<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">cfpd</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Бюллетень физиологии и патологии дыхания</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Bulletin Physiology and Pathology of Respiration</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">1998-5029</issn><publisher><publisher-name>Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.12737/article_593602ecdf4639.95473036</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">cfpd-25</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>Статьи</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>АЛГОРИТМ ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЙ ТОНКОСЛОЙНОЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТОМОГРАФИИ ЛЕГКИХ ЧЕЛОВЕКА ДЛЯ СОЗДАНИЯ ТРЕХМЕРНОЙ МОДЕЛИ ВНЕШНИХ КОНТУРОВ БРОНХИАЛЬНОГО ДЕРЕВА</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>THE ALGORITHM OF IMAGE PROCESSING OF THIN LAYER COMPUTED TOMOGRAPHY FOR CREATING THREE-DIMENSIONAL MODEL OF THE HUMAN BRONCHIAL TREE OUTER CONTOURS</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Игнатова</surname><given-names>А. М.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Ignatova</surname><given-names>A. M.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">iampstu@gmail.com</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Институт безопасности труда, производства и человека, Пермский национальный исследовательский политехнический университет</institution></aff><aff xml:lang="en"><institution>Institute for Labor Safety, Production and Human</institution></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2017</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>18</day><month>11</month><year>2019</year></pub-date><volume>0</volume><issue>64</issue><fpage>23</fpage><lpage>28</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Игнатова А.М., 2019</copyright-statement><copyright-year>2019</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Игнатова А.М.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Ignatova A.M.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://cfpd.elpub.ru/jour/article/view/25">https://cfpd.elpub.ru/jour/article/view/25</self-uri><abstract><p>Современные методы медицинской диагностики должны максимально наглядно демонстрировать результаты исследований пациентов. Среди всех доступных методов медицинских исследований наиболее обширный объем графических данных можно получить методом рентгеновской тонкослойной компьютерной томографии. Тонкослойная компьютерная томография - вид рентгеновского исследования, в ходе которого съемка ведется послойно на разную глубину с заданным интервалом между слоями. Результат томографии представляет собой набор двухмерных теневых плоских изображений продольного сечения человеческого тела. В настоящее время, в клинической практике данный метод используется широко, однако, на практике врачебному анализу подвергаются в основном плоские изображения продольных сечений человеческого тела, трехмерная реконструкция используется редко. При этом трехмерная интерпретация результатов имеет явные преимущества, но прежде всего повышает точность и скорость постановки диагноза. Стандартные методы трехмерной реконструкции, заложенные в программное обеспечение, поставляемое с оборудованием для томографии, имеют ограниченные возможности. Целью исследования является поиск возможного расширения возможностей объемной интерпретации результатов томографии другими доступными программными средствами. В статье предлагается алгоритм обработки изображений, полученных тонкослойной компьютерной томографией, который включает в себя следующие операции: настройка контраста, бинаризация, фильтрация, инверсия, визуализация, корректировка и расчет. Предложенный алгоритм позволяет повысить информативность метода тонкослойной рентгеновской компьютерной томографии через построение аксонометрического (трехмерного) изображения внешних контуров бронхиального дерева человека, максимально соответствующих реальным анатомическим параметрам в натуральную величину, без экспериментов с вмешательством, то есть неинвазивно.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>Modern medical diagnostic methods must demonstrate the results of patients’ examination to the full extent. Among all available medical research methods most extensive amount of image data can be obtained by X-ray thin-layer computer tomography (CT). Thin-layer CT is a type of X-ray examination, during which the recording is done layer by layer at different depths with a predetermined interval between the layers. The result is a set of two-dimensional shadow flat images of the longitudinal cross section of a human body. Currently in clinical practice, this method is used widely, however, in certain medical practice only flat longitudinal sections of the image of the human body are analyzed; a three-dimensional reconstruction is rarely used. But this three-dimensional interpretation of the results has a clear advantage, and primarily increases the accuracy and speed of diagnosis. Standard methods for three-dimensional reconstruction, built into the software that comes with the equipment for tomography, have a limited capacity. The aim of this study is to search for possible broadening of opportunities of volumetric interpretation of the results with other available imaging software. The article suggests an algorithm of image processing received with the thin layer CT which includes the following steps: setting the contrast, binarization, filtering, inversion, imaging, correction and calculation. The proposed algorithm can improve the information content of the method of thin layer X-ray CT through the construction of axonometric (three-dimensional) images of outer contours of the human bronchial tree similar to real life-size anatomical parameters without intervention, that is to say, noninvasively.