АЛГОРИТМ ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЙ ТОНКОСЛОЙНОЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТОМОГРАФИИ ЛЕГКИХ ЧЕЛОВЕКА ДЛЯ СОЗДАНИЯ ТРЕХМЕРНОЙ МОДЕЛИ ВНЕШНИХ КОНТУРОВ БРОНХИАЛЬНОГО ДЕРЕВА

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.

компьютерная томография, медицинская диагностика, обработка изображений, легкие, дыхательная система, бронхоскопия, бронхиальное дерево, трехмерное моделирование, визуализация, анатомия

1. Лукомский Г.И., Спасская В.А. Атлас бронхоскопии. М.: Медучпособие, 1965. 90 с.

2. Орлов Р.С., Ноздрачев А.Д. Нормальная физиология. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2005. 643 с.

3. Самусев Р.П., Сентябрев Н.Н. Анатомия и физиология человека. М.: АСТ, 2016. 576 с.

4. Хофер М. Рентгенологическое исследование грудной клетки. Практическое руководство/Атлас. М.: Медицинская литература, 2008. 224 c.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. 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.