаптивное управление колебательными режимами нелинейных систем
Иванов Сергей Александрович
Исследование достоверности результатов метрологического анализа информационно-измерительных систем с использованием имитационного моделирования
Никулин Антон Владимирович
Анализ и синтез измерительных свойств микромеханических гироскопов, как класса информационно-измерительных систем
Горячев Владимир Яковлевич
Анализ и синтез фазовых датчиков механических величин с бегущим магнитным полем для информационно-измерительных и управляющих систем
Разин Игорь Вениаминович
Автоматизированный комплекс анализа полутоновых изображений на основе принципов инвариантного их описания
Соколов Василий Алексеевич
Гистограммный анализ тепловизионных изображений
Аскретков Евгений Владимирович
Управление ресурсами социального развития региона с применением системы государственного заказа (На примере Тульской области)

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net