Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Mixup (sample pairing) can improve the performance of deep segmentation networks

Isaksson Lars J., Summers Paul, Raimondi Sara, Gandini Sara, Bhalerao Abhir, Marvaso Giulia, Petralia Giuseppe, Pepa Matteo, Jereczek-Fossa Barbara A.

Journal of Artificial Intelligence and Soft Computing Research

|

2022

|

Vol. 12, No. 1

29--39

EN

Researchers address the generalization problem of deep image processing networks mainly through extensive use of data augmentation techniques such as random flips, rotations, and deformations. A data augmentation technique called mixup, which constructs virtual training samples from convex combinations of inputs, was recently proposed for deep classification networks. The algorithm contributed to increased performance on classification in a variety of datasets, but so far has not been evaluated for image segmentation tasks. In this paper, we tested whether the mixup algorithm can improve the generalization performance of deep segmentation networks for medical image data. We trained a standard U-net architecture to segment the prostate in 100 T2-weighted 3D magnetic resonance images from prostate cancer patients, and compared the results with and without mixup in terms of Dice similarity coefficient and mean surface distance from a reference segmentation made by an experienced radiologist. Our results suggest that mixup offers a statistically significant boost in performance compared to non-mixup training, leading to up to 1.9% increase in Dice and a 10.9% decrease in surface distance. The mixup algorithm may thus offer an important aid for medical image segmentation applications, which are typically limited by severe data scarcity.

2

Determination of the CTV-PTV margin for prostate cancer radiotherapy depending on the prostate gland positioning control method

Sobajtis Aleksandra, Kukołowicz Paweł

Polish Journal of Medical Physics and Engineering

|

2020

|

Vol. 26, Iss. 4

169--179

EN

Objective: The objective of the study was to determine the correct CTV-PTV margin, depending on the method used to verify the PG position. In the study, 3 methods of CBCT image superimposition were assessed as based on the location of the prostate gland (CBCT images), a single gold marker, and pubic symphysis respectively. Materials and methods: The study group consisted of 30 patients undergoing irradiation therapy at the University Hospital in Zielona Góra. The therapy was delivered using the VMAT (Volumetric Modulated Arc Therapy) protocol. CBCT image-based superimposition (prostate-based alignment) was chosen as the reference method. The uncertainty of the PG positioning method was determined and the margin to be used was determined for the CBCT-based reference method. Then, changes in the position of the prostate gland relative to these determined using the single marker and pubic symphysis-based methods were determined. The CTV-PTV margin was calculated at the root of the sum of the squares for the doubled value of method uncertainty for the CBCT image-based alignment method and the value of the difference between the locations of planned and actual isocenters as determined using the method of interest and the CBCT-based alignment method for which the total number of differences accounted for 95% of all differences. Results: The CTV-PTV margins to be used when the prostate gland is positioned using the CBCT imaging, single marker, and pubic symphysis-based methods were determined. For the CBCT-based method, the following values were obtained for the Vrt, Lng, and Lat directions respectively: 0.43 cm, 0.48 cm, 0.29 cm. For the single marker-based method, the respective values were 0.7 cm, 0.88 cm, and 0.44 cm whereas for the pubic symphysis-based method these were 0.65 cm, 0.76 cm, and 0.46 cm. Conclusions: Regardless of the method, the smallest margin values were obtained for the lateral direction, with the CBCT-based method facilitating the smallest margins to be used. The largest margins were obtained using the single marker-based alignment method.

3

Modern external beam radiotherapy of prostate cancer

Kukołowicz Paweł, Bulski Wojciech, Pęczkowski Piotr, Pilichowska Małgorzata, Dąbkowski Mateusz

Inżynier i Fizyk Medyczny

|

2019

|

Vol. 8, nr 3

173--177

EN

Prostate cancer is the most commonly diagnosed cancer in modern societies. There are three methods of prostate cancer treatment: surgery and radiotherapy (either external radiotherapy or brachytherapy). Last 10 years radiotherapy developed very much. New methods of treatment allow for diminishing the total treatment time, making the irradiation almost fully safe. The results treatment of surgery and radiotherapy are very similar. The choice of treatment method dependence on the decision of a patient. In this paper new achievements in external radiotherapy are presented.

