CC BY
23РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ТЕЛЕМЕДИЦИНЫ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ДОСТУПНОСТИ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ РАННЕЙ ДИАГНОСТИКИ РАКА КОЖИ
Смалюк А.Ф., Долгая Я.В., Ушенко Д.А.
Белорусский Национальный Технический Университет,
Минск, Беларусь
DEVELOPMENT OF A TELEMEDICINE SYSTEM TO INCREASE THE AVAILABILITY OF INFORMATION SYSTEM FOR THE EARLY DIAGNOSIS OF SKIN CANCER
Smaliuk A., Douhaya Y., Ushenka D.
Belarusian National Technical University, Minsk Belarus
Аннотация
Описывается разработанная система телемедицины, включающая веб-интерфейс, предназначенная для интеграции с информационной системой ранней диагностики рака кожи для расширения ее функционала, повышения доступности и улучшения качества диагностики. Разработанный веб интерфейс упростит доступ врачей к удаленному центру обработки и хранения данных и предоставит возможности для совместной проверки изображений и взаимодействия с потенциальными пациентами. Пользователи смогут проводить компьютерный анализ своих кожных образований и отслеживать морфологические изменения. Использование системы телемедицины приведет к накоплению изображений новообразований кожи, полученных в различных условиях и на различном оборудовании, что создаст предпосылки для разработки более точных и универсальных алгоритмов диагностики заболеваний кожи.
Abstract
It describes the developed telemedicine system, including a web interface designed to integrate with the information system for early diagnosis of skin cancer to expand its functionality, improve accessibility and improve the quality of diagnosis. Developed web interface will simplify the access of medics to a remote data processing and storage center and provide opportunities for joint verification of images and interaction with potential patients. Users will be able to carry out a computer analysis of their skin lesions and watch the morphological changes. Telemedicine system usage will lead to the accumulation of images of skin neoplasms obtained in various conditions and on various equipment, which will create prerequisites for the development of more accurate and universal algorithms for diagnosing skin diseases.
Ключевые слова: меланома, компьютерная диагностика, веб-интерфейс, экспертная система, анализ изображений.
Keywords: melanoma, computer diagnostics, web interface, expert system, image analysis.
Введение технологий для диагностики рака кожи и рака лег-
По данным Всемирной организации здраво- кого» создана распределенная экспертная система
охранения, в мире ежегодно регистрируется более для диагностики опухолей кожи по дерматоскопи-
160,000 новых случаев меланомы, заболеваемость ческим снимкам [1], которая включает сервер цен-
которой у представителей белой расы ежегодно трализованного хранения аннотированных изобра-
увеличивается на 5-10% и составляет в Европе при- жений и анализа дермотоскопических снимков, и
мерно 11,3 на 100 тыс. населения. Согласно стати- клиентские приложения для связи с сервером, с по-
стическим данным каждые 10-20 лет число случаев мощью которых проводится компьютерный анализ
меланомы удваивается. и пополняется база данных аннотированных изоб-
В Республике Беларусь меланома кожи состав- ражений. Для компьютерной диагностики опухо-
ляет 1-4% в общей структуре злокачественных но- лей кожи по дерматоскопическим снимкам исполь-
вообразований человека. За последние десять лет зуется программа MelaSearch, которая делает про-
ежегодное число случаев заболевания меланомой гноз на основе двух подходов: вычисление
кожи в Беларуси увеличилось в 1,5 раза. значений стандартных дерматоскопических крите-
Единственной наиболее перспективной стра- риев и суммирования их с различными коэффици-
тегией, нацеленной на резкое сокращение уровня ентами (ABCD, 7-Point, Menzies); поиск похожих
смертности от меланомы, является организация изображений в базе данных c известными диагно-
ранней диагностики. зами [2]. База данных аннотированных изображе-
В результате выполнения проекта трансгра- ний является основой для алгоритма поиска похо-
ничного сотрудничества Литва-Латвия-Беларусь жих изображений, а также эталонной выборкой для
«Повышение качества медицинского обслужива- оценки точности других методов. ния посредством использования информационных
1. Основные функции разработанного приложения
Хотя программа Ме^еагЛ может быть эффективным инструментом в диагностике злокачественных новообразований кожи в медицинских учреждениях и косметических кабинетах, применение ее широким кругом лиц затруднено в связи с необходимостью использования профессиональных дерматоскопа и фотоаппарата.
