پردازش تصویر در پزشکی چیست؟ پردازش تصویر پزشکی چگونه کار می‌کند؟

  1. خانه
  2. /
  3. مقالات
  4. /
  5. هوش مصنوعی
  6. /
  7. پردازش تصویر در پزشکی چیست؟ پردازش…

پردازش تصویر در پزشکی چیست؟ پردازش تصویر پزشکی چگونه کار می‌کند؟

پردازش تصویر در پزشکی Medical Image Processing به ما اجازه می‌دهد بدون نیاز به جراحی، عمیق و دقیق به داخل بدن نگاه کنیم. این فناوری می‌تواند مدل‌های سه‌بعدی از قسمت‌های مختلف بدن را بسازد تا به ما کمک کند درمان‌ها را بهبود بخشیم، ابزارهای پزشکی جدیدی طراحی کنیم و تشخیص‌های دقیق‌تری داشته باشیم. در واقع پردازش تصویر یکی از ابزارهای اصلی پیشرفت در پزشکی در سال‌های اخیر است.

از تکنیک‌های رادیولوژیکی، سونوگرافی، تصویربرداری با رزونانس مغناطیسی (MRI) و توموگرافی کامپیوتری (CT) گرفته تا نوآوری‌های اخیر در یادگیری ماشین و هوش مصنوعی، همگی کاربرد پردازش تصویر در پزشکی هستند.

در این مقاله می‌خواهیم به بررسی کاربردهای کلیدی پردازش تصویر در پزشکی، از جمله تشخیص بیماری‌ها، نظارت بر پیشرفت درمان و ارتقاء دقت جراحی‌ها بپردازیم، با ما همراه باشید.

گفت‌وگوی آنلاین آشنایی با ChatGPT و کاربردهای آن
 یدالله یعقوب زاده
 ۱ ساعت و ۵۳ دقیقه  ۴۳۷۵ نفر★★★★☆ (۴.۳)

۰ تومان

مقدمه‌ای بر پردازش تصویر در پزشکی

مقدمه‌ای بر پردازش تصویر در پزشکی

پردازش تصاویر در پزشکی به معنای بررسی اطلاعات بیماران در تصاویر سه‌بعدی است که زمینه‌ای امید بخش و بسیار کمک کننده در پزشکی است. به دلیل اهمیت پردازش تصویر، بازار نرم‌افزارهای مرتبط با این علم نیز رشد کرده است. نرم‌افزارهای پردازش تصویر امکان کار با داده‌های ام‌آرآی، سی‌تی و تصاویر دیگر آزمایش‌های بالینی را می‌دهند.

کاربردهای این برنامه‌ها خیلی گسترده است، به طوری که حتی می‌توانند مدل‌هایی با ایمپلنت‌ها بسازند. این برنامه‌ها به متخصصان کمک می‌کنند تا عمل‌های جراحی را برنامه‌ریزی کرده و اثربخشی استفاده از ایمپلنت‌ها را ارزیابی کنند.

مزایای پردازش تصویر در پزشکی

مزایای پردازش تصویر در پزشکی

موارد زیر مهم‌ترین مزایایی است که medical image processing برای علم پزشکی به ارمغان آورده است:

  • با پردازش تصویر مطالعه آناتومی انسان به صورت عمیق و دقیق انجام می‌شود، در حالی که نیازی به استفاده از روش‌های تهاجمی نیست.
  • بر پایه داده‌های به دست آمده، مدل‌های سه‌بعدی از ساختارهای آناتومیکی ایجاد می‌شوند و برای بهبود نتایج درمان بیمار، بهینه‌سازی فرآیند تشخیص، بهبود دستگاه‌های پزشکی موجود و مکانیزم انتقال دارو به کانون پاتولوژی، بیشتر مورد مطالعه قرار می‌گیرند.
  • پردازش تصاویر پزشکی، همراه با بهبود مداوم در کیفیت تصویر، بازنمایی دیجیتال دقیقی از بافت‌ها و ارگان‌ها را فراهم می‌کند. با دانستن هندسه دقیق، اندازه‌گیری‌ها و داده‌های تحلیل آماری می‌توان به درک عمیق و دقیقی از تاثیر دستگاه‌های پزشکی بر آناتومی بیمار دست یافت.
  • نتایج پردازش تصویر پزشکی برای برنامه‌ریزی عمل‌های جراحی ضروری است. ارزیابی عملکرد ایمپلنت‌ها اهمیت زیادی برای توسعه بیشتر ایمپلنتولوژی دارد.

پردازش تصویر پزشکی چگونه کار می‌کند؟

فرآیند پردازش تصویر پزشکی با گرفتن داده‌های خام از تصاویر CT یا MRI شروع می‌شود و آن‌ها را به فرمتی بازسازی می‌کند که برای استفاده در نرم‌افزارهای مرتبط مناسب باشد. ورودی معمول برای پردازش تصویر یک نقشه سه‌بعدی از شدت‌های خاکستری که شامل یک شبکه واکسل (voxel) یا همان پیکسل‌های سه‌بعدی است. 