PL

Nowotwór gruczołu krokowego jest najczęściej diagnozowanym nowotworem w populacji mężczyzn w krajach rozwiniętych. Obecnie u pacjentów z nowotworem gruczołu krokowego można zastosować chirurgię, radioterapię wiązkami zewnętrznymi i brachyterapię. W ciągu ostatnich 10 lat nastąpił bardzo szybki rozwój leczenia z użyciem promieniowania jonizującego. Najnowsze metody umożliwiają skrócenie całkowitego czasu leczenia i zapewniają niemal w pełni bezpieczne leczenie. Wyniki chirurgii i radioterapii są bardzo podobne. Wybór metody leczenia zależy od preferencji pacjenta. W tym artykule zostały przedstawione osiągnięcia radioterapii wiązkami zewnętrznymi w zastosowaniu u pacjentów z nowotworem gruczołu krokowego.

4

Performance of electromagnetic waves of a wide frequency spectrum in chosen reproductive organs

Przytulski A.

Prace Naukowe Politechniki Śląskiej. Elektryka

|

2017

|

z. 1-2

7--17

EN

The electrical conductivity and relative permittivity of chosen reproductive organs versus frequency of electromagnetic wave penetrating these organs have been presented in the paper. They have been used for determining a dielectric loss angle tangent, which constitutes the basis for defining the kind of medium in which the wave may be propagated. The change in the wavelength, the propagation speed and the conventional depth of wave's penetration into different organs were calculated.

PL

W artykule przedstawiono przewodności właściwe i względne przenikalności elektryczne wybranych narządów płciowych, w funkcji częstotliwości wnikającej do nich fali elektromagnetycznej. Posłużyły one do wyznaczenia tangensa kąta stratności, który jest podstawą do określenia rodzaju środowiska, w jakim rozprzestrzeniać się będzie fala. Obliczono zmianę długości fali, prędkości jej rozchodzenia się oraz umowną głębokość jej wnikania do poszczególnych narządów.

5

Studium projektowe robota diagnostycznego do zastosowań w procedurze biopsji stercza

Praski R., Mianowski K.

Medical Robotics Reports

|

2017

|

vol. 6

28--36

PL

Aktualnie robotyka medyczna jest najbardziej dynamicznie rozwijającą się dziedziną robotyki usługowej. Wiąże się to z coraz większym zainteresowaniem tą dziedziną jej potencjalnych twórców – naukowców-inżynierów jak i potencjalnych użytkowników – lekarzy-operatorów. Podejmuje się prace badawczo-wdrożeniowe dotyczące nowych rozwiązań robotów, które pomogą usprawnić różne procesy medyczne związane z diagnostyką medyczną, chirurgią oraz rehabilitacją w celu polepszenia jakości, efektywności i warunków pracy lekarzy oraz zwiększenia komfortu pacjentów. Biopsja prostaty wykonywana jest w celu pobrania zmienionej chorobowo tkanki miękkiej tego gruczołu w celu przeprowadzenia jej dalszych analiz. Wykonywana tradycyjnymi sposobami jest procesem trudnym i długotrwałym oraz często przez swoją ograniczoną precyzję nie daje pożądanych efektów, ponadto częstokrotnie bywa bardzo bolesna dla pacjenta. Wprowadzenie do tego procesu zrobotyzowanego narzędzia daje możliwość zwiększenia dokładności prowadzenia zabiegu i znacznego skrócenia czasu zabiegu. Łącząc manipulator z aparatem do rezonansu magnetycznego, dostajemy zautomatyzowane stanowisko, umożliwiające zdalne prowadzenie zabiegu biopsji stercza w czasie rzeczywistym. W pracy podjęto próbę opracowania projektu zrobotyzowanego narzędzia diagnostycznego przeznaczonego do obsługi procedury biopsji gruczołu krokowego. Trajektoria ruchu manipulatora jest planowana i realizowana przy wykorzystaniu obrazowania metodą rezonansu magnetycznego, przy czym informacje o przebiegu procedury są w czasie rzeczywistym przetwarzane na informacje bezpośrednio dostępne dla lekarza prowadzącego zabieg. Przytoczono medyczny opis typowej procedury diagnostycznej badania gruczołu krokowego oraz przebieg takiej procedury z wykorzystaniem obrazowania wykorzystującego metodę rezonansu magnetycznego. W celach porównawczych opisano również przykładowe istniejące konstrukcje takich robotów. Na podstawie danych literaturowych oraz analiz procedur diagnostycznych sformułowano założenia własnego projektu robota medycznego do wspomagania procedury biopsji prostaty. Praca dyplomowa magisterska miała w głównej mierze charakter konstrukcyjny. Opracowano schemat kinematyczny manipulatora o pięciu stopniach swobody oraz sformułowano jego model kinematyczny. Z uwzględnieniem typowych warunków pracy robota opracowano projekt wstępny i przeprowadzono analizę jego modelu dynamiki oraz wykonano badania wytrzymałościowe wyróżnionych elementów konstrukcji do wykorzystania w projekcie konstrukcyjnym. Uwzględniono też warunki pracy układu sterowania oraz współpracy robota z aparatem do rezonansu magnetycznego i dobrano materiały konstrukcyjne pozwalające na pracę w środowisku o bardzo wysokim poziomie indukcji magnetycznej. Opracowano modele komputerowe kinematyki i wykonano symulacje podstawowych procedur pracy. Na tej podstawie sporządzono charakterystyki do oceny końcowej projektu. Pracę kończy krótkie podsumowanie oraz wnioski, sformułowano też plany na przyszłość oraz perspektywy dalszych badań nad projektem.

