ČeskyEnglish

Zpracování lékařských obrazů (Medical Image Processing)

Katedra kybernetiky, Karlovo náměstí 13
http://cmp.felk.cvut.cz/~kybic

Kdo jsme?

doc. Dr. Ing. Jan Kybic, vedoucí


Další členové týmu.

Jakým výzkumem se zabýváme

Vyvíjíme nové algoritmy pro zpracování obrazů v lékařských a biologických aplikacích. Zpracováváme obrazy z nejrůznějších modalit, od magnetické rezonance, přes ultrazvuk, počítačovou tomografii, až po mikroskopii. Pracujeme ve 2D, 3D, i 4D. Umíme data předzpracovat, registrovat i segmentovat, modelovat, rekonstruovat i klasifikovat. Používáme techniky zpracování signálů, numerické matematiky i strojového učení.

K čemu to je

Množství obrazových dat produkovaných v lékařství roste velmi rychle. Mnohé dříve analogové modality (například rentgen) dnes poskytují digitální data, modality poskytující 3D data (například magnetická rezonance či počítačová tomografii) jsou již rutinně používány v každodenní klinické praxi a jejich rozlišení rok od roku roste, čímž roste i velikost vytvářených dat. Rychlost s jakou se dnes pacient dozví výsledek vyšetření již není omezována technikou, ale dostupností radiologů. Mnohé světové nemocnice posílají běžně svá data do Číny a do Indie. My se snažíme vyvíjet nástroje které lékařům práci ulehčí a zrychlí, například tím že zvýrazníme změny od minulého vyšetření či upozorníme na potenciálně zajímavé oblasti. Možná někdy v daleké budoucnosti bude pak moci počítač provádět diagnózu zcela samostatně...

I v biologii roste objem generovaných dat závratně rychle - 3D mikroskopie je stále běžnější, rozlišení roste, a robotizovaná pracoviště dokáží preparáty automaticky připravit i nasnímat. Není však v lidských silách prohlédnout například všechny buňky na jednom sklíčku a u každé zjistit zda v ní není parazit, nebo zda neobsahuje nějakou genetickou anomálii. Člověku trvá měsíce než zakreslí nervová vlákna v kousku tkáně menším než milimetr. I zde je tedy velký potenciál pro počítačové algoritmy které by mohly vyhodnocení nasnímaných dat podstatně zrychlit. Výhodou je, že na rozdíl od aplikací v lékařství zde často není požadována absolutní bezchybnost.

Na čem konkrétně pracujeme (výběr projektů)

  • Algoritmy pro segmentaci nervových vláken (axonů a dendritů) ve 3D obrazech z elektronové a optické mikroskopii (SEM-FIB, OCT, 2-photon microscopy) a pro vzájemnou registraci (srovnání) těchto obrazů.
  • Algoritmy pro registraci obrazů, tedy pro nalezení geometrické transformace mezi dvěma obrazy stejného nebo podobného objektu. Registrace je používána pro detekci pohybu či změn a pro srovnání obrazů získaných různými přístroji či v různých časech.
  • Výzkum nových kritérii podobnosti pro registraci a metod odhadů přesnosti registrace.
  • Rychlé a robustní metody pro lokalizaci tenkých ultrazvukových nástrojů ve 3D ultrazvukových sekvencích.
  • Numerické metody pro ultrazvukovou elastografii pomocí běžného ultrazvukového přístroje. Elastografie umožňuje zjistit mechanické vlastnosti tkání, což je užitečné například při detekci nádorů.
  • Detekce plicních nodulů z obrazů počítačové tomografie jako prevence rakoviny plic.
  • Algoritmy rekonstrukce pro paralelní magnetickou registraci. Ta se používá pro zvýšení rychlosti snímání.
  • Prostorová rekonstrukce mozkové činnosti z EEG a MEG měření.
  • Automatické vytváření modelů dýchacích pohybů pro kompenzaci těchto pohybů pro radiační terapii.
  • Rychlé algoritmy pro segmentaci 3D lékařských obrazů.
  • Diagnóza malárie z mikroskopických obrazů krve.
  • Kvantifikace opacity kardiologické angiografie pro vyhodnocení perfuse srdce.
  • Automatické kvantitativní vyhodnocení DNA analýzy gelovou elektroforézou.
  • Prostorová rekonstrukce z monokulárního kolonoskopického videa pro vyšetření tlustého střeva.

Podrobnější seznam

Small illustrative image Small illustrative image Small illustrative image Small illustrative image Small illustrative image Small illustrative image Small illustrative image Small illustrative image Small illustrative image Small illustrative image Small illustrative image Small illustrative image Small illustrative image

Kdo financuje náš výzkum

Naši práci financují ministerstvo školství i zdravotnictví, grantová agentura České republiky i grantová agentura Akademie věd i evropské projekty, máme i přímou spolupráci s průmyslem.

S kým spolupracujeme

  • EPFL, Švýcarsko
  • INSA, Lyon, Francie
  • INRIA Sophia-Antipolis, Francie
  • UPM, Madrid, Španělsko
  • CIMA, Pamplona, Španělsko
  • DkfZ, Heidelberg, Německo
  • TUM, Mnichov, Německo
  • STI Medical, U.S.A
  • University of Iowa, U.S.A
  • 1.LF UK, Praha, Česká Republika
  • Masarykova Univerzita, Brno, Česká Republika

Vybrané publikace

Aktuální seznam publikací
Za obsah odpovídá: doc. Ing. Milan Polívka, Ph.D.