پردازش تصویر پزشکی چگونه کار می‌کند؟

شدت خاکستری اسکن CT بستگی به جذب اشعه ایکس دارد، در حالی که در MRI، توسط قدرت سیگنال‌ها از ذرات پروتون در طول استراحت‌های پس از اعمال میدان‌های مغناطیسی بسیار قوی، تعیین می‌شود.

برای کاربران پزشکی، حجم تصویر بازسازی شده معمولا برای جدا کردن و ویرایش مناطق مختلف آناتومیکی مورد علاقه مانند بافت و استخوان پردازش می‌شود. در نرم‌افزارهای پردازش تصویر پزشکی کاربران می‌توانند عملیات مختلف پردازش تصویر را در سطح ۲ بعدی و ۳ بعدی انجام دهند که شامل موارد زیر می‌شود:

  1. کاهش و حذف نویزها یا آرتیفکت‌های ناخواسته با فیلترهای تصویر
  2. برش و نمونه‌برداری مجدد داده‌های ورودی برای پردازش آسان‌تر و سریع‌تر تصاویر
  3. استفاده از ابزارهای سگمنتیشن برای شناسایی مناطق آناتومیکی مختلف، از جمله تکنیک‌های خودکار با استفاده از الگوریتم‌های یادگیری ماشینی مبتنی بر هوش مصنوعی
  4. اعمال ابزارهای اندازه‌گیری و آمار برای کمی کردن بخش‌های مختلف داده‌های تصویر، به عنوان مثال، مرکزخط‌ها
  5. وارد کردن مدل‌های CAD، مانند ایمپلنت‌ها یا دستگاه‌های پزشکی، برای مطالعه تعامل آن‌ها با آناتومی‌های فردی
  6. صادر کردن مدل‌های پردازش شده برای شبیه‌سازی مبتنی بر فیزیک، کارهای طراحی بیشتر، یا برای چاپ سه‌بعدی نمونه‌های فیزیکی از آناتومی بدن

هوش مصنوعی و ایده‌های کسب‌و‌کار
 سید مهدی خلیق رضوی
 ۲ ساعت و ۵۰ دقیقه  ۳۵۵۱ نفر★★★★☆ (۴.۰)

۳۰۰,۰۰۰ تومان

کاربرد پردازش تصویر در فیزیک پزشکی

کاربرد پردازش تصویر در فیزیک پزشکی

کاربرد فیزیک در پزشکی به عنوان فیزیک پزشکی شناخته می‌شود که شاخه‌های فیزیک رادیولوژیک درمانی، فیزیک هسته‌ای پزشکی و فیزیک بهداشت پزشکی را دربر می‌گیرد. یکی از اجزاء اساسی فیزیک پزشکی امکانات تصویربرداری گسترده و توضیحات دقیق است. سفر فیزیک پزشکی و پردازش تصویر با کشف اشعه ایکس شروع شد که به عنوان پزشکی در رادیاسیون شناخته می‌شود. درمان با اشعه (RT) اولین بار، بیش از صد سال پیش برای درمان سرطان اولین بار استفاده شد. از آن زمان، پیشرفت‌های زیادی برای بهبود اثربخشی این روش و کاهش عوارض جانبی انجام شده است. 

بخش‌های کلیدی از پردازش تصویر در فیزیک پزشکی عبارتند از:

تصویربرداری دقیق بیمار

با استفاده از تکنیک‌های پیشرفته پردازش تصویر، مانند بهبود کنتراست و کاهش نویز، تصاویر دقیق‌تر و واضح‌تری از ارگان‌ها و بافت‌های بدن بیمار تولید می‌شود که این امر به تشخیص دقیق‌تر بیماری‌ها کمک می‌کند.

شناسایی و مکان‌یابی تومور

شایع‌ترین انواع تومور در انکولوژی، تومورهای خوش‌خیم، پیش‌سرطانی و بدخیم هستند. تکنیک‌های اولیه تصویربرداری به کاهش مرگ‌ومیر ناشی از سرطان کمک می‌کند. پیش‌پردازش، تقسیم‌بندی و عملیات مورفولوژیک سه مرحله پردازش تصویر تومور بوده و هدف از آن تعیین مکان تومور است. تقسیم‌بندی، شناسایی و استخراج ناحیه تومور از تصاویر حاصل از روش‌های پردازش تصویر راحت‌تر است که به رادیولوژیست‌ها یا متخصصان بالینی برای برنامه‌ریزی درمان کمک می‌کند.

