Stroke Bricks — spatial brain regions to assess ischaemic stroke localisation

Computer-aided analysis of non-contrast computed tomography (NCCT) images for rapid diagnosis of ischaemic stroke is based on the augmented visualisation of evolving ischaemic lesions. Computerised support of NCCT often leads to overinterpretation of ischaemic areas, thus it is of great interest to provide neurologically verified regions in order to improve accuracy of subsequent radiological assessment. We propose Stroke Bricks (StBr) as an arbitrary spatial division of brain tissue into the regions associated with specific clinical symptoms of ischaemic stroke. Neurological stroke deficit is formally translated into respective areas of possible ischaemic lesions. StBr were designed according to formalised mapping of neurological symptoms and were attributed to the uniquely defined areas of impaired blood supply. StBr concept may be useful for an integrated radiological CT-based assessment of suspected stroke cases or can be included into computer-aided tools to optimise the evaluation of stroke site and its extent. These data in turn are appropriable for further diagnosis, predicting the therapeutic outcome as well as for patients’ qualification for an appropriate form of reperfusion therapy. The usefulness of StBr was illustrated in the case studies

The JPEG2000 standard for medical image applications

A new standard of still image compression is characterised in the context of medical applications. Wide spectrum of JPEG2000 features is analysed with respect to its application potential to improve the performance of modern medical services (i.e. telemedicine, PACS, radiology information systems, wireless personal/home health care systems). Image data security techniques, error resilience technologies, client-side interactive Region of Interest (ROI) transmission and decoding (e.g. for teleconsultation with very large radiography exams), and storage of multiple image data sets are considered in detail. Selected tests of coders realized according to parts I and II of JPEG2000 for different modality test images are presented to evaluate the compression efficacy of this standard. Exemplary results of encoding process optimisation by wavelet transform and subband decomposition selection and screen-shots of software interfaces designed for these tests are also presented

Irreversible medical image compression: conditions of acceptability

Acceptance of irreversible image compression applicable to medical imagery is controversial in the medical community. The influence of this irreversible process on degradation of diagnostic image features is considered and how to preserve diagnostic accuracy. Fears, doubts, the disadvantages of the data distortion process and the advantages of safe and efficient irreversible compression for image information storage and interchange are discussed. The effects of compression on various image exams are analysed. The conclusion is that irreversible compression is not to be afraid of, but its characteristics should be well understood before implementing it in current practice

Computer-aided diagnosis based on medical imaging - challenges and development perspectives

W pracy przedstawiono problem komputerowego wspomagania diagnozy CAD (computer-aided diagnosis), wyjaśniono pojęcia i definicje, przedstawiono rozwój koncepcji wspomagania oraz najnowsze trendy i wizje przyszłości. Problem błędów w diagnostyce obrazowej istnieje od kilkudziesięciu lat. Stale udoskonalane technologie obrazowania, postęp w doświadczeniach i formach obiektywizacji wiedzy radiologicznej, gwałtowny rozwoju metod sztucznej inteligencji, inteligencji obliczeniowej, a także prowadzone od lat próby komputerowego wspomagania procesu interpretacji wyników badań nie przynoszą spodziewanych efektów poprawy skuteczności diagnozy. Niewątpliwym osiągnięciom w niektórych obszarach zastosowań towarzyszą istotne ograniczenia. Wskazano istotne elementy procesu doskonalenia koncepcji wspomagania, realne sukcesy, ale i wątpliwości dotyczące dalszego rozwoju. Zwrócono wreszcie uwagę na kluczowe warunki, od spełnienia których zależy szansa znacznego ograniczenia liczby błędów diagnostycznych.In this paper computer-aided diagnosis (CAD) is presented from historical perspectives, spectacular important challenges and development capabilities. Basic concepts and important definitions were explained, including CADx, CADCBIR, ICAD. Radiological errors occurring in daily practice were analyzed. Stable level of errors rate is observed over decades, mainly due to reported human mistakes in medical image perception and interpretation. Therefore, possible ways to decrease errors number, were outlined. New methods and methodologies of computational intelligence, information theory and semantic technologies, approximation theory, computer vision and pattern recognition create empowered CAD capabilities. However, objectified specificity of diagnostic tasks including observer performance, diagnostic protocols, respective ontology, and formalized assessment criteria defines real challenges of computational assistance. These factors result form the fact that the final diagnosis is essentially made by the radiologist who uses the output from a computerized analysis of medical images as a second opinion in detecting lesions or reviews probably abnormal exams indicated by CAD in prescreening procedure

Semantic Sparse Representation of Disease Patterns

Sparse data representation is discussed in a context of useful fundamentals led to semantic content description and extraction of information. Disease patterns as semantic information extracted from medical images were underlined because of discussed application of computer-aided diagnosis. Compressive sensing rules were adjusted to the requirements of diagnostic pattern recognition. Proposed methodology of sparse disease patterns considers accuracy of sparse representation to estimate target content for detailed analysis. Semantics of sparse representation were modeled by morphological content analysis. Subtle or hidden components were extracted and displayed to increase information completeness. Usefulness of sparsity was verified for computer-aided diagnosis of stroke based on brain CT scans. Implemented method was based on selective and sparse representation of subtle hypodensity to improve diagnosis. Visual expression of disease signatures was fixed to radiologist requirements, domain knowledge and experimental analysis issues. Diagnosis assistance suitability was proven by experimental subjective rating and automatic recognition

Multiscale modeling of local directional mammogram findings

In this paper two multiresolution transforms (discrete 2D wavelets and complex wavelets) are compared for their capabilities to enhance local texture orientation of mammograms. The local orientation of image texture is useful feature to detect one of the typical types of abnormal findings in mammography - architectural distortions. Our research was directed to define an effective, more reliable directional model of local directional findings in mammograms. Computer-aided diagnosis was considered as a concept of accurate model application

