Komputerowe wspomaganie medycznej diagnostyki obrazowej

Prezentacja na temat: "Komputerowe wspomaganie medycznej diagnostyki obrazowej"— Zapis prezentacji:

1 Komputerowe wspomaganie medycznej diagnostyki obrazowej
System komputerowego wspomagana detekcji zmian patologicznych CAD to zestaw wyrafinowanych metod (algorytmów, rozwiązań technologicznych, narzędzi sztucznej inteligencji etc) detekcji cech związanych z patologią. System komputerowego wspomagana diagnozy zmian patologicznych CADD to zestaw wyrafinowanych metod (algorytmów, rozwiązań technologicznych, narzędzi sztucznej inteligencji etc) analizy i interpretacji określonych cech obrazowych w celu sformułowania diagnozy różnicującej (w kategoriach zmiany złośliwej lub łagodnej)

2 Środowisko komputerowego wspomagania decyzji diagnostycznych

3 Sposób wykorzystania różnego typu operacji na obrazie do wspomagania diagnostyki obrazowej

4 Wspomaganie diagnostyki obrazowej
Wspomaganie metodami komputerowymi obrazowej diagnostyki medycznej należy do obszaru sztucznej inteligencji: wykorzystanie wielu wspólnych sposobów analizy danych, algorytmów przetwarzania, detekcji i klasyfikacji informacji; równie istotne - stosowanie teorii przetwarzania obrazów, dostarczającej narzędzi ekstrakcji informacji i modelowania percepcji zmian w obrazach; wykorzystanie wiedzy medycznej, charakterystyki subiektywnych ocen zmian, procesu interpretacji obrazów i weryfikacji ocen w niepowtarzalnych uwarunkowaniach klinicznych.

5 Zadania stawiane przed systemami wspomagania:
poprawa warunków pracy (większa zdolność postrzegania, usprawnienie pracy, wyznaczenie parametrów obliczeniowych) wydobywanie informacji ukrytej z obrazów, uwydatnianie cech (metodami przetwarzania) - wyszukiwanie, semantyczny opis (indeksowanie, gromadzenie, przesyłanie) informacji diagnostycznej - poprawa percepcji zmian (wizualizacja cech o dużym znaczeniu diagnostycznym) - liczbowa (parametryczna) charakterystyka struktur wykrytych.

6 Zwiększenie czułości: - selekcja cech istotnych diagnostycznie
- obiektywizacja: diagnozy, oceny, procesów podejmowania decyzji - rozpoznawanie, wskazywanie symptomów. Zwiększenie trafności: - wspomaganie decyzji - planowanie: terapii - kontrola: leki - sterowanie i monitorowanie - prognozowanie - uczenie lekarzy. 6

7 Zastosowania teleinformatyki w medycynie
Szpitalne Systemy Informacyjne (SSI) HIS (ang. Hospital Information System) - system używany w codziennej pracy szpitala pełniący funkcje: archiwizacji, przetwarzania i udostępniania danych medycznych

8 Systemy oddziałowe Radiologiczny System Informacyjny Moduł ruchu chorych Moduł zleceń medycznych Laboratoryjny system informacyjny Farmaceutyczny system informacyjny PACS

9 Podstawowe założenia systemów:
otwarta architektura; budowa modułowa; zgodność z obowiązującymi standardami; dostępność 24/7; Zintegrowany system informacyjny składa się z grupy modułów realizujących określone funkcje i wspierających obsługę medyczną pacjenta w trakcie procesu diagnostyczno-terapeutycznego.

10 Zadania systemu: rejestracja,
przechowywanie i udostępnianie upoważnionym użytkownikom danych demograficznych, administracyjnych oraz medycznych pacjenta. 10

11 System archiwizacji i transmisji obrazów
PACS (ang. Picture Archiving and Communication System) ma na celu obsługę danych obrazowych w placówkach medycznych zaczynając od momentu akwizycji, poprzez ich transfer w lokalnej sieci szpitala do ostatniego etapu, jakim jest składowanie w archiwum.

12 Telemedycyna Dzięki zastosowaniu rozwiązań informatyki i telekomunikacji możliwe jest świadczenie usług medycznych „na odległość”. Wykorzystana w obszarach: monitorowanie pacjentów przebywających w domu ustalanie diagnozy na odległość - ratownictwo medyczne konsultacje medyczne przeprowadzanie zabiegów "na odległość" edukacja i konferencje.

13 Przykład:

14 Przykład:

15 Cybermedycyna zastosowanie internetowych i globalnych technologii sieciowych w medycynie i publicznej opiece zdrowotnej. podnosi poziom powszechnej wiedzy medycznej, daje dostęp do niektórych usług, ułatwia wymianę informacji na linii lekarz-pacjent i pacjent-pacjent, umożliwia promocję zdrowia i prowadzenie działań profilaktycznych na szeroką skalę.