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>компьютерная томография</kwd><kwd>медицинская диагностика</kwd><kwd>обработка изображений</kwd><kwd>легкие</kwd><kwd>дыхательная система</kwd><kwd>бронхоскопия</kwd><kwd>бронхиальное дерево</kwd><kwd>трехмерное моделирование</kwd><kwd>визуализация</kwd><kwd>анатомия</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>computed tomography</kwd><kwd>medical diagnostics</kwd><kwd>image processing</kwd><kwd>lungs</kwd><kwd>respiratory system</kwd><kwd>bronchoscopy</kwd><kwd>bronchial tree</kwd><kwd>three-dimensional modeling</kwd><kwd>visualization</kwd><kwd>anatomy</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Лукомский Г.И., Спасская В.А. Атлас бронхоскопии. М.: Медучпособие, 1965. 90 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Лукомский Г.И., Спасская В.А. Атлас бронхоскопии. М.: Медучпособие, 1965. 90 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Орлов Р.С., Ноздрачев А.Д. Нормальная физиология. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2005. 643 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Орлов Р.С., Ноздрачев А.Д. Нормальная физиология. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2005. 643 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Самусев Р.П., Сентябрев Н.Н. Анатомия и физиология человека. М.: АСТ, 2016. 576 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Самусев Р.П., Сентябрев Н.Н. Анатомия и физиология человека. М.: АСТ, 2016. 576 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Хофер М. Рентгенологическое исследование грудной клетки. Практическое руководство/Атлас. М.: Медицинская литература, 2008. 224 c.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Хофер М. Рентгенологическое исследование грудной клетки. Практическое руководство/Атлас. М.: Медицинская литература, 2008. 224 c.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Anjilvel S., Asgharian B. A multiple-path model of particle deposition in the rat lung // Fundam. Appl. Toxicol. 1995. Vol. 28, №1. P.41-50.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Anjilvel S., Asgharian B. A multiple-path model of particle deposition in the rat lung // Fundam. Appl. Toxicol. 1995. Vol. 28, №1. P.41-50.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">De Backer J.W., Vos W.G., Burnell P., Verhulst S.L., Salmon P., De Clerck N., De Backer W. Study of the variability in upper and lower airway morphology in Sprague-Dawley rats using modern micro-CT scan-based segmentation techniques // Anat. Rec. (Hoboken). 2009. Vol.292, №5. P.720-727.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">De Backer J.W., Vos W.G., Burnell P., Verhulst S.L., Salmon P., De Clerck N., De Backer W. Study of the variability in upper and lower airway morphology in Sprague-Dawley rats using modern micro-CT scan-based segmentation techniques // Anat. Rec. (Hoboken). 2009. Vol.292, №5. P.720-727.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Fleming J., Bailey D.L., Chan H.K., Conway J., Kuehl P.J., Laube B.L., Newman S. Standardization of techniques for using single-photon emission computed tomography (SPECT) for aerosol deposition assessment of orally inhaled products // J. Aerosol Med. Pulm. Drug Deliv. 2012. Vol.25, Suppl.1. P.29-51.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Fleming J., Bailey D.L., Chan H.K., Conway J., Kuehl P.J., Laube B.L., Newman S. Standardization of techniques for using single-photon emission computed tomography (SPECT) for aerosol deposition assessment of orally inhaled products // J. Aerosol Med. Pulm. Drug Deliv. 2012. Vol.25, Suppl.1. P.29-51.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Human respiratory tract model for radiological protection. A report of a Task Group of the International Commission on Radiological Protection // Ann. ICRP. 1994. Vol.24, №1-3. Р.1-482.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Human respiratory tract model for radiological protection. A report of a Task Group of the International Commission on Radiological Protection // Ann. ICRP. 1994. Vol.24, №1-3. Р.1-482.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Pietzsch T., Saalfeld S., Preibisch S., Tomancak P. BigDataViewer: visualization and processing for large image data sets // Nat. Methods. 2015. Vol.12, №6. P.481-483.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Pietzsch T., Saalfeld S., Preibisch S., Tomancak P. BigDataViewer: visualization and processing for large image data sets // Nat. Methods. 2015. Vol.12, №6. P.481-483.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ross B. B. Influence of bronchial tree structure on ventilation of the dog’s lung as inferred from measurements of a plastic cast // J. Appl. Physiol. 1957. Vol.10, №1. P.1-14.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ross B. B. Influence of bronchial tree structure on ventilation of the dog’s lung as inferred from measurements of a plastic cast // J. Appl. Physiol. 1957. Vol.10, №1. P.1-14.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Schmid B., Schindelin J., Cardona, A., Longair M., Heisenberg M. A high-level 3D visualization API for Java and ImageJ // BMC Bioinformatics. 2010. Vol.11, №1. P.14-18.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Schmid B., Schindelin J., Cardona, A., Longair M., Heisenberg M. A high-level 3D visualization API for Java and ImageJ // BMC Bioinformatics. 2010. Vol.11, №1. P.14-18.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Yeh H. C., Schum G. M., Duggan M. T. Anatomic models of the tracheobronchial and pulmonary regions of the rat // Anat. Rec. 1979. Vol.195, №3. P.483-492.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Yeh H. C., Schum G. M., Duggan M. T. Anatomic models of the tracheobronchial and pulmonary regions of the rat // Anat. Rec. 1979. Vol.195, №3. P.483-492.</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