Для повышения доступности и расширения функционала информационно-аналитической диагностической системы разработано веб-приложение, включающее функции телемедицины и различные уровни доступа для врачей, администраторов и пользователей желающих проверить свои кожные новообразования (пациентов). Пользовательский интерфейс поддерживает многоязыч-ность. На данный момент языком по-умолчанию является английский. Основное назначение системы - предоставить средства для сбора и анализа фотографий кожных образований с различных устройств (дерматоскоп, фотоаппарат, мобильный телефон). Для этого в системе предусмотрены следующие функции:
Для врача:
1. Просмотр всех фотографий (в том числе от других врачей)
2. Просмотр и редактирование (удаление) своих фотографий _
3. Загрузка фотографии в базу данных централизованного хранения с заполнением данных и возможностью проведения компьютерного анализа, и сохранением результата и даты анализа
4. Просмотр фотографий, которые отправлены пациентом и еще не просмотрены врачом вместе с результатами компьютерного исследования и данных, заполненных пациентом.
Для пациента:
1. Самостоятельная регистрация в системе с использованием логина и пароля
2. Просмотр и редактирование (удаление) своих фотографий
3. Загрузка фотографии, компьютерный анализ и отправка врачу с возвращением результата
4. Отображение уведомлений о том, что фотография просмотрена врачом
Если в результате компьютерного анализа установлена большая вероятность меланомы, фотографии будут автоматически отправляться врачу на проверку.
Пациент может загружать фотографии с любых устройств с указанием источника. Врачам для заполнения базы данных следует делать снимки одного образования на всех устройствах.
На рисунках 1 -3 показана работа веб интерфейса
Логик.
ГЦхим.
Войти Зарегистрироваться
Рисунок 1. Окно авторизации
Рисунок 2. Главная страница врача. Таблица просмотра пациентов
Рисунок 3. Окно врача с выбранным разделом «просмотр таблиц» и таблицы «фотографии»
Для передачи изображений с мобильного телефона реализован интерфейс для ОС Android. Для анализа изображения и хранения базы данных эталонных снимков ресурсов смартфона недостаточно, поэтому изображения обрабатываются на удаленном сервере БНТУ.
Вся работа связанная с передачей данных и файлов производится в параллельном потоке, для того что бы пользователь в это время мог пользоваться приложением, а не ждал ответа с сервера. При запуске второго потока, передается набор команд, которые выполняются во время жизни этого ироцесса. Для обмена данными между сервером и
мобильным приложением используется протокол SSH и библиотека JSCH
При загрузке изображения новообразования выбирается часть тела, на которой располагается родинка для удобства сортировки фотографий. Для отправки фотографии на сервер необходимо открыть элемент в окне просмотра и редактирования элемента и нажать кнопку для выполнения анализа. Через некоторое время после нажатия кнопки проверки результата, если снимок успешно обработан, то на экране отобразится обработанная (сегментированная фотография) (Рисунок 4).
Рисунок 4. Экран отображения обработанной фотографии мобильного приложения
Отображение контуров образования необходимо для того, чтобы пользователь мог проверить корректность обработки и в случае необходимости скорректировать порог сегментации, так как его значение может значительно изменить результаты обработки изображения.
Для функционирования и разработки программной системы создания и отправки фотографий на удаленный сервер, обработки полученных
результатов, доступа к данным из графического интерфейса мобильного приложения и веб-приложения требуются компоненты, перечисленные далее:
1) операционная система Debian 9;
2) среда разработки и компилятор MatLab;
3) виртуальная машина Java;
4) Java Enterprise Edition платформа;
5) база данных MySql;
6) HTTP-сервер Apache;
7) контейнер сервлетов Tomcat;
8) текстовый редактор Vim;
9) графический редактор ImageMagick;
10) клиент SSH.