EN

Currently, medical robotics is the most dynamically developing field of service robotics. This is associated with the growing interest of this field of its potential creators - scientists-engineers and potential users - doctors-operators. Undertaken research and implementation works on new robot solutions that will help streamline various medical processes related to medical diagnostics, surgery and rehabilitation in order to improve the quality, efficiency and working conditions of doctors and increase the comfort of patients. Prostate biopsy is performed to collect diseased soft tissue of this gland for further analysis. Performed in traditional ways is a difficult and long-lasting process and often because of its limited precision does not give the desired effects, moreover, it is often very painful for the patient. Introduction of a robotic tool to this process gives the opportunity to increase the accuracy of and significantly reduce the time of the procedure. By combining the manipulator with the magnetic resonance apparatus, we get an automated position enabling remote manipulation of the prostate biopsy in real time. The paper attempts to develop a project of a robotic diagnostic tool designed to support the prostate biopsy procedure. The trajectory of manipulator movement is planned and implemented using magnetic resonance imaging, while the information about the course of the procedure is processed in real time into information directly available to the treating physician. A medical description of a typical diagnostic procedure for prostate examination and the course of such a procedure with the use of imaging using the magnetic resonance method were quoted. For comparison purposes, examples of existing designs of such robots are also described. On the basis of literature data and analysis of diagnostic procedures, the assumptions of the own medical robot project to support the prostate biopsy procedure were formulated. The Master's thesis was mainly of a constructional nature. A kinematic scheme of the manipulator with five degrees of freedom was developed and its kinematic model was formulated. Taking into account the typical working conditions of the robot, a preliminary design was developed and an analysis of its dynamics model was carried out and strength tests of the highlighted construction elements for use in the robot design were carried out. The operating conditions of the control system and cooperation of the robot with the magnetic resonance apparatus are also taken into account and construction materials have been selected that allow working in an environment with a very high level of magnetic induction. Computer models of kinematics were developed and simulations of basic work procedures were performed. On this basis, the characteristics were prepared for the final evaluation of the project. The work ends with a brief summary and conclusions, plans for the future and prospects for further research on the project have been formulated.

6

Wyniki badań biomineralogicznych prostaty

Broszkiewicz A., Pawlikowski M., Kwinta A., Chyła K.

Auxiliary Sciences in Archaeology, Preservation of Relics and Environmental Engineering

|

2015

|

nr 19

1--22

PL

Wykonano badania mineralogiczne i chemiczne fragmentów prostaty usuniętej podczas zabiegów operacyjnych. Stwierdzono w zmienionych i powiększonych gruczołach prostaty występowanie podwyższonych ilości niektórych pierwiastków co związane jest z tzw. ukrytą mineralizacją tkanek. Mineralizacja ta wydaje się być związana z chemizmem moczu przepływającego przez prostatę i prawdopodobnie może sprzyjać powstawania zmian chorobowych prostaty.