واضح است که بدون یک تصویر با کیفیت بالا، تمام درمان‌های پرتوی به صورت نادرست انجام می‌شود و ممکن است مرگ‌ومیر ناشی از سرطان را افزایش دهد. با استفاده از الگوریتم‌های پردازش تصویر، می‌توان موقعیت، اندازه و شکل تومورها را با دقت بالا تعیین کرد، که این اطلاعات برای برنامه‌ریزی دقیق‌تر درمان‌هایی مانند جراحی یا رادیوتراپی ضروری است.

برنامه‌ریزی و نظارت بر درمان

در روش‌های درمانی مانند رادیوتراپی، پردازش تصویر به متخصصین اجازه می‌دهد تا میزان و مکان دقیق دوز اشعه‌ای که باید به بافت‌های بیمار وارد شود را تعیین کنند. همچنین امکان پیگیری تغییرات تومور در طول زمان را فراهم می‌کند.

توسعه و بهینه‌سازی ابزارهای پزشکی

پردازش تصویر در توسعه و بهبود ابزارهای تصویربرداری پزشکی، مانند ام‌آرآی و سی‌تی اسکنرها، کاربرد دارد، که این امر به تولید تصاویر با کیفیت بالاتر و کاهش زمان تصویربرداری کمک می‌کند.

تحقیقات و آموزش

پردازش تصویر در تحقیقات پزشکی برای مطالعه فرآیندهای بیماری‌ها و اثربخشی درمان‌ها و همچنین در آموزش دانشجویان و متخصصین پزشکی از طریق ایجاد تصاویر آموزشی واقع‌گرایانه کاربرد دارد.

پردازش تصویر در مهندسی پزشکی

مهندسی بیومدیکال یا مهندسی پزشکی یعنی کاربرد ایده‌ها و مفاهیم طراحی مهندسی در پزشکی و بیولوژی برای اهداف بهداشتی و درمانی. حوزه‌های تخصصی مهندسی بیومدیکال شامل موارد زیر است:

  1. بیو اینسترومنتیشن
  2. بیومتریال‌ها
  3. بیومکانیک
  4. مهندسی سلولی
  5. بافتی و ژنتیکی
  6. مهندسی بالینی
  7. تصویربرداری پزشکی
  8. ارتوپدی
  9. مهندسی توانبخشی

در مهندسی بیومدیکال، برای تهیه تصاویر برای کاربردهای تشخیصی و درمانی از حسگرهای پیشرفته و فناوری کامپیوتری استفاده می‌شود. درواقع مجموعه‌ای از ساختارهای اطلاعاتی آناتومیکی که با بررسی تصاویر بیومدیکال فراهم می‌شود، به بررسی و مشاهده و در نهایت درمان کمک می‌کند. برای آماده‌سازی دستگاه‌های بیومدیکال، ایمپلنت‌های دقیق، مفصل و جایگزینی سایر ارگان‌ها، نیاز به تصاویر باکیفیت است.

به عنوان مثال برخی از کاربردهای بیوانفورماتیک تصویری عبارتند از:

  • تجزیه و تحلیل پرسرعت فنوتیپ‌های سلولی
  • ساخت اطلس برای مدل‌های سازمانی بدن
  • درک فرآیندهای پویا در سلول‌ها و موجودات زنده

پردازش تصویر در مهندسی بیومتریال و بافت

با پیر شدن جمعیت، نیاز به تعمیر، جایگزینی و بازسازی بافت‌های سخت و نرم بدن با استفاده از بیومتریال‌ها بیشتر می‌شود. برای بررسی دقیق اجزای داخلی بدن، تصویربرداری و پردازش تصویر نقش بسیار مهمی در این زمینه پیدا می‌کند.

پردازش تصویر در مهندسی ژنتیک

تصویربرداری مولکولی روش نوینی برای مشاهده پدیده‌های سلولی و مولکولی مانند بقای سلول، مهاجرت، تکثیر و حتی تمایز در سطح کل بدن بدون ایجاد آسیب یا جراحی، ارائه می‌دهد. برای نظارت بر پیوندهای سلولی درون‌زیستی، از روش‌ها و رویکردهای مختلف تصویربرداری و پردازش تصویر برای بررسی وضعیت استفاده می‌شود.

پردازش تصویر برای تشخیص سرطان

پردازش تصویر برای تشخیص سرطان

 پردازش تصویر در حوزه انکولوژی به عنوان یک ابزار قدرتمند برای تشخیص دقیق، برنامه‌ریزی درمانی موثر و نظارت بر پیشرفت درمان عمل می‌کند، که همگی به افزایش شانس بهبودی بیماران کمک می‌کند.

