NASA-Technologie könnte bei der Interpretation von Mammogrammen, Ultraschall und anderen medizinischen Bildern helfen

NASA-Technologie könnte bei der Interpretation von Mammogrammen, Ultraschall und anderen medizinischen Bildern helfen
NASA-Technologie könnte bei der Interpretation von Mammogrammen, Ultraschall und anderen medizinischen Bildern helfen
Anonim

NASA-Software zur Verbesserung der erdwissenschaftlichen Bildgebung könnte eines Tages bei der Interpretation von Mammogrammen, Ultraschall und anderen medizinischen Bildern helfen.

Das neue MED-SEG-System, entwickelt von Bartron Medical Imaging, Inc., einem kleinen Unternehmen mit Sitz in Connecticut und Niederlassungen in Maryland, stützt sich auf ein innovatives Softwareprogramm, das im Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt entwickelt wurde, Md., um Ärzten bei der Analyse von Mammographien, Ultraschalluntersuchungen, digitalen Röntgenaufnahmen und anderen medizinischen Bildgebungstests zu helfen.

"Der Einsatz dieser computergestützten Technologie könnte menschliche Fehler minimieren, die bei der Auswertung radiologischer Filme auftreten, und könnte eine frühere Erkennung von Anomalien in den abgebildeten Geweben ermöglichen", sagte Dr. Thomas Rutherford, Arzt und Direktor der gynäkologischen Onkologie an der Yale University.

Die FDA hat kürzlich das System für die Verwendung durch geschulte Fachleute zur Verarbeitung von Bildern freigegeben. Diese Bilder können in Berichten und Mitteilungen von Radiologen sowie für andere Zwecke verwendet werden, aber die verarbeiteten Bilder sollten nicht für die primäre Bilddiagnose verwendet werden.

Die gesamten Indikationen für die Verwendung: MED-SEG ist ein Softwaregerät, das medizinische Bilder und Daten von verschiedenen Bildgebungsquellen (einschließlich, aber nicht beschränkt auf CT-, MR-, US-, HF-Einheiten), Computer- und direkten Röntgengeräten, und sekundäre Erfassungsgeräte (Scanner, Imaging-Gateways oder Imaging-Quellen). Bilder und Daten können innerhalb des Systems oder über Computernetzwerke an verteilten Standorten gespeichert, kommuniziert, verarbeitet und angezeigt werden.

Der Kern des MED-SEG-Systems von Bartron ist ein Computeralgorithmus - Hierarchical Segmentation Software (HSEG) - entwickelt von Goddard Computer Engineer James C. Tilton, Ph.D.

Tilton begann vor mehr als 25 Jahren mit der Arbeit an seinem Algorithmus. Sein Ziel war es, einen völlig neuen Ansatz zur Analyse digitaler Bilder voranzutreiben, die aus Tausenden von Pixeln bestehen. Wie ein einzelnes Puzzleteil gibt ein Pixel oft nicht genügend Auskunft darüber, wo es in die Gesamtszenerie passt. Um diesen Mangel zu beheben, konzentrierte sich Tilton auf einen Ansatz namens Bildsegmentierung, der die Pixel eines Bildes auf verschiedenen Detailebenen organisiert und gruppiert. Aber Tiltons Ansatz zur Bildsegmentierung unterschied sich von anderen Ansätzen darin, dass er nicht nur Regionsobjekte findet, sondern auch räumlich getrennte Regionsobjekte in Regionsklassen zusammenfasst.

Zum Beispiel kann ein Satellitenbild der Erde mehrere Seen unterschiedlicher Tiefe enth alten.Tiefe Seen erscheinen dunkelblau, während flache Seen einen helleren Blauton haben. Die HSEG findet zuerst jeden einzelnen See; dann gruppiert es alle flachen Seen in eine Klasse und die tieferen Seen in eine andere. Da Seen Bäumen, Gras, Straßen, Gebäuden und anderen Objekten ähnlicher sind als sie, gruppiert die Software alle Seen unabhängig von ihrer unterschiedlichen Farbe. Als Ergebnis ermöglicht HSEG dem Benutzer, wichtige Merkmale in der Szene genau und schnell zu unterscheiden.

Seit Tilton den Algorithmus entwickelt hat, verwenden Wissenschaftler ihn zur Analyse von Erdabbildungsdaten der NASA-Raumsonden Landsat und Terra, um die Genauigkeit der aus den Daten erstellten Schnee- und Eiskarten zu verbessern. Wissenschaftler haben es auch verwendet, um potenzielle Orte für archäologische Ausgrabungen zu finden, wobei die Prämisse war, dass die Vegetation, die eine seit langem verlassene menschliche Siedlung bedeckt, anders aussehen würde als die umgebende Flora.

