Радченко Сергій Петрович. Статистичне оцінювання та оптимальна реконструкція в ультразвуковій та магніторезонансній інтроскопії: Дис... канд. фіз.-мат. наук: 01.04.03 / Київський національний ун-т ім. Тараса Шевченка. - К., 2002. - 160 арк. : іл. - Бібліогр.: арк. 143-159.
Анотація до роботи:
Радченко С. П. Статистичне оцінювання та оптимальна реконструкція в ультразвуковій та магніторезонансній інтроскопії. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.03 - радіофізика. Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2002.
Дисертація присвячена питанням формування випадкової складової сигналу відгуку, встановленню та інтерпретації статистичних властивостей електромагнітного та акустичного сигналу, отриманого від біологічних об'єктів методами магніторезонансної томографії та ультразвукової інтроскопії, розробці нових методів неінвазивного вимірювання фізичних параметрів тканин внутрішніх органів людини на основі використання статистичних оцінок випадкової складової сигналу при розв'язанні зворотної задачі. В роботі розроблена модель формування флуктуацій сигналу відгуку середовища при магніторезонансному скануванні та ультразвуковому зондуванні, теоретично обгрунтовано наявність та досліджені особливості зв’язку між статистичними параметрами розподілу фізичних характеристик біологічних тканин і реконструйованими магніторезонансними томографічними та ультразвуковими локаційними даними, визначено параметри функціональних залежностей, що описують ці зв’язки. На основі цих зв’язків винайдено та апробовано спосіб оцінки стану паренхіматозних органів, захищений Патентом України, вперше запропоновано та апробовано метод поліхромної реконструкції ультразвукових та магніторезонансних зображень, розроблені прикладні методи обробки даних магніторезонансного сканування та ультразвукової локації для автоматизованих діагностичних медичних систем.
В дисертаційній роботі розвинуті та апробовані методи статистичного оцінювання і реконструкції фізичних параметрів біологічних тканин як просторово неоднорідних середовищ, що базуються на обробці як електромагнітних так і акустичних сигналів відгуку. Проведені дослідження привели до таких основних результатів:
Розроблена модель формування флуктуацій сигналу відгуку, що дозволяє при магніторезонансному скануванні та ультразвуковому зондуванні, реконструкції зображень біологічних тканин, знаходити зв’язок просторових статистичних параметрів розподілу фізичних характеристик середовищ з характеристиками сформованого ними електромагнітного і акустичного поля і експериментально отриманого сигналу відгуку.
Створена та апробована нова методика відновлення значень і просторових статистичних моментів розподілів часів спін-спінової та спін-граткової релаксації в одному сеансі магнітнорезонансного сканування при застосуванні імпульсних послідовностей спінового та мульти-спінового відлуння. Методика основана на використанні регресійного наближення залежності інтенсивності сигналу спаду вільної індукції від спінової густини та сталих часів спін-спінової і спін-граткової релаксації і чисельної мінімізації функціоналу відхилення. Методика апробована на спеціально виготовлених тестових об’єктах та при діагностуванні набряків тканин головного мозку.
Запропонований метод реперної точки в магнітнорезонансній томографії, який експериментально перевірений з використанням розробленого фантома. Метод дозволяє отримувати стандартизовані кількісні характеристики відтворених зображень при різних реалізаціях магнітнорезонансного експерименту.
На основі моделі біологічної тканини як випадкової сукупності розсіювачів, що формують сигнал відлуння при ультразвуковому зондуванні, розроблена методика визначення ефективної густини розсіювачів і відтворення карт ефективної густини розсіювачів. Експериментальна оцінка використання цієї методики для діагностування захворювань щитовидної залози свідчить про суттєву відмінність вказаної концентрації при різних паталогічних станах. Показано, що статистична оцінка ефективної густини розсіювачів в тканинах щитовидної залози може бути використана для визначення концентрації тироксину в крові пацієнтів і продемонстрована можливість розділення станів з різним рівнем виробництва тироксину щитовидною залозою на цій основі.
Виявлені особливості просторових спектрів ультразвукових зображень щитовидної залози для різних паталогічних станів її тканин. Розроблена методика аналізу текстур зображень щитовидної з використанням їх просторових спектрів, що дозволяє виявити наявність патології з діагностичною ефективністю не гірше 88%. Винайдено та апробовано спосіб оцінки стану паренхіматозних органів (захищений Патентом України), оснований на встановленні регресійних залежностей між парами статистичних параметрів їх текстури, відібраними за розробленим нами методом.
Запропонована мультиплікативна модель формування спекл-структури ультразвукових зображень біологічних тканин та методика пригнічення спекл-шуму, спричиненого частковою когерентністю випадкової компоненти розсіяного акустичного поля. Апробація методики для обробки ультразвукових зображень щитовидної залози показала, що фільтрація спекл-структури дозволяє підвищити співвідношення сигнал-шум не менш ніж на 7 дБ.
Вперше запропоновано та апробовано метод поліхромної реконструкції ультразвукових та магнітнорезонансних зображень, оснований на спеціальній модуляції основних кольорів фізичними параметрами, що несуть додаткову діагностичну інформацію. Методика випробувана для діагностування захворювань головного мозку методами магнітнорезонансної томографії та захворювань щитовидної залози методами ультразвукової ехолокації.
