Проектирование программно-аппаратных систем неразрушающего контроля изделий и материалов Научно-исследовательская работа

Санкт-Петербургский Государственный
Политехнический Университет
Научно-исследовательская работа
Проектирование программно-аппаратных
систем неразрушающего контроля изделий
и материалов
Научный руководитель: к.т.н., доцент каф. КСПТ ИИТУ Болсуновская М.В.
1
Цели
Проведение проблемно-ориентированных исследований и
разработок в области создания эффективных информационных
систем программно-аппаратных систем по приоритетным
направлениям развития отраслевых научно-технологических
комплексов:
 Проведение исследований в области создания эффективных
систем обработки сигналов и изображений в реальном
времени;
 Разработка информационных и программных систем для
биоинженерии, медицины, диагностики наноматериалов и
наноустройств.
 Разработка
многофункциональных
программных
и
программно-аппаратных комплексов сбора, обработки и
хранения данных.
2
Тематические направления деятельности
Научно-исследовательская,
проектно-конструкторская
производственно-технологическая деятельность в областях:
и
•Компьютерное моделирование и технологии диагностики
биоматериалов, наноматериалов, материалов и сплавов со
специальными свойствами, новых композиционных материалов
конструкционного и функционального назначения.
•Разработка и исследование новых методов обработки,
локализации и распознавания образов на изображениях,
полученных с использованием медицинских сканеров (КТ, МРТ,
ультразвук), электронной и световой микроскопии.
•Разработка новых алгоритмов и программных средств
обработки и визуализации данных для информационных,
управляющих и навигационных систем.
3
Научно-исследовательская деятельность
Решаемые задачи:
 Выбор математических моделей, методов, компьютерных
технологий и систем поддержки принятия решений для
разработки программно-аппаратных систем и комплексов
неразрушающего контроля, применяемых в различных
областях деятельности человека;
 Создание и исследование математических и программных
моделей вычислительных и информационных процессов,
связанных с функционированием программно-аппаратных
систем неразрушающего контроля;
 Разработка планов, программ и методик исследования
программно-аппаратных систем неразрушающего контроля,
графических и мультимедийных приложений в составе
программно-аппаратных комплексов.
4
Кадровый состав научной группы
Болсуновская Марина Владимировна, к.т.н, доцент, ФБГОУ ВПО «СПбГПУ»
Опыт – разработка алгоритмов и методик их применения, медицинских
информационных систем, математическое моделирование, системный
анализ и обработка данных;
Число научных публикаций: 32, в т.ч. 2 патента на изобретение, 4 патента на
полезную модель, 6 НИОКР, 1 свидетельство о регистрации ЭВМ.
Лексашов Александр Викторович, ассистент ФБГОУ ВПО «СПбГПУ»;
Опыт – разработка медицинских информационных систем в области КТ и
МРТ, систем неразрушающего контроля в области биоинженерии и медицины;
Число научных публикаций: 14, в т.ч. 3 патента на полезную модель, 5
НИОКР, 1 свидетельство о регистрации ЭВМ.
Одоевский Алексей Сергеевич, ведущий программист ФБГОУ ВПО
«СПбГПУ»;
Опыт - разработка аппаратно-программных комплексов, медицинских
информационных
систем,
информационных
систем
трехмерного
моделирования и прогнозирования в области биоинженерии и медицины.
Число научных публикаций: 25, в т.ч. 2 патента на полезную модель, 5
НИОКР, 1 свидетельство о регистрации ЭВМ.
5
РЕЗУЛЬТАТЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И
РАЗРАБОТОК




НИОКР «Разработка
информационной системы оценки качества и
технологического цикла производства медицинских изделий "Гомографты
сосудистые, клапаносодержащие, артериальные и венозные, биологические
и комбинированные, стерильные "ННТ"" (по программе поддержки
инновационных проектов в научно-технической сфере «СТАРТ-2004», 20042011);
НИОКР «Разработка и исследование опытного образца аппаратнопрограммного
комплекса
дистанционного
динамического
контроля
пульсоксиметрии» (по программе «СТАРТ-2006», 2006-2008);
ОКР "Разработка алгоритмов обработки томографических изображений для
новых поколениях томографов с пониженной дозой облучения (договор
международного сотрудничества с корпорацией Philips», 2012);
НИР «Компьютерные информационные технологии и технические средства
управления и моделирования в больших системах» (по заказу министерства
образования и науки РФ, шифр работы 010800001, 2012).