EN

Mineralogical and chemical investigation of prostate glands removed after surgical operation were performed. Higher concentration of some elements were determined at changed larger prostate glands. This phenomenon is result of substitution of elements into biological structures of glans because mineral grains or crystals were not observed. Mentioned mineralization is probably the result of higher mineralization of urine flow through prostate.

7

Modelowanie struktur anatomicznych dla potrzeb planowania leczenia w procesie radioterapii nowotworu prostaty

Skalski A.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2012

|

R. 58, nr 4

372-375

PL

W pracy przedstawiono problematykę modelowania struktur anatomicznych zobrazowanych w danych tomograficznych na przykładzie pacjentów z nowotworem prostaty. Modele wiedzy a priori umożliwiają znaczące zwiększenie skuteczności segmentacji dla potrzeb planowania leczenia radioterapeutycznego pacjentów z chorobą nowotworową. Opisane i przebadane metody wykorzystywały informację o położeniu pacjenta zapisaną w formacie DICOM, transformację afiniczną oraz jednoczesne deformowalne dopasowanie wielu obrazów wykorzystujące funkcję B-sklejane. Metodologia została przetestowana na rzeczywistych danych tomograficznych. Otrzymane wyniki potwierdzają skuteczność zaprezentowanego rozwiązania z wykorzystaniem połączenia globalnej transformacji i deformowalnego modelowania.

EN

In developed countries, prostate cancer is one of the most often tumors in male population. Radiotherapy is a very important treatment in prostate cancer therapy. The most important, difficult and time-consuming part of radiation therapy planning is precise, manual anatomical organ delineation by medical doctors. For this reason development of special, fast, data-robust, automatic or semi-automatic CT data segmentation methods is a crucial and challenging research topic in image-guided radiother-apy. In a solution of this kind a priori knowledge of segmentation algo-rithms can improve the effectiveness considerably. In the paper there is proposed a method for construction of a geometrical and value model of anatomical structures for prostate, bladder, femoral heads and rectum from the CT data making use of groupwise registration. A short state of the art of model building (Section 2) for medical images is shown. The main idea of the described method is average 3D image creation from training images using combination of an affine transform and B-Spline Free Form Deformation in the groupwise framework [17]. As a result, the algorithm provides 3D deformation fields which can be used for mapping manual outlines of anatomical structures connected to training data made by a medical doctor. The model was built using CT data of real patients with prostate cancer. Exemplary results are shown in Fig. 3. This kind of model can be used as a priori knowledge in segmentation algorithms like deformable models or level sets. The proposed solution was compared with the affine transform and mapping based on the patient position provided with CT images in DICOM format (Section 3) in a qualitative (Fig. 1) and quantitative (Tab. 1) way. The obtained results are presented and discussed in the paper.

8

Computational analysis of prostate perfusion images - a preliminary report

Śmietański J., Tadeusiewicz R.

Bio-Algorithms and Med-Systems

|

2009

|

Vol. 5, no. 10

25--30

EN

Currently used diagnostic procedures for identification of the prostate cancer (PCa) are insufficient. It occurs quite often that the existing PCa cannot be detected. Therefore scientists search for other methods enabling a better efficacy of diagnosis. The perfusion computed tomography technique (p-CT), which measures some parameters of blood flow within diagnosed organs, is supposed to avoid such problems, even in particularly hard cases. In this paper some methods of automatic analysis of prostate perfusion tomographic images are presented and discussed. Although the work concentrates only on one image derived from one patient, we can see the complexity and importance of the task. The proposed algorithms and methods based on the Haralick's co-occurrence matrices seems to be the appropriate technique to point out the cancerous lesions. In the further work described algorithms will be tested on a large set of patients. This goal needs close cooperation between radiologists, pathologist, computer scientists and engineers. The final goal is to develop a professional diagnostic system used in computer aided prostate diagnosis.