Розроблені прикладні методи обробки даних магнітнорезонансного сканування та ультразвукової локації для автоматизованих діагностичних медичних систем. Зокрема:
метод сегментації ультразвукових та магнітнорезонансних зображень за статистичними параметрами їх текстури, ефективною густиною розсіювачів;
відновлення локальних значень фізичних характеристик біологічних тканин при магнітнорезонансному скануванні із застосуванням послідовностей спінового та мульти-спінового відлуння;
метод перенормування поліхромних зображень з ідентифікацією типу паталогічного стану тканини засобами кольорового кодування.
Основні результати дисертаційної роботи викладені в наступних публікаціях:
Гридько А. М., Цубин В. А., Радченко С. П., Новоселец М. К. Методические рекомендации по ультразвуковой диагностике заболеваний щитовидной железы с использованием компьютерной обработки видеоизображений: Утв. зам. министра здравоохранения Украины Министерство Здравоохранения Украины 17.04.1995. - К. - 1995. 18 c.
М. К. Новоселець, С. П. Радченко Статистичний аналіз розсіяного ультразвукового сигналу для локаційного сканування біологічних тканин // Вісник Київського університету, серія "Фізико-математичні науки". - 2002. - вип. 1. - с. 329-334.
М. К. Новоселець, С. П. Радченко Статистичне моделювання кореляційних залежностей текстурних параметрів ультразвукових зображень паренхіматозних органів // Вісник Харківського Університету. Біофізичний вісник. - 2000. - № 488, Вип. 1(6). - с. 103-107.
М. В. Кононов, О. В. Кононов, М. К. Новоселець, С. П. Радченко Оптимізація комп’ютерного планування операцій на головному мозку з застосуванням магніторезонансних навігаційних систем // Вісник Київського університету, серія "Фізико-математичні науки", - 1999, - вип. 3. - с. 315-324.
Патент України UA 28596A, МПК 6 А61В 5/00, А61В 8/00. Спосіб оцінки стану паренхіматозних органів / Романенко А. Ю., Гридько О. М., Новоселець М. К., Радченко С. П.; Науковий центр радіаційної медицини АМН України; заявл. 11.07.97; опубл. 21.07.98. - 12 c.
M. Novoselets, S. Radchenko Polychromatic data reconstruction in medical introscopy by using local maps of the tissue parameters // Вісник Київського університету, серія "Радіофізика та електроніка". - 2002. - вип. 4. - с. 56-59.
S. Radchenko Functional Description of Physical Processes Forming Texture of the MR Images // Proceeding of the Second International Young Scientists’ Conference on Applied Physics. - Kyiv (Ukraine). - 2002. - p. 77-78.
M. Novoselets, S. Radchenko Ultrasound Image Reconstruction Using Colour Coding Proceeding of the First International Young Scientists’ Conference on Applied Physics. - Kyiv (Ukraine). - 2001. - p. 152-153.
М. Кононов, M. Новоселець, С. Радченко Експериментальне дослідження точності комп'ютерного планування стереотаксичної операції на головному мозку // Український журнал медичної техніки і технології. - 2000. - № 1-2. - с. 45-49.
Радченко С. П., Судаков О. О. Алгоритм тривимірної реконструкції за двовимірними магнітно-резонансними томографічними перерізами, що перекриваються // Променева діагностика, променева терапія. - 1999. - вип. 7. - с. 226-229.
M. K. Novoselets V. A. Tsubin S. P. Radchenko O. M. Gridko Ultrasound introscopic image quantitative characteristics for medical diagnostics and refinements of physical noise rise reasons // Proc. Medical Imaging 1994. - Newport Beach (California, USA). - SPIE, Physics of Medical Imaging. - Vol. 2163. - p. 442-446.
Михайло Новоселець, Сергій Радченко, Віталій Цубін Дослідження характеристик зображень щитовидної залози з метою діагностики її стану // Праці Другої Всеукраїнської міжнародної конференції “Обробка сигналів і зображень та розпізнавання образів” (УкрОбраз’94). - Київ (Україна). - 1994. - с. 260-263.
Гридько А. М., Новоселец М. К., Цубин В. А., Радченко С. П., Чебан А. К. Компьютерная обработка изображений щитовидной железы лиц, подвергшихся воздействию ионизирующего излучения в результате аварии на Чернобыльской АЭС // Материалы научной конференции с международным участием "Проблемы радиационной эпидемиологии медицинских последствий аварии на Чернобыльской АЭС" - Киев (Украина). - 1993. - с. 61-68.
M. Novoselets, M. Kononov, O. Kononov, S. Radchenko, V. Ruditsa, O. Sudakov Telemedicine System for On-line and Off-line Consultations, Oriented on Enhanced Usage of Diagnostic Images Abstracts of the First Ukrainian Antarctic Meeting. - Kyiv (Ukraine). - 2001. - p. 80.
М. В. Кононов, М. К. Новоселец, С. П. Радченко, А. А. Судаков Программно-аппаратный комплекс для обработки МР изображений и планирования процесса лечения // Тезисы докладов международной конференции “Магнитный резонанс в медицине”. - 1997. - Казань (Татарстан, Россия). - с. 116.
Гридько О. М., Новоселець М. К., Цубін В. А., Радченко С. П. Комп’ютерна обробка відеозображень в диференційній діагностиці захворювань щитовидної залози у пацієнтів, що зазнали впливу комплексу факторів аварії на Чорнобильській АЕС // Тези доповідей Український конгрес радіологів. - Київ. - 1995. - с. 165.