Conceptual improvements in computer-aided diagnosis of acute stroke

This work presents some conceptual improvements in assistance of acute stroke diagnosis with Stroke Monitor - computer-aided diagnosis tool developed and elaborated by Telemedicine Group from Institute of Radioelectronics, Warsaw University of Technology. Based on statistical analysis of common error sources we proposed some ideas of improvement capabilities for false positive errors reduction. Simulation and experimental verification confirmed validity of further development directions

Enhancement of accuracy in mammograms interpretation using ontology-driven editor for lesions description and CAD tool - preliminary results

Although mammography is the standard of reference for the detection of early breast cancer, as many as 25% of breast cancers may be missed. To reduce the possibility of missing a cancer, the following methods and tools has been proposed: continuing education and training, prospective double reading, retrospective evaluation of missed cases, and use of computer-aided detection (CAD). In the presented paper we report on preliminary results of reducing the number of false-negative cases in mammograms interpretation by using ontology-driven editor for mammograms description, and MammoViewer, a CAD tool for radiologists' perception improvement. The use of editor resulted in reduction of interpretation errors and improved consistency of diagnosis. Computerized image processing methods make the signs of pathologies more conspicuous and so resulted in improvement of lesion perception

Zintegrowany system wspomagania diagnostyki mammograficznej

Streszczenie: W pracy przedstawiono koncepcję zintegrowanej stacji diagnostycznej do interpretacji badań mammograficznych. Główne elementy wspierające pracę specjalisty do narzędzie CAD -komputerowego wspomagania diagnozy, interfejs do oceny badań bazujący na ontologii mammografii oraz teleinformatyczny system z indeksowaniem po zawartości i wyszukiwaniem referencyjnych badań w celach porównawczych. Skoncentrowano się na formalnym opisie dziedziny wiedzy użytecznej w diagnostyce mammografii oraz charakterystyce systemu teleinformatycznego integrującego usługi dostępne w stacji diagnostycznej. Słowa kluczowe: wspomagania diagnostyki mammografii, ontologia mammografii, indeksowanie zawartością obrazów Wprowadzenie Konieczność komputerowego wspomagania wynika z faktu, że diagnostyka mammograficzna uchodzi w radiologii za najtrudniejszą, a liczba popełnianych błędów w badaniach przesiewowych sięga nawet kilkudziesięciu procent. Pierwsze narzędzia CAD zaakceptowane przez amerykański urząd standaryzacyjny FDA (food and drug administration) dotyczyły mammografii (1998 rok), coraz powszechniej są one stosowane w praktyce klinicznej (szacuje się, że obecnie około 30% badań przesiewowych w USA wykonywanych jest ze wsparciem CAD 1 ). Różne koncepcje poprawy efektywności interpretacji badań koncentrują się przede wszystkim na zagadnieniu obiektywizacji badań, dokonywanej poprzez: zmniejszenie niejednoznaczności pojęciowej w dziedzinie mammografii uzyskane poprzez systematyzację i formalizację struktury wiedzy tej dziedziny w modelu ontologicznym, automatyczne podpowiedzi, dokonywane na podstawie numerycznej analizy i rozumienia treści diagnostycznej obrazów (systemy CAD), wykorzystanie ontologicznego modelu dziedziny w komputerowych narzędziach wspomagania interpretacji badań (CAD, indeksowanie badań po zawartości, inteligentne przeglądanie badań itp.), zwiększające ich użyteczność diagnostyczną, ujednolicenie procedur diagnostycznych uwzględniających komputerowe narzędzia wspomagania interpretacji, propozycje protokołów badań, edytorów opisu, generatorów raportów, weryfikatorów opisu, procedur stosowania wspierających narzędzi itp. W niniejszej pracy przedstawiono próbę integracji działań w kierunku obiektywizacji procesu diagnostycznego celem zwiększenia skuteczności interpretacji badań w zakresie mammografii. Proponowana koncepcja zintegrowanej stacji diagnostycznej (ZSD) obejmuje system wspomagania CAD (ang. computer-aided diagnosis) do mammografii rentgenowskiej -MammoViewer, ontologię mammografii z interfejsem diagnostycznym oraz implementację systemu indeksowania i wyszukiwania obrazów po zawartości iShark ze wspomaganiem telekonsultacji, który służy do realizacji pomysłu referencyjnej bazy wzorców diagnostycznych. Integracja tych rozwiązań w inteligentnej stacji diagnostycznej jest rozszerzeniem typowych rozwiązań stosowanych w systemach informacyjnych RIS/PACS. Powstało w ten sposób środowisko teleinformatyczne z zaawansowanymi narzędziami rozpoznawania i rozumienia obrazów, którego celem jest dostarczenie możliwie kompletnej informacji diagnostycznej na etapie interpretacji badań i formułowania ocen. Obok przejrzystego interfejsu ważne jest tutaj zestawienie informacji pochodzącej z różnych źródeł i formułowanie syntetycznych wskazań zwiększających skuteczność diagnozy. Integracja wspomnianych narzędzi i systemów dokonywana jest na poziomie oprogramowania, formatów danych, metod wizualizacji, współdzielenia zasobów, a przede wszystkim formy zintegrowanego, przyjaznego i elastycznego interfejsu dającego dostęp do różnego typu usług, dopasowanego do różnorodnych wymagań radiologów. Badanie prowadzone są przy stałej współpracy z radiologami z kilku ośrodków. Tworzone jest