Algorithms for 3D reconstruction and calculation of object parameters based on the results of detection in medical images
Authors: Руденко А.В. , Руденко М.А. , Каширина И.Л. 
Published: August 2024

В статье представлены алгоритмы реконструкции, расчета параметров камней и визуализации трехмерных объектов почек и камней по данным, полученным после детектирования нейросетью 2D-объектов на медицинских изображениях, полученных в результате компьютерной томографии внутренних органов человека. Алгоритмы позволяют выполнить восстановление (сборку) объектов почек и камней, расчет физических параметров камней, выполнить плоскую и трёхмерную визуализацию камней. Программная реализация алгоритмов позволяет получить размеры найденных конкрементов в почках, визуализировать распределение плотности внутри камня, визуализировать расположение найденных камней в почке, что упрощает поддержку принятия врачебных решений при постановке диагноза и последующего планирования оперативного вмешательства при проведении процедуры дробления камней с применением лазерной установки. Предложенные алгоритмы и модели были реализованы в прототипе системы поддержки принятия врачебных решений в хирургии и урологии с использованием технологий компьютерного зрения в составе программных модулей. Использование разработанных алгоритмов послойной сборки камней и почек в прототипе системы поддержки принятия врачебных решений в хирургии и урологии с применением компьютерного зрения сокращает время на постановку диагноза и планирование операции по дроблению камней, а также помогает избежать ошибок в определении расположения камней внутри почки и, тем самым, уменьшить вероятность травмирования пациента.

The article presents algorithms for reconstruction, calculation of stone parameters and visualization of three-dimensional kidney and stone objects based on data obtained after the detection of 2D objects by a neural network on medical images obtained as a result of computed tomography of human internal organs. The algorithms allow you to restore (assemble) kidney and stone objects, calculate the physical parameters of stones, and perform flat and three-dimensional visualization of stones. The implementation of algorithms in the software code allows you to obtain the dimensions of the found concretions in the kidneys, visualize the density distribution inside the stone, visualize the location of the found stones in the kidney, which simplifies the support of medical decision-making during diagnosis and subsequent planning of surgical intervention during the stone crushing procedure using a laser installation. The proposed algorithms and models were implemented in a prototype of a medical decision support system in surgery and urology using computer vision technologies as part of software modules. The use of the developed algorithms for layered assembly of stones and kidneys in the prototype of a medical decision support system in surgery and urology using computer vision reduces the time for diagnosis and planning of stone crushing surgery, and also helps to avoid errors in determining the location of stones inside the kidney and, thereby, reduce the likelihood of injury to the patient.