PLATFORMA DO PRZETWARZANIA ZDJĘĆ TOMOGRAFII KOMPUTEROWEJ MÓZGU ORAZ ZDJĘĆ MAMMOGRAFICZNYCH WSPOMAGAJĄCA DIAGNOZOWANIE CHORÓB Międzynarodowa Konferencja Naukowa Studentów Uczelni Medycznych. Kraków, 2009 Joanna Jaworek, Eliasz Kańtoch KN Bioinżynierii IMPLANT EMBS Student Club Poland
Plan prezentacji: Cel pracy Badanie mammograficzne Badanie tomografii komputerowej mózgu Możliwości aplikacji Prezentacja interfejsu użytkownika Przykładowe badanie EHR i medyczna baza danych
Cel pracy Stworzenie nowoczesnego systemu dla Katedry Radiologii Automatyczne analizowanie specjalistycznych zdjęć medycznych Określanie zaawansowania zmian Porównywanie danego przypadku z zapisanymi w bazie
Badanie mammograficzne Mammografia jest radiologiczną metodą badania sutka, czyli gruczołu piersiowego. Wykorzystuje różnicę pochłaniania promieni X przechodzących przez poszczególne tkanki. Badanie mammograficzne wykrywa: Zmiany patologiczne (torbiele, rak) Zwapnienia Poszerzenia żył Pogrubienia skóry Powiększenie węzłów chłonnych
Badanie tomografii komputerowej: Tomografia komputerowa (CT) jest rodzajem tomografii rentgenowskiej, metodą diagnostyczną pozwalającą na uzyskanie obrazów tomograficznych (przekrojów) badanego obiektu. Badanie CT mózgu wykrywa: Zmiany patologiczne (torbiele, guzy) Zwapnienia Stany zapalne, urazy www.wikipedia.pl
Możliwości programu Wczytanie zdjęć w najpopularniejszych formatach (m.in. jpg, DICOM) Automatyzacja badania z wykorzystaniem systemu eksperckiego Możliwość zapisywania badania wraz z opisem Wyszukiwanie podobnych przypadków z wykorzystaniem Bazy Danych Rejestr pacjenta w postaci elektronicznej www.wikipedia.pl
Przedstawienie interfejsu użytkownika Zdjęcie z badania Wynik badania Zapis do Medycznej Bazy Danych Opis lekarza radiologa
Przykładowy wynik działania programu Łatwiejsze diagnozowanie Przetworzenie Pacjent z guzem w obrębie płata czołowego
Program ekspercki System ekspercki (funkcjonują też nazwy system ekspertowy, system z bazą wiedzy) jest to program wspomagający korzystanie z wiedzy i ułatwiający podejmowanie decyzji. Zwiększenie możliwości aplikacji Wspomaganie decyzji Dostarczanie rad i zaleceń
Współczynniki cyrkularności W celu oceny ryzyka i zaawansowania danej zmiany został stworzony prosty algorytm systemu eksperckiego, który naśladuje postępowanie lekarza podczas oceny zmiany. W celu oceny ryzyka, algorytm uwzględnia dwa współczynniki cyrkularności: współczynnik zmiany zbliżającej się do okręgu jeżeli zmiana zbliża się do okręgu, wtedy istnieje dużo mniejsze prawdopodobieństwo przerzutów. współczynnik poszarpania krawędzi- współczynnik określa na ile dana zmiana jest groźna i jakie jest prawdopodobieństwo przerzutów. Połączenie wyników dwóch współczynników daje dopiero dobry wynik!! Im współczynnik bliższy jest wartości 1 tym zmiana łagodniejsza. Konsultacje: prof. Andrzej Urbanik Katedra Radiologii UJ CM
Współczynniki cyrkularności Współczynniki pozwalają określić stopień zaawansowania zmiany. Każdy z tych parametrów jeżeli funkcjonuje oddzielnie daje nam niepoprawne wyniki. Weźmy pod uwagę dwa przypadki:
