Politechnika Warszawska - Centralny System Uwierzytelniania
Nie jesteś zalogowany | zaloguj się
katalog przedmiotów - pomoc

Komputerowe wspomaganie obrazowej diagnostyki medycznej

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 103A-IBxxx-MSP-KWOD Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Komputerowe wspomaganie obrazowej diagnostyki medycznej
Jednostka: Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych
Grupy: ( Przedmioty techniczne )---EITI
( Przedmioty zaawansowane )-Elektronika-dr.-EITI
( Przedmioty zaawansowane obieralne )-Inżynieria biomedyczna-mgr.-EITI
( Przedmioty zaawansowane obowiązkowe )-Elektronika i informatyka w medycynie-mgr.-EITI
( Przedmioty zaawansowane techniczne )--mgr.-EITI
Punkty ECTS i inne: 4.00
Język prowadzenia: polski
Jednostka decyzyjna:

103000 - Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych

Kod wydziałowy:

KWOD

Numer wersji:

1

Skrócony opis:

Zagadnienia poruszane w ramach wykładu skoncentrowane są na sposobach wykorzystania technologii komputerowych do poprawy skuteczności obrazowej diagnostyki medycznej. Przedmiotem rozważań są przede wszystkim automatyczne metody wspomagania detekcji i diagnozy (CADD), rozumiane jako `druga para oczu radiologa` (drugie spojrzenie), przy czym dużą wagę przywiązuje się także do optymalizacji technik wizualizacji (poprawy percepcji) informacji obrazowej (lokalna poprawa kontrastu, korekcja histogramu, podkreślenie krawędzi, redukcja szumu etc.). Tematyka wykładu obejmuje narzędzia CADD integrowane z medycznymi systemami obrazowania, w tym algorytmy wykorzystywane do automatycznej detekcji potencjalnych patologii, ilościowej oceny rozwoju choroby, ilościowej oceny morfologii wybranych struktur, różnicującej diagnozy zmian patologicznych oraz do wyszukiwania informacji obrazowej o podobnym znaczeniu diagnostycznym (strukturach, interpretacji) w referencyjnych bazach danych. (...)

Pełny opis:

Zagadnienia poruszane w ramach wykładu skoncentrowane są na sposobach wykorzystania technologii komputerowych do poprawy skuteczności obrazowej diagnostyki medycznej. Przedmiotem rozważań są przede wszystkim automatyczne metody wspomagania detekcji i diagnozy (CADD), rozumiane jako `druga para oczu radiologa` (drugie spojrzenie), przy czym dużą wagę przywiązuje się także do optymalizacji technik wizualizacji (poprawy percepcji) informacji obrazowej (lokalna poprawa kontrastu, korekcja histogramu, podkreślenie krawędzi, redukcja szumu etc.). Tematyka wykładu obejmuje narzędzia CADD integrowane z medycznymi systemami obrazowania, w tym algorytmy wykorzystywane do automatycznej detekcji potencjalnych patologii, ilościowej oceny rozwoju choroby, ilościowej oceny morfologii wybranych struktur, różnicującej diagnozy zmian patologicznych oraz do wyszukiwania informacji obrazowej o podobnym znaczeniu diagnostycznym (strukturach, interpretacji) w referencyjnych bazach danych. Prezentowane są techniki modelowania obrazów dobrze aproksymujące ich właściwości, metody przetwarzania wstępnego, segmentacji, ekstrakcji cech oraz techniki rozpoznawania wzorców, a także algorytmy śledzenia konturów, renderingu powierzchni i inne. Systemy wspomagania diagnozy są weryfikowane klinicznie w testach z analizą statystyczną, których metodyka jest dość obszernie omawiana w ramach wykładu. Przedstawione zostaną wreszcie przykładowe realizacje systemów wspomagania dotyczące wybranych zastosowań (przede wszystkim w mammografii, radiografii i CT klatki piersiowej) wraz z kliniczną oceną ich wiarygodności/skuteczności.


