Суть проекта:

Организация доступа к системе с функционалом обработки и анализа медицинских изображений, на базе которого осуществляется техническое сопровождение работ, входящих в состав медицинских услуг, связанных с ведением пациентов с глиальной опухолью.

Функционал системы направлен на решение задач врача рентгенолога, участвующего в различных аспектах оказания медицинской помощи.

Процесс оказания медицинской помощи пациентам с ЗНО головного мозга (описание ведения пациента):

1. Предоставление МРТ исследований с контрастом, выполненное на территории медицинской организации, пациентом врачу-онкологу, нейрохирургу.
2. Выполнение компьютерной обработки с целью классификации патологических структур, оценки объема и вовлеченности разных структур головного мозга и других показателей радиомики.
3. Предоставление результатов компьютерной обработки на этапе описания и интерпретации медицинских изображений врачу-рентгенологу и нейрохирургу, который ведет пациента.
4. Направление на хирургическую операцию после уточнения характера опухоли: при подготовке к операции врач имеет в наличие МРТ изображение пациента, по которому он может оценить объем предстоящих оперативных вмешательств и выполнить подготовку. Т.к. во время проведения операции при вскрытии мозга происходит изменение внутричерепного давления, что приводит к деформации мозговых структур, очень важно смоделировать на этапе подготовки смещение структур головного мозга на основе данных МРТ.
5. Резекция опухоли и МРТ контроль в период 24-72 часа после операции. Для данных результатов МРТ также может быть выполнен набор диагностических услуг по обработке медицинских данных.
6. Получение гистологического ответа (8-18 дней) и результатов контрольного МРТ.
7. Направление пациента на лучевую терапию и/или химию терапию. Для проведения лучевой терапии на подготовительном этапе требуется выполнить разметку областей для последующего расчета доз излучения. С использованием услуги разметки, работы по выставлению границ, могут быть выполнены ещё до отделения лучевой терапии.
8. После проведения процедур лучевой терапии, в период ~2 месяца с начала процедур, пациенту назначается МРТ контроль с целью оценки рецидива. На этапе контроля также может выполниться услуга по обработке медицинских изображений: совместной диагностикой обработки и ретроспективного анализа с целью извлечения большого количества признаков из медицинских изображений (конкретных их участков) с использованием алгоритмов характеристики данных. Эти признаки, раскрывают особенности течения процесса, которые не могут быть оценены невооруженным глазом и позволяют реагировать на возникновение рецидива.
9. Выполнение контроля через 3, 6, 12 месяцев с использованием МРТ после проведения операции

Техническая цель – техническая реализация инновационных научных решений, затрагивающих работу с глиальными опухолями на всех этапах.

Три базовые задачи, решаемые системой:

• выставление границ глиальных опухолей;
• моделирование смещений мозговых структур при оперативном вмешательстве;
• ретроспективная оценка течения процесса по двум и более МРТ.

Задача по выставлению границ:

• Классификация:
  • классификация состояния опухоли в соответствии с ВОЗ, классификация по этиологическому типу;
  • компонентная классификация структурных элементов опухоли (ядро опухоли, кисты, кальцификаты, зоны отека, зона некроза, области кровоизлияния);
• Сегментация: семантическая сегментация.

Задача по выставлению границ строится на дополнительных признаках внутренней гетерогенности глиомы головного мозга на протяжении всех этапов работы алгоритмов. Отбор и оценка значимости используемых в модели признаков, характеризующих разные типы глиомы, проводилась в рамках научно-исследовательской работы при содействии специалистов медицинских учреждений, докторов медицинских и технических наук. Корректировка границ строится на ряде выведенных эвристических правил, используя нескольких подходов сегментации.

Задачи по моделированию смещений мозговых структур при оперативном вмешательстве:

• Построение воксельных 3D моделей;
• Построение изоповерхностей;
• Расчет свойств материала для каждого класса;
• Моделирование;
• Генерация деформированных изображений.

Результат решения задачи по сегментации мозговых структур и глиальной опухоли, входящей в состав выставления границ, является входной информацией для решения задачи моделирования. По сегментированным областям выполняется построение изоповерхностей. Предварительно над изображениями проводятся операции понижения дискретизации и прореживания сетки, т.к. изображения имеют большое количество узлов на сетку (большое разрешение изображений), что может потребовать большого количества ресурсов. По полученной сеточной модели выполняется моделирование процессов смещение. Полученная на этапе моделирования матрица деформации может в дальнейшем быть применена к исходным МРТ изображениям.