Algorytm -współczynnik poszarpane krawędzie Tworzymy macierz 3x3, Ilość posz =0 Tworzymy tablicę współczynników konturu zmiany Iteracja Brak zmiany znaku - brak poszarpania Sprawdzamy wartości otoczenia Badamy otoczenie Krawędź ograniczona przez inne tkanki Wykluczamy istnienie innej tkanki/kości Rozpoznanie poszarpania, Ilosc posz +1
Porównanie działania współczynników -15 zdjęć 15 zdjęć określających wsp. Cyrkularności-okrąg 15 zjęć określających wsp. cyrkularności-krawędź 8 7 zmiana łagodna (pow yżej 0.5) zmiana potencjalnie grożna (poniżej 0.5) 11 4 powyzej 0.5 ponizej 0.5 średnia ważona współczynników cyrkularności 1 2 zmiana potencjalnie malo grozna (powzyej 1) zmiana neutralna (0.5.-1) 12 zmiana grozna (poniżej 0.5)
Współczynniki cyrkularności -przykład Diagnoza komputerowa
Medyczna Baza danych Aktualizowana jest po każdym badaniu Umożliwia organizację i łatwe wyszukiwanie podobnych przypadków Możliwość wspólnej konsultacji podobnych przypadków - telekonsultacje www.wikipedia.pl
Przechowywanie danych medycznych -zapis danych pacjenta Dane personalne Data kolejnego badania Przypominania o badaniach kontrolnych
Zapis danych pacjenta -zgodność z EHR Kod XML <patientdata> <identity> <name> <first>anna</first> <last>kowalska</last> </last> <dateofbirth>19800402</dateofbirth> </identity> <address>11 Lesna, Krakow, 43190</address> <medicalrecord> <call svc="filtermr@deptofhealth"> <visit> <date>20080130</date>... </patientdata> www.wikipedia.pl
Przechowywanie danych medycznych -zapis zdjęcia do bazy Formularz dodawania badania Słowa kluczowe ułatwianie wyszukiwania podobnych przypadków
Znajdowanie podobnych przypadków w bazie Kolejnym zadaniem aplikacji jest znajdowanie podobnych przypadków w bazie. Kryteria wyszukiwania: Nazwa choroby Słowa kluczowe Opis badania Data badania położenia zmiany (w trakcie tworzenia)
Testy Testy zostały wykonane na zdjęciach : dostarczonych przez Katedrę Biocybernetyki AGH BrainLife- Brain Tumor Medical Database http://www.brainlife.org/ MedPix - http://rad.usuhs.edu/medpix/ Medical Images & Illustrations http://www.mic.ki.se/medimages.html#radiologygraphynuclearmedicineultrasonography Zdjęcia mammograficzne: 35-zawierają zmiany, 5-bez zmian Zdjęcia TK: 46-zawierają zmiany, 4-bez zmian Zdjęcia zawierały dokładny opis: współrzędne położenia zmian Wielkość Zdjęcia dostarczone przez AGH- porównanie oceny lekarza radiologa z najnowszymi systemami medycznymi Baza stale uzupełniana
Badania 35 zdjęć mammograficznych zawierających zmiany 46 zdjęć tomograficznych zawierających zmiany 3 prawidłowo błednie 32 6 prawidłowo nieprawidłowo 40 5 zdjęć mammograficznych - bez zmian 4 zdjęcia tomograficzne - bez zmian 1 1 prawidłowo nieprawidłowo prawidłowo nieprawidłowo 4 Prawidłowe rozpoznawanie zmian 3
Badania ocena zadowolenia z aplikacji wśród 15 studentów medycyny 2 1 przydatna nieprzydatna nie mam zdania 12 Aplikacja uznana za przydatną
Zalety Łatwość stawiana diagnozy Szybki i łatwy w obsłudze interfejs (intuicyjny) Możliwość archiwizacji danych Zgodność ze standardami DICOM oraz EHR Stała kontrola pacjentów (terminy badań) Możliwość zainstalowania aplikacji w Katedrze Radiologii (aplikacja ukończona)
Podsumowanie Informatyzacja służby zdrowia Wsparcie i przyspieszenie stawiania diagnozy Łatwiejszy dostęp do danych pacjenta Zwiększenie jakości obsługi pacjentów