Treść wykładu

  • Wprowadzenie (2h): schemat systemów wspomagania decyzji diagnostycznych, podstawowe definicje i cele; przegląd metod modelowania obrazów: -statystycznych (analiza korelacyjna, rozkłady łączne i brzegowe, źródła Markowa, ukryte pola Markowa), transformacyjnych (PCA, przekształcenia falkowe), generacji (modelowanie procesu akwizycji - przykład mammografii);

  • Falkowa charakterystyka obrazów (6h): opis, uwydatnienie i ekstrakcja cech charakterystycznych obrazu za pomocą przekształceń falkowych różnej postaci (bazy ortogonalne, biortogonalne, pakiety falek, nadmiarowe, 2W, wedgelets etc.);


  • Poprawa percepcji informacji obrazowej (3h): semantyczna definicja informacji, odszumianie, redukcja nadmiarowości, poprawa lokalnego kontrastu, eksponowanie struktur diagnostycznie ważnych;

  • Eksperymentalna weryfikacja narzędzi wspomagania (3h): cechy jakości i diagnostycznej wiarygodności obrazów; subiektywne metody oceny jakości i wiarygodności (wykorzystujące m.in. krzywe ROC, analizę statystyczną wyników, kliniczne warunki oceny); obiektywizacja procesu interpretacji i miar wiarygodności;


  • Automatyczna detekcja patologii (4h): podstawowe elementy algorytmów detekcji, tj. przetwarzanie z klasyfikacją wstępną, ekstrakcja cech, klasyfikacja końcowa; przegląd wykorzystywanych narzędzi (m.in. operatory morfologiczne, filtry o różnej skali, adaptacyjne progowanie w dziedzinie falkowej); przykładowe rozwiązania z mammografii i radiografii;

  • Automatyczna diagnoza (6h): referencyjna informacja diagnostyczna, dobór przestrzeni cech i kryteriów decyzyjnych, weryfikacja skuteczności; potencjał i rozwój komputerowych systemów wspomagania diagnozy, praktyczne realizacje systemów CADD;


  • Obiektowy opis obrazów (3h): wyznaczanie kształtu obiektów płaskich i przestrzennych (metody aktywnych konturów, renderingu etc.); śledzenie dynamicznych obiektów w seriach obrazów, wirtualne obrazowanie (kolonografia, obrazowanie naczyń, wirtualna endoskopia), wyznaczanie obliczeniowych parametrów diagnostycznych;

  • Integracja medycznych systemów obrazowania (3h): integracja narzędzi zarządzania danymi obrazowymi (typu PACS, system teleradiologiczny) z urządzeniami obrazującymi oraz narzędziami wspomagania w kompleksowych systemach obrazowania medycznego; indeksowanie referencyjnych baz danych obrazowych.




Zakres projektu
W ramach zadań projektowych studenci opracowują algorytmy i programowe realizacje różnych technik przetwarzania danych stosowanych na różnych etapach procesu wspomagania interpretacji obrazów medycznych. Ponadto przewidywane są prace z zakresu analizy (treściowej, statystycznej) wybranych zagadnień optymalizacyjnych (np. dobór klasyfikatora, modele obrazu stosowane w metodach selekcji cech użytecznych w analizie obrazów danej modalności, sposoby poprawy skuteczności metod aktywnych konturów). Ważnymi zadaniami projektowymi są badania eksperymentalne nad poprawą percepcji struktur obrazowych oraz weryfikacją automatycznych algorytmów wspomagania. Treść zadań projektowych jest stale uaktualniana, przy czym obejmuje przede wszystkim:

  • metody modelowania danych obrazowych, które oszczędnie opisują złożony charakter obrazów medycznych (modele statystyczne, PCA, pola Markowa);

  • techniki falkowej analizy obrazów, schematy dekompozycji, dobór banku filtrów, uzależnienie wyboru bazy od cech sygnału (pakiety falek), konstrukcja baz falkowych dwuwymiarowych (2W) wykorzystujących kierunkowe zależności w sygnale (wedgelets);


