Проект: Разработка прототипа универсальной базы данных медицинской фото- и видеоинформации, для разработки передовых решений в сфере высокотехнологичной телемедицины.

В результате проекта будет создан прототип универсальной базы данных, позволяющий загружать в себя и в последствии использовать фото и видеоданные различных медицинских процедур, которые дополнены дополнительными метаданными. Данный прототип позволит в последствии доработок создать универсальную систему хранения и чтения данных для медицинских учреждений. Созданный прототип базы данных позволит создать прототип интерактивной модели виртуальной операционной. Прототип модели виртуальной операционной позволит создать виртуальную систему подготовки операционных команд. Полученные результаты могут быть так же использованы компаниями разработчиками программ для сферы высокотехнологичной телемедицины. Завершенные прототипы разрабатываемых программных продуктов могут быть использованы прежде всего в медицинских учреждениях разного уровня.

Существующая потребность в способах упорядоченного хранения и использования обширных данных получаемых в виде фото или видео с дополнительной медицинской информацией, обусловлена отсутствием единых систем хранения и использования разнородных медицинских данных. В настоящее время множество баз данных и хранилищ медицинских изображений представляют собой полученные: компьютерную томографию, магнитно-резонансную томографию, эмиссионную томографию, и позитронно-эмиссионную томографию; снимки ультразвукового исследования; спирального сканирования и т.д., также они доступны только в ограниченном объеме из-за сложностей сбора и обработки данных. Формирование базы данных изображений, полученных с помощью видеороликов с операций, имеет совершенно другой характер и подобных анонимизированных хранилищ цветных изображений в открытом доступе нет. Поэтому сбор и анализ обширных данных медицинских изображений с операций (или иных медицинских процедур) помогут улучшить диагностику, оперативное лечение заболеваний. С точки зрения развития медицины, формирование базы данных позволит упростить хранение и передачу полученных медицинских изображений между различными специалистами. Дальнейшее улучшение инфраструктуры предоставит возможность для взаимодействия между врачами и хирургами в спорных вопросах, а также обеспечит возможность проведения удаленных наблюдений без использования носителей информации и прямого взаимодействия. Это также способствует организации централизованных сеансов обучения и совместного просмотра, включая консультирование менее опытных врачей-хирургов в использовании медицинского оборудования и анализ необычных случаев, всё это происходит без устаревших, трудоемких методов передачи изображений. Современная медицина активно внедряет малоинвазивные методы лечения, которые позволяют снизить травматичность операций, ускорить восстановление пациентов и уменьшить риск осложнений. Однако обучение современных специалистов таким методам требует значительных ресурсов и времени. Использование VR-технологий в медицинском образовании позволяет создать безопасную и эффективную среду для обучения, где специалисты могут получить практические навыки без риска для пациентов и опыт взаимодействия с другими врачами. Разработка интерактивной операционной для моделирования работы медицинских специалистов, за счет использования технологий VR будет способствовать улучшению качества медицинских услуг.

Предметом разработки в проекте будут новые способы применения современных технологий хранения и обработки данных, с целью их интеграции в сферу высокотехнологичной медицины. В частности интеграция современных технологий хранения и обработки данных, для целостного и грамотного хранения данных о пациентах получаемых вовремя медицинских процедур. Что позволит оперативно получать и анализировать информацию о проведенной процедуре и состоянии здоровья пациента. За счет применения современных технологий обработки фото- и видеоданных получится создать интерактивное операционное пространство в виртуальной реальности, моделирующее процесс проведения операции, с точки зрения различных членов операционной команды. Исследование включает в себя разработку программного обеспечения на языке Python и платформе Unity, интеграцию с VR-очками и стереокамерой. Создание системы интерактивных подсказок и инструкций в реальном времени.

База данных представляет собой упорядоченный набор структурированной информации или данных, хранящихся в электронном формате в компьютерной системе. Управление базой данных осуществляется с помощью системы управления базами данных (СУБД). Вместе с данными и СУБД, а также связанными с ними приложениями, это образует систему баз данных, или, кратко, базу данных. СУБД выполняет ряд важных функций, таких как создание и обновление базы данных, выполнение запросов к данным, обеспечение безопасности данных, обеспечение целостности данных и многое другое. СУБД позволяют организовать данные в структурированной форме, что облегчает поиск и обработку информации. В большинстве баз данных для записи и запросов данных применяется язык структурированных запросов (Structured Query Language (SQL)). SQL обеспечивает удобный способ обращения к данным, выполнения запросов и получения нужной информации из базы данных. Мощные возможности SQL делают его широко используемым языком для работы с базами данных. SQL является стандартным языком запросов, который позволяет пользователю легко извлекать, изменять и удалять данные в базе данных. Благодаря SQL, пользователи могут легко и гибко выполнять сложные запросы к данным, а также создавать отчеты и аналитические выводы. Для разработки интерактивной операционной планируется использовать: платформы разработки Python и Unity; VR-оборудование (Очки HTC Vive, камера ZED Mini); методы моделирования (3D-моделирование операционной, инструментов, органов)

