We discuss a simple method for automatic recognition of pulmonary emphysema in three-dimensional computer tomography (CT) images. This technique allows one to quantify the disease progress, calculating some numerical characteristics, such as the percentage of the lung tissue affected, as well as visualizing its location and intensity histogram in the region of interest. An experiment on the test data shows that the recognition error is not higher than 7.5%.

The paper presents an augmented reality based solution for hand movement rehabilitation using visual and tactile feedback. The proposed approach to the rehabilitation process combines the effects on visual, auditory and tactile channels of perception and simulation scenarios. In order to develop a hand movement model capable of solving rehabilitation tasks there was studied the concept of immersive virtual reality. Original 3D models and scenes have been developed to simulate the basic hand positions and motor functions. To provide efficient hand motion fixation it is recommended to implement a mechanical position tracking system based on a sensor glove improved by using the resistive transducers. Augmented reality is implemented to inspire and motivate the user to perform the required exercises by generating the corresponding pictures. Personalized comparative analysis of the dynamics of the patient's initial condition and rehabilitation results help to study the motor function and restore everyday skills. The proposed solution allows achieving accuracy and adequacy of fingers movements sufficient to satisfy the requirements of medical rehabilitation applications.

Abstract. This paper describes a comprehensive multi-step algorithm for vascular structure segmentation in CT scan data, from raw slice images to a 3D object, with an emphasis on improving segmentation quality and assessing computational complexity. To estimate initial image quality and to evaluate denoising in the absence of the noise-free image, we propose a semi-global contrast-to-noise quality metric. We show that total variation-based filtering in the metric results in the best denoising when compared to widely used nonlocal means or anisotropic diffusion denoising. To address higher computational complexity of our denoising algorithm, we created two high performance implementations, using Intel MIC and NVIDIA CUDA and compared results. In combination with proposed nearly real-time incremental segmentation technique, it provides fast and framework with controlled quality.

Компьютерное моделирование на основе данных мультиспиральной компьютерной томографии и магнитно-резонансной томографии (МРТ)-перспективная методика, позволяющая совместить все четыре фазы исследования с объемным преобразованием на одном интегральном изображении, наглядно визуализировать патологические образования с особенностями артериального и венозного кровоснабжения [1]. Для гепатобилиарной хирургии накоплен опыт, позволивший в 2015 г. выпустить систематический обзор, в котором указывается на наглядность получаемых моделей и положительные отзывы хирургов [2]. В связи с актуальностью тематики в Центре прорывных исследований

The Russian FederationЦель. Изучить эффективность предоперационного 3-D моделирования на основе анализа данных мультиспиральной компьютерной томографии при выполнении лапароскопической спленэктомии по по-воду первичной иммунной тромбоцитопении.Материал и методы. Пациентка, 55 лет с диагнозом идиопатическая тромбоцитопеническая пур-пура, рецидивирующее течение. В течение 10 лет она наблюдалась и проходила неоднократные курсы консервативного лечения, принимала ежедневно до 60 мг преднизолона. Уровень тромбоцитов крови сни-жался ниже 30×10 9 /л. В связи с неэффективностью консервативного лечения была показана спленэктомия. Выполнена мультиспиральная компьютерная томография с болюсным контрастированием. На основе полученных данных в системе «Автоплан» была построена цветная 3-D модель области оперативного вме-шательства. Система по планированию оперативного вмешательства объединяет медицинское оборудо-вание, внутристационарную сеть архивирования и обмена данными с рабочими станциями врачей с воз-можностью использования на компьютерах и мобильных устройствах непосредственно в операционной. Пациентке выполнена лапароскопическая гибридная спленэктомия.Результаты. Согласно 3-D модели, у пациентки выявлен магистральный тип васкуляризации селе-зенки. Дистальная часть хвоста поджелудочной железы не доходила до ворот селезенки на 1,5 см. Доба-вочные селезенки и перипроцесс отсутствовали. Данные модели 3-D подтвердились интраоперационно и позволили выполнить лапароскопическую гибридную спленэктомию без технических трудностей преци-зионно с минимальной кровопотерей. Послеоперационный период протекал без осложнений. Пациентка выписана на 5 сутки в удовлетворительном состоянии. Показатели уровня тромбоцитов достигли референт-ных значений (356×10 9 /л). Заключение. Предоперационное 3-D моделирование позволяет хирургу заранее планировать опера-тивное вмешательство с учетом знания индивидуальных топографо-анатомических особенностей области предстоящей операции. Знание индивидуальных особенностей васкуляризации селезенки и топографии поджелудочной железы в ее воротах позволяет прецизионно выделять и легировать сосуды, что повышает качество гемостаза, а также уменьшает вероятность травмы поджелудочной железы. Дооперационная ви-зуализация добавочных селезенок повышает радикальность операции.Ключевые слова : спленэктомия, тромбоцитопения, компьютерная томография, 3D моделирование, гемостаз, васкуляризация Objectives. To explore the possibilities of preoperative 3D modelling and analysis system based on multislice computed tomography data, to evaluate its effectiveness in performing laparoscopic splenectomy for the primary immune thrombocytopenia.Methods. A female patient, (55 yrs) with the diagnosis of idiopathic thrombocytopenic purpura, recurrent course. For 10 years she had been observed and underwent the numerous courses of conservative treatment; she also took daily 60 mg of prednisolone. The blood platelet levels reduced below 30×10 9 /l. The splenectomy was indicated due to the failure of conservative treatment. Multislice ...

Development of the electroencephalogram-based neurocomputer interfaces requires application of the efficient algorithms for signal analysis. One of the methods of neurocomputer interface development is based on using single visual evoked potentials for characteristics control. However, it is a difficult task, requiring a combination of various methods of signal processing such as Blind Source Separation method, machine learning method and other modern mathematical and computational tools. In this paper, we drew a comparison between various classifiers for the visual evoked potentials recognition problem. The electroencephalogram records analyzed in this paper were published in the public domain.

No abstract

The OBJECTIVE of this work was to study the possibility of preoperative color 3D-modeling and intraoperative navigation through the use of the system «Avtoplan» in the surgical treatment of patients with pathology of the liver.MATERIAL AND METHODS. System «Avtoplan» was used in 32 patients with different surgical diseases of the liver: hemangioma, hydatid cyst, alveococcosis and metastatic colorectal cancer to assess the feasibility of the operation – resection of the liver of a particular volume.RESULTS. The performed 3D-modeling of the liver in the preoperative stage were used in 3 cases (10.3%) of 32 to abandon the planned surgical treatment in favor of conservative therapy due to local spread of the pathological process (in 2 cases – metastatic bilobate and in 1 case – alveococcosis organ damage). Of the 29 operated patients, in 6 (20.7%) at the stage of preoperative modeling, the planned volume of liver resection was changed: in 4 patients, in the direction of its increase in connection with the identified topographic and anatomic location of tumors, and in 2 patients, in the direction of its reduction due to the peculiarities of the blood supply to the zone of surgical interest.CONCLUSION. Preoperative 3D-modeling allowed the surgeon to better prepare for surgical intervention according to individual anatomical characteristics of the patient and to choose the optimal extent of surgery. Knowledge of 3D topography of liver lesions allowed reducing intraoperative blood loss and the likelihood of damage to intrahepatic structures (vessels, bile ducts). Postoperative 3D modeling allowed to assess the adequacy of the volume of surgery performed and could serve as an objective criterion in assessing the quality of medical care.The authors declare no conflict of interest.The authors confirm that they respect the rights of the people participated in the study, including obtaining informed consent when it is necessary, and the rules of treatment of animals when they are used in the study. Author Guidelines contains the detailed information.