Виды, характиристики и перспективы развития устройсв визуализации 3D изображений в информационных системах.а

Содержание
Введение 3
1. Общий механизм получения 3D изображений в медицине. 5
2. Устройства визуализации 3D 7
2.1. Магнитно-резонансная томография 7
2.2. Спиральная компьютерная томография 8
2.3. Виртуальная колоноскопия 10
2.4. Виртуальная бронхоскопия 11
2.5. Эндоскопия 12
2.6. 3D технологии в УЗИ. 15
3. Методы визуализации 17
Заключение 21
Список использованной литературы 23

Первым методом, примененным в клинической практике, был метод бинаризации объема с помощью порога интенсивности дальнейшим созданием списка граней вокселей, расположенных на границах между вокселямивнутренней и наружной частей объекта. Описание поверхности, созданное по этому алгоритму совсем простое - все грани имеют одинаковый размер и форму, и ориентированы только шестью различными способами. Такой метод дает только грубое приближение к действительной форме объекта и удаляет многие тонкие детали (рис , изображение сверху). Позже были разработаны методы, использующие всю полутоновую информацию. Таким методом является алгоритм марширующих кубов, рассматривающий куб объемных данных, из множества смежных вокселей [1]. В зависимости от того, один или несколько таких вокселейнаходитсявнутри объекта, строят часть поверхности, состоящая из четырех или менее треугольников, и помещают ее внутрь куба. В результате получается поверхность с большим количеством деталей и высоким разрешением (рис.13, изображение снизу).Рис. 13. Изображения поверхности коры головного мозга полученные разными методами.Другим способом заглянуть внутрь объекта являетс интеграция величиняркостей вокселей вдоль направления луча зрения. Если такая проекция строится только по выбранным данным, то часто результат оказывается весьма полезным.Для небольших объектов с высокой яркостьютаких как сосуды головного мозга, полученные методом магнитно-резонансной ангиографии (MRA), больше подходят методы проекции максимальных интенсивностей (MIP) (рис. 14) [8]. При таком подходе вдоль каждого луча зрения по объемным данным определяют значения максимальной яркости, которые далее проецируются на плоскость изображения. Пространственное восприятие улучшается путем вращения объекта.Рис.14.3D изображения сосудов головы по данным магнитной резонансной ангиографии (MRA).Существующие методы рендеринга 3D визуализации применяются в различных областях медицины – в травматологии, диагностической радиологии, черепно-лицевая хирургия, нейрохирургияВизуализация объемных изображений не только облегчает понимание патологических объектов, но также является полезным инструментом для планирования оптимальных хирургических операций.Так же методы 3D визуализации применяются при нейрохирургическом планировании. В этом случае проблема связана с выбором правильного пути доступа к заболеванию. 3D визуализация тканей головного мозга по данным томографии и позволяет хирургу найти путь доступа с минимальным риском. Одной из таких технологий является гамма-нож. Другим применением, является планирование радиотерапии (кибер-нож, радиотерапевтические ускорители). В таких случаях нужно фокусировать объектив аппарата так, чтобы облучать только нужную патологиюне затрагивая здоровые органы. 3D визуализация объема-мишени, близлежащих органов и моделирование доз радиации позволяют планировать лечебную процедуру.ЗаключениеПерспективы развития 3D визуализации в медицине.Методы визуализации объемных изображений в медицине прошли долгий путь от первых экспериментов до современных методов, которые позволяютувидеть тонкие детали анатомических объектов. С совершенствованием алгоритмов обработки данных и увеличения четкостидеталей картинки, 3D изображения постепенно становятся огромным источником информации для врачей. В таких областях медицины, как травматология и черепнолицевая хирургия визуализация 3D все больше становится частью стандартных процедур проводимых перед операцией. На пути использования методов визуализации объемных структур в медицине возникает ряд проблем [7]. Во-первых, многие рабочие станции пока еще не способны быстро создавать 3D изображения.