تشخیص سرطان

  • تصویربرداری دقیق از تومورها: با استفاده از تکنیک‌های پیشرفته مانند CT اسکن، MRI و ماموگرافی، پزشکان می‌توانند تصاویر دقیقی از تومورها و ساختارهای اطراف آن‌ها به دست آورند. پردازش این تصاویر به شناسایی و تعیین موقعیت دقیق تومورها کمک می‌کند.
  • تشخیص زودهنگام: تکنیک‌های پردازش تصویر می‌توانند در شناسایی تومورهای بسیار کوچک که با روش‌های سنتی قابل تشخیص نیستند، به پزشکان کمک کنند.، این امر به تشخیص زودهنگام و افزایش شانس درمان موفقیت‌آمیز کمک می‌کند.
  • تجزیه و تحلیل پیشرفته: با استفاده از نرم‌افزارهای پیشرفته پردازش تصویر، پزشکان می‌توانند اطلاعات بیشتری از تصاویر به دست آورند، مانند تخمین حجم تومور، تعیین مرزهای دقیق تومور و تشخیص نوع بافت.

درمان سرطان

  • برنامه‌ریزی درمانی دقیق:پردازش تصویر در روش‌های درمانی مانند رادیوتراپی، به پزشکان کمک می‌کند تا دوز دقیق اشعه‌ای که به تومور وارد می‌شود را تعیین کنند، به طوری که به بافت‌های سالم اطراف آسیب کمتری برسد.
  • نظارت بر پیشرفت درمان: پردازش تصویر به پزشکان امکان می‌دهد تا اثربخشی درمان‌ها را با مقایسه تصاویر قبل و بعد از درمان ارزیابی کنند. این امر به آنها کمک می‌کند تا در صورت لزوم تغییراتی در برنامه درمانی ایجاد کنند.
  • راهنمایی در جراحی: در جراحی‌های حذف تومور، پردازش تصویر می‌تواند به جراحان کمک کند تا محل دقیق تومور را شناسایی کرده و اطمینان حاصل کنند که تمامی تومور برداشته شده است، همچنین به حفظ بافت‌های سالم اطراف کمک می‌کند.

دوره آموزشی پردازش تصویر و ویدئو

یادگیری مهارت‌ کار با نرم‌افزارهای پردازش تصویر درهای جدیدی به روی شما در حوزه‌های نوین مانند هوش مصنوعی می‌گشاید و به شما امکان می‌دهد تا با استفاده از تکنیک‌های خلاقانه، داده‌های تصویری را به شکلی نوآورانه تحلیل و ویرایش کنید.

دوره آموزشی پردازش تصویر و ویدئو که توسط آکادمی همراه ارائه شده است، برای مهندسین نرم‌افزار و تحلیل‌گران داده، متخصصان هوش مصنوعی و افراد فعال در حوزه امنیت و نظارت تصویری، فیلم‌سازان، بازی‌سازان، توسعه‌دهندگان واقعیت مجازی و همه علاقمندان به استفاده از تکنیک‌های پردازش تصویر و ویدیو فرصتی است تا پا در دنیای جدیدی بگذارند و مهارت‌های خود را افزایش دهند. اگر دوست دارید اطلاعات بیشتری درمورد این دوره به دست بیاورید به لینک «دوره پردازش تصویر و ویدیو» سر بزنید.

پردازش تصویر و ویدیو
 آرش امینی
 ۱۵ ساعت و ۴۹ دقیقه  ۱۲ نفر★★★★★ (۵.۰)

۱,۰۰۰,۰۰۰ تومان

جمع‌بندی

در این مقاله به بررسی پردازش تصویر در پزشکی، مزایا، کاربردهای مختلف و نتایج آن پرداختیم. ترکیب حوزه فیزیک پزشکی و مهندسی بیومدیکال یک زمینه گسترده و شناخته شده در سراسر جهان است. هر دو حوزه در مقابله با چالش‌های بهداشتی جهانی تلاش می‌کنند. پردازش تصویر پزشکی یک حوزه کلیدی در علم پزشکی است که از تکنولوژی‌های پیشرفته برای تجزیه و تحلیل، بهبود و استفاده از تصاویر حاصل از مدالیته‌های تصویربرداری مختلف به منظور تشخیص، مانیتورینگ و درمان بیماری‌ها بهره می‌برد. این فرآیند شامل مراحل متعددی از جمله پیش‌پردازش، بهبود تصویر، شناسایی و تفکیک اجزاء تصویر (سگمنتیشن)، و تجزیه و تحلیل ویژگی‌ها می‌شود. پردازش تصویر در حوزه‌های متفاوتی از جمله: تشخیص بیماری، برنامه‌ریزی درمانی، پیگیری و مانیتورینگ بیماری،  تحقیقات و توسعه و آموزش پزشکی کاربرد دارد.

منابع:

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

شماره همراه شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند

تعداد بازدید: ۷۹

جدیدترین مطالب

موضوعات داغ

دوره‌های مرتبط

مقالات مرتبط