ISSN 2079-3537      

 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                             
Научная визуализация
Год выпуска: 2015
Квартал: 4
Том: 7
Номер: 4
Страницы: 27 - 43
Название публикации: ТЕХНОЛОГИИ ТРЕХМЕРНОЙ НАУЧНОЙ ВИЗУАЛИЗАЦИИ И ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ В ЦИФРОВОЙ БИОМЕДИЦИНЕ
Авторы: В.Е. Турлапов (Россия), Н.И. Гаврилов (Россия)
Статья рекомендована к печати программным комитетом 25-й Международной конференции по компьютерной графике и зрению ГрафиКон'2015.
Адреса авторов: В.Е. Турлапов
vadim.turlapov@cs.vmk.unn.ru
Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, Россия

Н.И. Гаврилов
gavrilov86@gmail.com
Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, Россия
Краткое описание: Целью данной работы является обзор сегодняшнего уровня развития программного обеспечения трехмерной научной визуализации, сегментации и геометрического моделирования, обслуживающего задачи трехмерной цифровой биомедицины. Трехмерная цифровая биомедицина является интенсивно развивающейся отраслью, требующей вовлечения все большего числа специалистов. Актуальность темы обусловлена необходимостью формирования у научного сообщества научной визуализации целостного взгляда на эту область, видения актуальных задач и подходов к их решению.
Представлен арсенал программных комплексов, библиотек и систем, как ресурс медицинской 3D визуализации, сегментации, геометрической реконструкции и функционального моделирования. Представлены новые 3D технологии в медицине, созданные на базе этих библиотек. Кратко охарактеризованы возможности открытых библиотек, программных комплексов и систем для научной визуализации и сегментации, таких как VTK, ITK, CMake, ParaView, сопровождаемых Kitware Inc., VisIt (поддерживаемой Lawrence Livermore National Laboratory), ITK-SNAP, а также обеспечения геометрического моделирования – CGAL, Open CASCADE и SALOME.
Упомянуты известные открытые библиотеки для сегментации и реконструкции клеток по данным электронной микроскопии (ЭМ), такие как комплексы ILASTIK и CellBlender, обеспечение моделирования живой клетки - Monte Carlo Cell, а также специальный комплекс VMTK для моделирования динамики кровотока в сердечно-сосудистой системе.
Представлены возможности открытых и проприетарных, мировых и российских современных медицинских 3D визуализаторов Fovia HDVR®, Inobitec, Multivox3d, InVols (UNN). Обсуждается проблема качества 3D визуализации томограмм в условиях принципиального отсутствия эталона и ее решение на основе синтеза эталонного изображения путем усреднения серии изображений со случайным стартом луча. Утверждается принципиальная необходимость предыинтегрирования и исследования методов 3D визуализации в осях «производительность-качество».
Обсуждаются возможности, тенденции и глубина параметризации современных моделей анатомии человека от ведущих мировых фирм Nhumi Technologies, Visible Body, Plasticboy store, Zygote Inc. Существующие продукты и технологии 3D реконструкции тела пациента с камеры BodyKIT от Body Labs, Itseez3d от Itseez. Возможности и задачи медицинских технологий «виртуальный анатомический стол» и их современные реализации от Anatomage Inc., Sectra и аналогичные функции, но уже реализованные как облачные сервисы в InVols (ННГУ).
В заключении обсуждаются актуальные вызовы биомедицины, в том числе: сегментация и количественная оценка 3D аномалий (автоматизация диагностики); проблемы параметризации и персонализации модели анатомии человека, путем экстракции параметров из персональной томограммы. Обозначен эффективный подход к решению этих задач на основе объединения алгоритмов сегментации с геометрической реконструкцией в форме параметризованных моделей.
Новизна состоит в системности раскрытия темы, постановке актуальных задач и рекомендациях по их эффективному решению.
Язык: Русский


Открыть публикацию   Скачать публикацию в ZIP архиве