16 Cybermedycyna Problemy: jakość informacji umieszczanej w Internecie,
brak standardów, nierówne szanse dostępu do źródeł informacji. 16

17 Telemetryczny nadzór

18 Np.: system telemetryczny Philips
18

19 Roboty i mikroroboty Rozwiązania dzięki którym operacje mogą być wykonywane przez chirurga bezpośrednio lub pośrednio sterującego robotem: zwiększają znacznie precyzję zabiegu, przez wykorzystanie metod obrazowania pozwalają wyznaczyć bezpieczne trajektorie nawigacji narzędzi lub drogi robota, zapewniają wysoką precyzję lokalizacji struktur ukrytych, dają lepszą koordynację oko-ręka umożliwiają przeprowadzanie operacji na odległość, itd. 19

20 Gdy stan zdrowia pacjenta nie pozwala na przewiezienie i wymagana jest szybka interwencja chirurgiczna: na miejscu przygotowuje się salę i pacjenta do operacji, podłącza robota, uruchamia zdalne łącze ze specjalistą, który sterując robotem wykonuje precyzyjną operację. dodatkowy kanał telekonferencyjny umożliwia interaktywną wymianę niezbędnych informacji. W 2001 roku zautomatyzowaną, udaną operację pęcherzyka żółciowego na 68-letniej kobiecie w szpitalu w Strasburgu przeprowadzili specjaliści z odległego o 6500 km Nowego Jorku. Wykorzystano wtedy telerobot Zeus.

21 Telerobot Zeus

22 Sokrates™ Telecollaborative System
Zintegrowany system wyposażenia telekomunikacyjnego, robotów medycznych (AESOP, ZEUS) umożliwiający wykonywanie wirtualnych operacji chirurgicznych.

23 System chirurgiczny da Vinci
Zrobotyzowany system chirurgiczny da Vinci po raz pierwszy zademonstrowano w 1999 roku w Kalifornii. Własność amerykańskiej firmy Intuitive Surgical, powstał na zamówienie Pentagonu. Zaprojektowany w celu ułatwienia wykonywania skomplikowanych zabiegów chirurgicznych, korzystając z podejścia małoinwazyjnego. Zastosowanie w różnych dziedzinach chirurgii, szczególnie w zabiegach urologicznych, kardiologicznych. 23

24 System chirurgiczny da Vinci
24

25 System chirurgiczny da Vinci
25

26 System chirurgiczny da Vinci
26

27 System chirurgiczny da Vinci
27

28 System chirurgiczny da Vinci
jest urządzeniem typu Master-Slave, część sterowniczą stanowi konsola z intuicyjnym interfejsem użytkownika (Master), część wykonawczą robot medyczny o 4 interaktywnych ramionach, posiadających 7 stopni swobody. oparty na 4 głównych komponentach: konsola chirurga robot właściwy po stronie pacjenta narzędzia chirurgiczne w opatentowanej technologii EndoWrist system wizyjny 3D (kamery, dostarczające trójwymiarowy obraz ciała pacjenta). 28

29 System chirurgiczny da Vinci
Pierwszy w Polsce robot chirurgiczny – da Vinci od 2010 roku znajduje się we wrocławskim Wojewódzkim Szpitalu Specjalistycznym. Pierwszym zabiegiem z jego wykorzystaniem, była operacja 71-letni mężczyzny chorego na raka jelita grubego. Agencja Oceny Technologii Medycznych uznała że da Vinci może być finansowany jedynie jako przedsięwzięcie naukowe. Zamiast tysiąca operacji, w ciągu czterech lat da Vinci pomógł zoperować jedynie dwustu pacjentów. Zabiegi odbyły się w ramach badań naukowych. 29

30 Mikroroboty Najmniejsze mikroroboty o długości niespełna pół milimetra i szerokości około 200 mikrometrów mogą wykonywać złożone zadania we wnętrzu tkanek, w płynach ustrojowych (krwi, moczu), w trudnodostępnych miejscach bez konieczności zabiegów chirurgicznych.

31 Mikroroboty Pigułka iPill (firmy Philips)
- inteligentna, zrobotyzowana pigułka o wymiarach 11 × 26 mm, umożliwia dostarczenie leku dokładnie w pożądane miejsce w organizmie. - zawiera układ komunikacji radiowej, mikroprocesor, baterię oraz miniaturową pompę. dzięki umieszczonym czujnikom może dokonać pomiaru odczynu pH w celu określenia położenia w układzie pokarmowym, pozwalając na uwolnienie leku w dokładnie ustalonym miejscu. 31

32 Mikroroboty - możliwość dostarczania leku w porcjach, w kilku miejscach układu pokarmowego. - zdalnego wstrzymania dozowania leku, w przypadku np. wystąpienia skutków ubocznych. - wbudowana bateria pozwala na 48 godzin pracy. Zaletą możliwość precyzyjnego podania leku i związana z tym możliwość zmniejszenia dawki leku podawanej pacjentom w celu uniknięcia efektów ubocznych. 32

33 Pigułka iPill 33

34 Wspomaganie terapii Symulacyjne wspomaganie sprawności lekarza poprzez rozwiązania wirtualnych narzędzi i środowisk operacyjnych, przestrzennych obrazów narządów (generowanych za danych rzeczywistych) do analizy kształtu i morfologii badanych narządów, np. jako trening przedoperacyjny. Można bezkrwawo uczyć (lub sprawdzać) różnych metod chirurgicznych, obserwować skutki działań, symulować stany krytyczne itd. Można też przewidywać wariantowo przebieg operacji testując skutki podejmowanych w jej trakcie decyzji itp. 34

35 Wspomaganie terapii Zastosowanie wirtualnej endoskopii, tj. obrazów pustych struktur anatomicznych (drogi oddechowe, przewód żołądkowo-jelitowy, naczynia krwionośne), powstających z planarnych badań 2D CT lub MRI za pomocą technik odtwarzania objętości lub powierzchni pozwala bez ingerencji zabiegowej na skuteczną diagnozę, zaplanowanie terapii, operacji. 35