Відтворення геометричної моделі структур серця за допомогою аналізу одного ультразвукового зображення

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorКройс, Назарій Іванович,
dc.contributor.authorФедорін, Ілля Валерійович
dc.date.accessioned2025-03-27T10:05:30Z
dc.date.available2025-03-27T10:05:30Z
dc.date.issued2024
dc.description.abstractПостійне зростання потреби у впровадженні ефективних технологічних рішень для тривимірної візуалізації серця зумовлене необхідністю покращення діагностики серцево-судинних захворювань. Використання тривимірних моделей серцевих структур дозволяє отримати більш повне уявлення про анатомічні особливості та функціональний стан серця. Традиційні методи тривимірної реконструкції вимагають або спеціалізованого обладнання, або отримання множини ультразвукових зрізів, що не завжди можливо в клінічній практиці через технічні обмеження або стан пацієнта. Метою дослідження було підвищення ефективності візуальної діагностики шляхом розробки методів тривимірного моделювання структур серця на основі аналізу одного ультразвукового зображення. Об'єктом дослідження виступали тривимірні моделі структур серця та ультразвукові зображення, а предметом – методи моделювання тривимірних структур серця на основі двовимірних ультразвукових зображень. В роботі застосовано комплексний підхід, що включає попередню обробку зображень, сегментацію з використанням нейронної мережі U-Net та методи геометричного моделювання, такі як метод Тейхольца та осесиметрична модель. Для розробки та валідації методів використано набір даних CAMUS, що містить 1400 ультразвукових зображень серця. Дані включають двокамерні та чотирикамерні проекції серця, отримані в різних фазах серцевого циклу. Результати дослідження продемонстрували високу ефективність запропонованого підходу до сегментації серцевих структур, що підтверджується досягнутим значенням dice коефіцієнту 0.89. Розроблені методи геометричного моделювання дозволяють створювати спрощені, але анатомічно обґрунтовані моделі серцевих структур, що можуть бути використані для попередньої оцінки стану серця в ситуаціях обмеженої доступності даних. Практичне значення отриманих результатів полягає у можливості швидкого створення тривимірних моделей серця для підтримки прийняття клінічних рішень, особливо в умовах, коли проведення повного ультразвукового дослідження ускладнене. Запропонований підхід може бути інтегрований в існуючі системи ультразвукової діагностики, розширюючи їх можливості без потреби у додатковому спеціалізованому обладнанні.
dc.description.abstractotherThe continuous growth in demand for implementing effective technological solutions for three-dimensional heart visualization is driven by the need to improve cardiovascular disease diagnostics. The use of three-dimensional models of cardiac structures provides a more comprehensive understanding of anatomical features and functional state of the heart. Traditional methods of three-dimensional reconstruction require either specialized equipment or multiple ultrasound slices, which is not always feasible in clinical practice due to technical limitations or patient condition. The aim of this study was to improve the efficiency of visual diagnostics through the development of methods for three-dimensional modeling of heart structures based on the analysis of a single ultrasound image. The object of study was three-dimensional models of heart structures and ultrasound images, while the subject was methods for modeling three-dimensional heart structures based on two-dimensional ultrasound images. The work employed a comprehensive approach including image preprocessing, segmentation using U-Net neural network, and geometric modeling methods such as the Teichholz method and axisymmetric model. For method development and validation, the CAMUS dataset containing 1400 cardiac ultrasound images was used. The data includes two-chamber and four-chamber heart projections obtained at different phases of the cardiac cycle. The results demonstrated high effectiveness of the proposed approach to cardiac structure segmentation, confirmed by achieving a dice coefficient value of 0.89. The developed geometric modeling methods allow creation of simplified but anatomically justified models of cardiac structures that can be used for preliminary heart assessment in situations of limited data availability. The practical significance of the obtained results lies in the ability to quickly create three-dimensional heart models to support clinical decision-making, especially in conditions where conducting a complete ultrasound examination is complicated. The proposed approach can be integrated into existing ultrasound diagnostic systems, expanding their capabilities without requiring additional specialized equipment.
dc.format.pagerangeС. 10-16
dc.identifier.citationКройс, Н. І. Відтворення геометричної моделі структур серця за допомогою аналізу одного ультразвукового зображення / Кройс Назарій Іванович, Федорін Ілля Валерійович // Біомедична інженерія і технологія. – 2024. – № 16. – С. 10-16. – Бібліогр.: 14 назв.
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/.2024.16.316564
dc.identifier.orcid0009-0008-6642-1314
dc.identifier.orcid0000-0002-0611-9120
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/73116
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.relation.ispartofБіомедична інженерія і технологія, № 16, 2024
dc.subjectультразвукова діагностика
dc.subjectтривимірне моделювання
dc.subjectсегментація зображень
dc.subjectнейронні мережі
dc.subjectсерцеві структури
dc.subjectultrasound diagnostics
dc.subjectthree-dimensional modeling
dc.subjectimage segmentation
dc.subjectneural networks
dc.subjectcardiac structures
dc.subject.udc004.92
dc.titleВідтворення геометричної моделі структур серця за допомогою аналізу одного ультразвукового зображення
dc.title.alternativeReconstruction of three-dimensional model of heart structures based on the analysis of a single ultrasound image
dc.typeArticle

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
316564-736871-1-10-20241215.pdf
Розмір:
454.95 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Біомедична інженерія і технологія, № 16