11) 1пиоШу для отслеживания поступления фотографий
Заключение
Разработанная система телемедицины вместе с алгоритмом анализа дермоскопических изображений Ме^еагЛ представляет собой перспективный и эффективный инструмент для ранней диагностики населения. Обратная связь с пользователями и врачами и пополнение базы данных позволит постоянно улучшать качество алгоритмов анализа. Единая база данных с разделенным доступ и веб-интерфейс с мобильным приложением обеспечат удобный доступ и сохранность данных для пользователей. Сопоставление фотографий новообразований в различное время позволит повысить качество диагностики.
Список литературы
1. В.В. Баркалин, А.Г. Жуковец, Н.М. Тризна, В.А. Ковалев, В.А. Левчук, Я.В. Долгая, А. Стасио-нис, В. Рапскявичус, К. Рубинас, А. Каминский, Д. Баниене, Д. Мозурайтиене, Л. Добровольскис. ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА МЕДИЦИНСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ПОСРЕДСТВОМ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ РАКА КОЖИ И РАКА ЛЕГКОГО (ПРОЕКТ LLB 2-242). Труды VI Международной научно-практической конференции СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ К ПРОДВИЖЕНИЮ ЗДОРОВЬЯ, 13 октября 2016 года, г. Гомель, Республика Беларусь, 4 с.
2. В.А. Левчук, В.А. Ковалев, В.В. Баркалин, В.Э. Лозовский. Компьютеризированная диагностика меланомы на базе поиска похожих дермато-скопических изображений в базе данных//Вести национальной академии наук №2 2016. // стр. 86 -91
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ АВТОНОМНОГО АСИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА С ПОМОЩЬЮ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
Соболь А.Н.
Кандидат технических наук, доцент ФГБОУ ВО Кубанский ГАУ, Краснодар, РФ
Андреева А.А. Студентка факультета энергетики ФГБОУ ВО Кубанский ГАУ, Краснодар, РФ
DAMAGE RESEARCH METHODOLOGY AUTONOMOUS ASYNCHRONOUS GENERATOR WITH
BY MATHEMATICAL MODELING
Sobol A.
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor FSBEI HE Kuban SA U, Krasnodar, Russian Federation
Andreeva A. Student of the Faculty of Energy FSBEI HE Kuban SA U, Krasnodar, Russian Federation
Аннотация
В статье рассмотрена методика исследования повреждений в обмотке статора автономного асинхронного генератора с помощью математического моделирования процессов. При этом получена математическая модель самовозбуждающегося генератора в системе а, в координат, которая используется для расчета соотношения токов, напряжений, потокосцеплений и др. при возникновении витковых коротких замыканий, а также для формирования нормальных условий переходных процессов при возникновении коротких замыканий.
Abstract
The article describes the methodology for studying damage in the stator winding of an autonomous asynchronous generator using mathematical modeling of processes. In this case, a mathematical model of a self-excited generator in the а, в coordinate system was obtained, which is used to calculate the ratio of currents, voltages, flux linkages, etc. in the event of coil short circuits, as well as for the formation of normal transient conditions in the event of short circuits.
Ключевые слова: статор, обмотка, повреждения, модель.
Keywords: stator, winding, damage, model.
Получение математической модели электромагнитных и электромеханических процессов при витковых коротких замыканиях (КЗ) в статорной обмотке автономного асинхронного генератора (ААГ) имеет важное значение для изучения данного процесса. Математическая модель дополняет физический эксперимент, что особенно ценно для
исследования аварийных режимов машин [1]. Однако построение математической модели несимметричных витковых КЗ в статорной обмотке ААГ представляет собой довольно сложный процесс. В несимметричной машине не применимы традиционные допущения, которые делаются при модели-
