Проекты участников финального этапа НТТМ-2017

← К списку проектов

Проект
Исследование методов 3D - моделирования объектов и вычисление набора их физических параметров
НТТМ-2017-1932 | Категория II

Автор:

Постников Алексей Викторович

Научный руководитель:
Крыжевич Леонид Святославович
Организация:
Курский государственный университет,
Курская область, Курск
Цель работы
Цель исследования: разработка методов графической обработки медицинских снимков, и вычисление характеристик изображенных на них органов.
Разработка относится к численным методам прикладной математики и может быть использовано для цифровой обработки медицинской графической информации и вычисления объемов и площадей поверхности нелинейных тел и внутренних органов.

Сегодня, практически, любая проблема, связанная со здоровьем, поддаётся коррекции. Так, в случае нарушения в работе любого органа, происходит его воспаление, вследствие чего он увеличивается в объеме. Но в случае увеличения, например, в 1,5 раза, площадь органа на снимке увеличиваться всего на 31%, а его линейные размеры меньше чем на 15%. Именно поэтому непосредственные измерения медицинским работником размеров тела весьма косвенным образом описывают изменения происходящие с органом.
Обзор предметной области
В настоящее время в помощь врачам разрабатывается и внедряется множество новых методов лечения, но, несмотря на это, использование наиболее популярного метода поперечных сечений [Лавренченко С.А. Курс лекций по математическому анализу], при котором используются площади счетного числа бесконечно тонких сечений тела, позволяет только вычислять объемы тел. Современное сложное и дорогостоящее томографическое оборудование использует в своей основе сечения тел и неприменим, когда тело задано с помощью проекций, и, следовательно, не позволяет по данным площадей проекций вычислить объем этого тела.
Поэтому существует острая необходимость в разработке способа измерения объема и площади поверхности тела всего по двум его проекциям и углу между ними. Он позволит по минимальному количеству данных определить объем тела и не требует сложного и дорогостоящего оборудования. Изучению данных вопросов и посвящено данное исследование.
Описание результатов проекта
В ходе научных исследований была разработана математическая модель графической обработки данных и математический аппарат для синтеза 3-х мерной модели тела по двум проекциям. По результатам разработки удалось написать пакет программных продуктов:
Программа получения границ в изображении;
Программа оптимизации изображения;
Программа анализа данных органа на снимке;
Программа синхронизации нескольких снимков;
Программа вычисления площадей проекций;
Программа двухмерного интерполирования;
Программа построения сечений из проекций;
Программа вычисления площадей сечений;
И подать заявку на патент: Способ вычисления объема тела по двум проекциям и углу между ними.

Этот проект удачно презентовал себя в рамках V Среднерусского экономического форума и стал победителем в номинации "Лучший молодежный проект СЭФ-2016". За годы разработок исследования неоднократно были представлены на межрегиональных конкурсах научных проектов, его труды опубликованы в сборниках статей 5 международных конференций, входящих в РИНЦ, и получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ в Реестре Федеральной службы по интеллектуально собственности.
Описание применимости
Была создана перспективная инновационная технология вычисления объема тела по двум его проекциям и углу между ними, способная по минимальному количеству данных построить пространственную модель, определить объем и другие различные характеристики исследуемого органа. Созданный на базе этого проекта Программный комплекс Arximedus является эффективным и экономически выгодным, его установка на существующее медицинское оборудование как УЗИ и рентген аппаратуру, позволит обновить и расширить функциональные возможности существующих приборов и не потребует материальных затрат на приобретение современных дорогостоящих компьютерных томографов.
Дальнейшее развитие проекта
Этот проект является перспективным. Его сферы применения охватывают не только медицинское диагностическое направление, но и гражданскую авиацию, в части сканирования 3D рельефа земной поверхности, МЧС - для определения размеров наземных объектов и проведения спасательных операций, в промышленности, приборостроении и мелкосерийном производстве. На основе данной технологии создается универсальное многофункциональное 3D печатающее и сканирующее устройство, позволяющее быстро производить 3D-печать сложных изделий.

Информация предоставлена участником конкурса. Организаторы конкурса не несут ответственности за содержание информации о проекте.

← К списку проектов




Список всех проектов финального этапа с датами защиты

 

© Всероссийский конкурс научно-технического творчества молодежи НТТМ

E-mail: info@konkurs-nttm.ru