Но скорее всего, в течение нескольких лет, с развитием компьютерных технологий эта проблема будет решена. Другой проблемой является создание удобного интерфейса пользователя, устраивающего врачей. Третья проблема связана с методами обработки объемных изображений. На данный момент не существует надежных автоматических методов, работающих во всех случаях, особенно, для данныхмагнитно-резонансной томографии. Для решения этих проблем по сему миру продолжаются исследования. Перспективой развития медицинской трехмерной визуализации является разработка модулей учета функциональной информации (движения, нагрузки ), динамически изменяющейся во времени (4D интроскопия). Другая технология, вызывающая интерес состоит в совмещении визуализации 3D изображения с современными достижениями в системах виртуальной реальности, дающими возможность врачу ходить или летать вокруг виртуального пациента. Будущее покажет, какой из этих новых подходов окажется действительно полезным для клинической практики.В качестве примера новой перспективной технологии можно привестиразработкой инновационного решения RealView компаниейPhilips, которое позволяет в режиме реального времени создавать интерактивные трехмерные изображения, полученные при помощи ангиографа совместно с ультразвуковой кардиологической системой. Эта технология примечательна тем, что она дает возможность кардиохирургу без специальных очков детально рассматривать 3D-голограмму сердца, "парящую" в воздухе, прямо в процессе проведения малоинвазивной операции. Врач может сам поворачивать трехмерные органы и совершать иные манипуляции простым движением руки. Применение этой технологии имеет огромный потенциал в кардиохирургии. Такие малоинвазивные операции на сердце, как замена сердечных клапанов, открытие закупоренных артерий требуют использования 3D изображений: ультразвуковое сканирование обеспечивает точную визуализацию анатомии сердца, а интервенционный рентген позволяет получить максимально четкоеизображение катетеров и сердечных имплантов. В перспективе 3D-голограммы внутренних органов станут новым шагом в развитии визуализации в различных областях медицины и потребность в этой технологии будет только расти.Список использованной литературыБобков В.А., Мельман С.В. Рендерингоктантных сцен // Информационные технологии. – 2006. – №3. – С. 39-46.Календер, В.Компьютерная томография [Текст]: основы, техника, качество изображений и области клинического использования;пер. с англ. - М.: Техносфера, 2006. - 343 с.Лучевая диагностика [Текст] : учебник. Т. 1 / под ред. Г. Е. Труфанова. - М. :ГЭОТАР-Медиа, 2007. - 416 с. Лучевая диагностика болезней сердца и сосудов [Текст] : нац. рук. / гл. ред. С. К. Терновой, Л. С. Коков ; АСМОК. - М. :ГЭОТАР-Медиа, 2011. - 688 с.Меденковоц, Ю.Томография [Электронный ресурс]: презентация / Тверской гос. техн. ун-т - Тверь: ТГТУ, 2010. Мельман С.В., Май В.П. Система объемной визуализации объектов компьютерной томографии // Информационные технологии. – 2010. –№5. – С. 68-73Пахарьков, Г.Н.Биомедицинская инженерия: проблемы и перспективы [Текст]: учеб. пособие для вузов по напр. подготовки дипломир. специалистов 20400 "Биомедицинская техника", спец. 200402 "Инженерное дело в медико-биологической практике" и напр. подготовки бакалавров и магистров 200300 "Биомедицинская инженерия" - СПб.: Политехника, 2011. - 231 с. Уэстбрук, К.Магнитно-резонансная томография [Текст]: практ. рук. / Уэстбрук, К., Каут Рот, К., Тэлбот, Д. ; пер. с 3-го англ. изд. И.В. Филипповича; под ред. Ж.В. Шейх, С.М. Горбунова - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. - 448 с.Хомутова, Е. Ю. Виртуальная колоноскопия [Текст] / Е. Ю. Хомутова, Ю. Т. Игнатьев, Ю. Г. Филиппова. - М. :Видар, 2012. - 184 с.Цифровые технологии в отделении лучевой диагностики [Текст] : руководство / под ред. Г. Г. Кармазановского, А. И. Лейченко. - М. :Видар-М, 2007. - 200 с.