Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка новых перспективных методов и алгоритмов для автоматического распознавания патологий органов грудной полости по рентгеновским изображениям

Номер контракта: 14.606.21.0002

Руководитель: Белхауари Самир Брахим

Должность: профессор

Организация: Автономная некоммерческая организация высшего образования "Университет Иннополис"
Организация докладчика: Автономная некоммерческая организация высшего образования «Университет Иннополис»

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
автоматизированная диагностика заболеваний органов грудной полости, туберкулез легких, рентгеновские изображения, распознавание изображений, анализ медицинских изображений, классификация, вычисление и выбор признаков, k-nn, фильтрация шума, сегментация, поиск зон интереса

Цель проекта:
Заболевания органов грудной полости, включая туберкулез и рак легких, являются одними из главных причин смерти в мире. Целью проекта является повышение эффективности диагностики заболеваний органов грудной полости путем создания новых моделей, методов и алгоритмов автоматизированной диагностики по цифровым рентгеновским изображениям. На основе результатов, полученных в рамках ПНИ, будет разработан программный комплекс для автоматизированной диагностики (скрининга с разделением на «норму» и «патологию») заболеваний органов грудной полости по рентгеновским изображениям.

Основные планируемые результаты проекта:
Разработанные методы и алгоритмы анализа изображений должны обеспечить автоматическую диагностику с высокой точностью для использования на практике. Для этого необходимо решить ряд задач в области компьютерного зрения и машинного обучения, включая предобработку изображения, выбор признаков и их классификацию. Полученные результаты ПНИ будут положены в основу разработки программного комплекса автоматизированной диагностики заболеваний органов грудной полости по цифровым рентгеновским изображениям. Программный комплекс может быть использован в ЛПУ, оснащенных цифровыми рентгеновскими (или флюорографическими) аппаратами, в виде сервиса автоматической обработки данных, поступающих в архивы медицинских изображений, или в составе мобильного флюорографического кабинета.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Программный комплекс для автоматизированной диагностики заболеваний органов грудной полости по рентгеновским изображениям может быть использован как дополнение или замена существующим автоматизированным рабочим местам врачей-рентгенологов в лечебно-профилактических учреждениях.
Другим применением разработанной информационной системы автоматизированной диагностики является использование в рамках комплекса, состоящего из мобильного флюорографического кабинета на базе шасси грузового автомобиля, цифровой флюорографической установки, системы спутниковой связи, бортового сервера-вычислителя, программного обеспечения, а также рабочего места оператора. Программное обеспечение, установленное на мобильном комплексе, позволит автоматически выявлять наличие патологий на изображениях. Исследования, для которых программа не смогла принять решения, будут передаваться по спутниковому каналу в диспетчерский центр. Высококвалифицированные специалисты диспетчерского центра смогут оперативно провести исследования по переданным изображениям.
При разработке методов и алгоритмов анализа изображений используются современные подходы решения задач искусственного интеллекта, машинного обучения и компьютерного зрения. Оценка результативности и эффективности полученных результатов автоматизации диагностики подтверждает соответствие уровню современных зарубежных аналогов. Для возможности использования разрабатываемой системы на практике необходимо обучение и исследование эффективности алгоритмов на выборке существенно большего объема по сравнению с использованной.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Областью применения разрабатываемой системы является автоматизация диагностики заболеваний органов грудой полости по рентгеновским изображениям. Внедрение компьютерных систем автоматического скрининга сможет сократить влияние человеческого фактора, снизив показатели заболеваемости и смертности. Использование технологий компьютерного анализа изображений позволит эффективно использовать создаваемую в сфере здравоохранения инфраструктуру, включающую цифровое рентгеновское оборудование, системы хранения данных, вычислительные сервера и каналы связи.
Объем рынка программно-аппаратных комплексов автоматической диагностики к 2020 году в России составит около 20 000 комплектов, в странах БРИКС – около 200 000 комплектов. При достижении 10% объема имеющегося российского рынка объем продаж может составить порядка 2 млрд. рублей. Предполагаемый срок окупаемости проекта – 5 лет.

Текущие результаты проекта:
Разработан экспериментальный образец системы автоматического распознавания рентгеновских изображений органов грудной полости в составе алгоритмов и программных модулей обработки рентгеновских изображений, вейвлет-разложения, выбора инвариантных признаков, классификации и принятия решений. Разработан комплект программной документации.
Сформирована база медицинских изображений из 939 снимков, использованная для обучения и оценки эффективности алгоритмов. Проведена работа по выявлению рентгенологических признаков, характерных для изображений областей патологий, и их формализации.
По результатам проведенных экспериментальных исследований точность обнаружения областей с патологиями превысила 90% при частоте ложных срабатываний менее 15%, что соответствует требованиям технического задания.
Разработана методика автоматизации диагностики заболеваний органов грудной полости по рентгеновским изображениям.
На основе полученных результатов ПНИ подготовлены и опубликованы две научные статьи, подана патентная заявка.
Участие в мероприятиях, направленных на освещение и популяризацию результатов ПНИ, позволило найти новых партнеров, готовых к содействию в коммерциализации разрабатываемого продукта.