"Mein ursprüngliches Konzept war auf Geowissenschaften ausgerichtet", sagte Tilton."Ich hätte nie gedacht, dass es für die medizinische Bildgebung verwendet werden würde." Tatsächlich war er zunächst skeptisch; das heißt, bis er Zellbilder verarbeitete und in der Lage war, Details zu sehen, die in unverarbeiteten Anzeigen des Bildes nicht sichtbar waren. "Die Zellmerkmale stachen deutlich hervor und das ließ mich erkennen, dass Barton etwas auf der Spur war."

Bartron erfuhr von der Software durch Goddards Innovative Partnerships Program (IPP) Office und lizenzierte 2003 die patentierte Technologie, um ein System zu entwickeln, das schwer erkennbare Details in komplexen medizinischen Bildern unterscheiden kann.

Bartrons exklusive Lizenz für die HSEG-Technologien der NASA im Bereich der medizinischen Bildgebung ermöglicht es dem Unternehmen, zur Arbeit von Ärzten beizutragen, die Bilder analysieren, die aus Computertomographie (CT), Magnetresonanztomographie (MRI), Ultraschall, Hochfrequenz, und andere Bildquellen.

"Ausgebildete Fachleute können das MED-SEG-System verwenden, um zweidimensionale Bilder in digital verwandte Abschnitte oder Regionen aufzuteilen, die nach der Kolorierung vom Benutzer individuell gekennzeichnet werden können", erklärte Fitz Walker, Präsident und CEO von Bartron Medizinische Bildgebung.

Mit dem MED-SEG-System können medizinische Zentren Bilder über eine sichere Internetverbindung an ein Rechenzentrum von Bartron senden, damit sie von der Bildgebungsanwendung des Unternehmens verarbeitet werden. Die Daten werden dann zur Verwendung durch medizinisches Personal während der Diagnose an das medizinische Zentrum zurückgesendet. Bartron hat das System im He alth Center der University of Connecticut installiert, mit der Möglichkeit, Bewertungssysteme im New York University Medical Center, im Yale-New Haven Medical Center und im University of Maryland Medical Center zu installieren.

Im Rahmen einer kooperativen Forschungs- und Entwicklungsvereinbarung arbeitete Tilton auch mit dem Unternehmen zusammen, um eine neue, dreidimensionale Version von HSEG zu entwickeln, zu testen und zu dokumentieren, die das Unternehmen in die nächste Version des MED- SEG-Produkt.

In Zukunft möchte Dr. Molly Brewer, Professorin an der Abteilung für gynäkologische Onkologie des Gesundheitszentrums der Universität von Connecticut, klinische Studien mit dem MED-SEG-System durchführen.Das Ziel, sagte sie, wäre die Verbesserung der Mammographie als diagnostisches Instrument zur Erkennung von Brustkrebs. „Ein Problem bei Mammographien ist, dass sie bei der Erkennung von Anomalien in den Brüsten von Frauen oft ein falsches Negativ ergeben. Frauen, die entweder eine hohe Brustdichte oder eine starke Familiengeschichte von Brustkrebs haben, werden oft zu MRTs geschickt, die kostspielig, sehr unbequem sind und ein High haben Falsch-Positiv-Rate, was zu vielen unnötigen Biopsien führt.Keine der Bildgebungsmodalitäten kann Krebs ohne eine signifikante Anzahl von Ungenauigkeiten erkennen, entweder Krebs übersehen oder Krebs überdecken.Darüber hinaus beruht das Ablesen dieser Tests auf der Erkennung von Unterschieden in der Dichte, was sehr subjektiv ist.Die MED-SEG-Prozesse Das Bild ermöglicht es einem Arzt, viel mehr Details auf quantitativere Weise zu sehen. Diese neue Software könnte Patienten viel Geld sparen, indem sie die Anzahl kostspieliger und unnötiger Tests reduziert."

Tiltons Technologie ist nicht auf die medizinische Bildgebung beschränkt, sagte Enidia Santiago-Arce, IPP-Technologiemanagerin für HSEG."Es kann auf viele Arten der Bildverarbeitung für eine Vielzahl von Bereichen angewendet werden, von der Überwachung von Pflanzen über die Gesichtserkennung bis hin zum Data Mining von Bildern. HSEG ist für die Lizenzierung über den Bereich der medizinischen Bildgebung hinaus verfügbar."

Die NASA veröffentlicht diese Geschichte in Verbindung mit dem Breast Cancer Awareness Month.

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