С точки зрения развития медицины, формирование базы данных позволит упростить хранение и передачу полученных медицинских изображений и сопутствующих данных. Дальнейшее улучшение инфраструктуры предоставит возможность для взаимодействия между врачами и хирургами в спорных вопросах, а также обеспечит возможность проведения удаленных наблюдений без использования носителей информации и прямого взаимодействия. Это также способствует организации централизованных сеансов обучения и совместного просмотра, включая консультирование менее опытных врачей-хирургов в использовании медицинского оборудования и анализ необычных случаев, всё это происходит без устаревших, трудоемких методов передачи изображений. Базы данных обеспечивают долгосрочное хранение информации, надежность, целостность данных, разделение доступа к данным для разных пользователей и возможность одновременного доступа к базе данных нескольким пользователям. С помощью созданных интерфейсов возможно обеспечить доступ к базе данных пользователям, которые не причастны к разработке, например врачам. Также интерфейсы программ помогают взаимодействовать различным компонентам и модулям программы, обеспечивая им доступ к необходимым данным и функциям, позволяют сделать код более модульным, гибким и универсальным, упрощая его дальнейшее расширение и изменение. Создание интерактивной виртуальной среды для подготовки будущих медицинских специалистов позволит организовать современный процесс обучения медицинских операционных команд. В созданной интерактивной реальности будет возможно проводить весь процесс операции, что позволит повысить уровень готовности выпускников медицинских университетов к профессиональной деятельности.

В рамках задела, коллектив проекта принимал участие в выполнение работ по 10 различным проектам, в которых выполнялась разработка новых методик и алгоритмов цифровой обработки и анализа изображений, в частности руководителем защищена кандидатская диссертация по быстродействующим цифровым фильтрам. Опубликована монография: Современные методы анализа и повышения качества цифровых изображений : монография / С. В. Сай, А. В. Каменский, М. И. Курячий ; Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, Тихоокеанский государственный университет. – Хабаровск : Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та, 2020. – 173с. В рамках индивидуального проекта по стипендии Президента РФ, проводились исследования и разработка решений по диагностики подвижности сустава в кисти человека. Следует отметить опыт разработки программ для ЭВМ, за последние 4 года было получено 10 свидетельств о государственной регистрации программ для ЭВМ и баз данных (Номер свидетельства: RU 2024620069 ). Коллективом опубликовано более 70 публикаций различного уровня (Каменский А.В. https://elibrary.ru/author_profile.asp?id=1057825 и Захлебин А.С. https://elibrary.ru/author_profile.asp?id=976293), в том числе имеются работы по обработке и анализу информации на медицинских изображений, из них ряд статей с высоким статусом (Q2).

Сбор и анализ обширных данных медицинских изображений с медицинских процедур помогут улучшить диагностику, оперативное лечение заболеваний. Медицинские изображения получаются при использовании различных оптических приборов, например: роботизированный хирургический комплекс за счет встроенных камер не только дает хирургам возможность проводить операцию, но и предоставляет вид «изнутри» и, можно сказать глазами хирурга, что может послужить дополнительными материалами для обучения будущих хирургов. С точки зрения развития медицины, формирование базы данных позволит упростить хранение и передачу полученных медицинских изображений, а также их изучение и анализ. Дальнейшее улучшение инфраструктуры предоставит возможность для взаимодействия между врачами и хирургами в спорных вопросах, а также обеспечит возможность проведения удаленных наблюдений без использования носителей информации и прямого взаимодействия. Это также способствует организации централизованных сеансов обучения и совместного просмотра, включая консультирование менее опытных врачей-хирургов в использовании медицинского оборудования и анализ необычных случаев, всё это происходит без трудоемких методов передачи изображений. Коллекции изображений необходимы для проведения исследований и разработок в области компьютерного зрения, обнаружения объектов интереса и их трекинга, а также для изучения восприятия изображений и оценке их качества. Наряду с потребностью в медицинских изображениях также важно и их достоверное хранение, т.к. удобство использования базы данных может обеспечить удобное поступление новых данных для обновления информации, передачи знаний. Кроме того, с появлением базы данных появляется возможность совместного или параллельного использования изображений и видеороликов сразу несколькими специалистами. Так же следует отметить, что аналогов используемых в медицинских учреждениях нет. Применение технологий виртуальной реальности, для подготовки современных специалистов в области высокотехнологичной медицины дает множество преимуществ. Одним из преимуществ разработки является система интерактивных подсказок, которая помогает пользователю ориентироваться в процессе операции. Это делает обучение более эффективным. Также преимуществом является доступность. Использование коммерчески доступного оборудования (HTC Vive, ZED Mini) снижает стоимость внедрения системы в учебные заведения. На рынке существуют аналогичные решения, такие как симуляторы от компании Intuitive Surgical (создатели робота Da Vinci), однако они требуют значительных финансовых вложений и специализированного оборудования. Так же в условиях санкций данным продукт становится все более недоступным. Наш продукт предлагает более доступное решение.