  • realizacja algorytmów poprawy diagnostycznej jakości obrazów i percepcji określonych struktur z testami dotyczącymi oceny ich wiarygodności;


  • realizacja prostych systemów detekcji drobnych obiektów (np. mikrozwapnień), a także konturów, kształtu i innych cech informacji obrazowej;

  • testowanie systemów wspomagania diagnozy, ocena ich efektywności za pomocą referencyjnych baz danych oraz testów klinicznych, realizacja prostych algorytmów ekstrakcji cech i klasyfikacji struktur w radiografii;


  • realizacja metod wyznaczania ciągłych konturów, odtwarzania powierzchni i śledzenia dynamicznych konturów (obiektów o zmiennym kształcie) w dynamicznych i przestrzennych badaniach obrazowych (fMRI, MRI, USG, fCT, CT);

  • implementacja procedur wspomagania diagnozy w prostych systemach archiwizacji i wymiany cyfrowej informacji obrazowej, indeksowanie informacji obrazowej, opracowanie prostej wyszukiwarki.




Poprzedniki
Typ poprzednikaNr poprzednikaKod poprzednikaNazwa poprzednika
Zalecany1103A-ELxxx-MSP-CPOOCyfrowe przetwarzanie obrazów
Zalecany1103B-ELxxx-MSP-CPOOCyfrowe przetwarzanie obrazów

Literatura:

    1. B.J. Erickson, B. Bartholmai, "Computer-aided detection and diagnosis at the start of the third millennium", Journal of Digital Imaging, 15(2), str. 59-68, 2002.

    2. A. Meyer-Baese, "Pattern recognition in medical imaging", Academic Press, 2003.

    3. Red. E. Kącki, J.L. Kulikowski, A. Nowakowski, E. Waniewski, Biocybernetyka i inżynieria biomedyczna 2000, Systemy komputerowe i teleinformatyczne w służbie zdrowia, Exit, 2003.

    4. M. Sonka, V. Hlavac, R. Boyle, "Image processing, analysis, and machine vision", PWS Publishing, 1999.

    5. S. Mallat, "A wavelet tour of signal processing", Academic Press, Londyn, 1999.


Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2019/2020 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2020-02-22 - 2020-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Projekt, 15 godzin, 40 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 40 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Artur Przelaskowski
Prowadzący grup: Artur Przelaskowski
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2018/2019 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2019-02-18 - 2019-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Projekt, 15 godzin, 40 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 40 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Artur Przelaskowski
Prowadzący grup: Artur Przelaskowski
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2017/2018 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2018-02-19 - 2018-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Projekt, 15 godzin, 40 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 40 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Artur Przelaskowski
Prowadzący grup: Artur Przelaskowski
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2017/2018 - sem. zimowy" (zakończony)

Okres: 2017-10-01 - 2018-02-18
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Projekt, 15 godzin, 40 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 40 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Artur Przelaskowski
Prowadzący grup: (brak danych)
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2016/2017 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2017-02-20 - 2017-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Projekt, 15 godzin, 40 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 40 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Artur Przelaskowski
Prowadzący grup: Artur Przelaskowski
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2015/2016 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2016-02-23 - 2016-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Projekt, 15 godzin, 40 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 40 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Artur Przelaskowski
Prowadzący grup: Artur Przelaskowski
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2014/2015 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2015-02-23 - 2015-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Projekt, 15 godzin, 40 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 40 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Artur Przelaskowski
Prowadzący grup: Artur Przelaskowski
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2013/2014 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2014-02-24 - 2014-09-28
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Projekt, 15 godzin, 45 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 45 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Artur Przelaskowski
Prowadzący grup: Artur Przelaskowski
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2012/2013 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2013-02-20 - 2013-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Projekt, 15 godzin, 48 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 48 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Artur Przelaskowski
Prowadzący grup: Artur Przelaskowski
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Politechnika Warszawska.