Декомпозиционный метод и подсистема повышения качества визуализации анатомических и патологических структур на цифровых маммограммах

Abstract

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.11.17 – биологические и медицинские приборы и системы – Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", Харьков, 2017. Работа посвящена решению актуальной научно-технической задачи – повышению качества визуализации анатомических и патологических структур на слабоконтрастных полутоновых изображениях молочной железы за счет разработки новых методов и подсистемы визуализации маммографических снимков, что позволит обеспечить поддержку врача-рентгенолога при принятии решений в медицинской практике. Анализ существующих систем обработки и анализа маммографических изображений выявил их недостатки, что позволило сформулировать цель и задачи исследования. На основании аналитического анализа методов, используемых при цифровой обработке изображений, разработаны математическая модель изображения анатомических и патологических структур молочной железы на цифровой маммограмме, которая основана на декомпозиции исходного изображения на составляющие, и на ее основе декомпозиционный метод повышения качества визуализации цифровых рентгенологических снимков молочной железы. Выполнена оптимизация параметров метода повышения качества визуализации маммографических снимков IMRI-MAM. Сформулированы требования к функциональным возможностям системы поддержки принятия решений в маммологии и представлена ее структурная схема. Разработано программное обеспечение для визуализации маммографических изображений. С использованием реляционной системы управления базы данных SQLite выполнено проектирование базы данных для хранения маммографической информации. Решена проблема подключения разработанного программного модуля IMRI-MAM к отечественному цифровому рентгенологическому маммографическому комплексу SYMA с использованием библиотеки динамической компоновки DLL. Выполнена комплексная проверка разработанной подсистемы на реальных медицинских данных, которая подтвердила эффективность ее работы.

This dissertation was submitted in partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy in technical sciences for specialty 05.11.17 – Biological and Medical Devices and Systems – at the National Technical University "Kharkov Polytechnic Institute", Kharkov, 2107. This work is dedicated to solving important scientific and technical tasks to improve the quality of visualization of anatomical and pathological structures on low-contrast gray-scale images of mammary glands (MG) using new method and a subsystem for visualizing mammographic images. A mathematical model of the MG image in a mammogram based on the original image decomposition into components was developed. The model further served as a foundation for the development of a decomposition method to improve the image quality of the MG. Next, the parameters of the method for improving the quality of IMRI-MAM mammogram visualization were optimized. As a result of this work, a new method of multi-criteria image quality assessment method, based on subjective and objective mammographic image characteristics, was developed. The results of processing digital mammograms with the IMRI-MAM method are presented. The structure of the decision making support system to be used in mammalogy is presented. A software to be used to visualize mammographic images was developed. The subsystems were verified on real medical data.