6
СИСТЕМА АНАЛИЗА СТРУКТУРЫ И ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА
МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ
ИЗОБРАЖЕНИЙ
Функциональные возможности:
 Анализ методов обработки изображений,
различных предметных областях;
используемых
в
 Унификация методов обработки изображений в медикобиологических исследованиях тканей и материаловедении;
 Наличие методики обработки изображений, полученных с
помощью сканирующей микроскопии, устойчивой к воздействию
дестабилизирующих факторов;
 Комплекс
алгоритмов
и
программных
средств
автоматизированного контроля и анализа структуры и оценки
качества материалов.
7
ИНФОРМАЦИОННЫЙ
КОМПЛЕКС
ЦИФРОВОЙ
ОБРАБОТКИ
ИЗОБРАЖЕНИЙ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Анализ изображений участков
биологической ткани
Анализ снимков
ультразвуковых
исследований
Разработчики:
Лексашов А.В.
8
ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ
ИЗОБРАЖЕНИЙ НАНОМАТЕРИАЛОВ SPM IMAGE PROCESSING
Разработчики:
Лексашов А.В., Болсуновская М.В., Тимофеева Т.А., Тронина Е.И.
9
ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС СОПРОВОЖДЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВА И
КЛИНИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕДИЦИНСКИХ ИЗДЕЛИЙ
«СОСУДИСТЫЕ КЛАПАННЫЕ ГОМОГРАФТЫ»
Структура программного комплекса и
взаимодействие с другими компонентами
системы
Лаборатория
Производство
Хранилище
Блок медицинских
испытаний
Визуализация трехмерных моделей
сосудистых клапанных гомографтов
3D Studio MAX
Транспортировка
медицинских
изделий
Модуль экспорта
Пациент
Медицинские учр-я
Среда
моделирования
(3D Studio MAX)
Блок экспорта
моделей СГ
Банк
Данных
Динамическое
наблюдение
Сведения о 3хмерных моделях
Сведения
о донорах
Сведения о
пациентах
Сведения об
анализах СГ
Принятие решения
о годности СГ
Сведения о
материалах
Приложение для
работы с БД
Кардиохирургические
клиники
Приложение для работы с БД
НИИ с отделениями к/х
Приложение
визуализации
трехмерных
моделей
Банк данных
Городские больницы с
отделениями сосудистой
хирургии
Кардиологические учр-я
Графическое приложение
- динамического
наблюдения пациентов
- сведений о
трехмерных моделях
- сведений о донорах
- сведений о пациентах
- сведения о материалах
.....................
10
КОМПЛЕКС ДИСТАНЦИОННОГО ДИНАМИЧЕСКОГО
КОНТРОЛЯ ПУЛЬСОКСИМЕТРИИ
Цель разработки
Создание комплекса, позволяющего:
 Осуществлять динамическое наблюдение
сатурации по кислороду и частоты пульса
пациентов разного возраста на этапах
интенсивной терапии и реабилитации;
 Проводить оценку работы сердечнососудистой, дыхательной и других систем;
 Передавать данные между компонентами
системы по беспроводным каналам связи
в пределах отделения медицинского
учреждения.
Разработчики:
Учреждение:
Одоевский А.С.,
Фомин А.М.,
Рудаков А.С.
Детская городская больница №1 г. Санкт-Петербурга
11
КОМПЛЕКС ДИСТАНЦИОННОГО ДИНАМИЧЕСКОГО
КОНТРОЛЯ ПУЛЬСОКСИМЕТРИИ
Характеристики разработанного комплекса
• Показатели:
ЧСС, SpO2, ФПГ;
• До 6 пульсоксиметров;
• Bluetooth (class 1, до 100 м);
• Автономное питание и
от сети 220В;
• Работа с ПК дежурного или
с ноутбука;
• Наблюдение изменений
в режиме реального времени;
• Сигнализирование;
• Сохранение информации в БД
Interbase/Firebird;
• Статистическая обработка
сохраненных данных;
• Формирование отчетов
в формате MS Word.
Программное обеспечение
комплекса
По теме разработки ФГУ ФИПС выдан патент
на полезную модель:
«Комплекс для контроля состояния
организма» (№59389 от 27.12.2006).
Разработчики:
Учреждение:
Одоевский А.С.,
Фомин А.М.,
Рудаков А.С.
Детская городская больница №1 г. Санкт-Петербурга
12
Текущие и перспективные разработки
Разработка
и
программная
реализация
алгоритмов
стабилизации и определения морфологической структуры
объектов
на
последовательностях
томографических
изображений (проект на конкурс Varian Start-up Challenge).
ОКР
"Разработка
программных
средств
реализации
алгоритмов обработки томографических изображений для
новых поколениях томографов с пониженной дозой облучения
(договор международного сотрудничества с корпорацией
Philips», 2013).
13