От размытого изображения к 3D-модели толстого кишечника

Капсульные камеры позволяют почти незаметно и без боли исследовать все уголки кишечника, пока пациент занимается своей повседневной жизнью. Как только капсула с камерой проглатывается, она начинает свое кропотливое путешествие по пищеварительному тракту. Это путешествие может занять много часов, и по пути он передает десятки тысяч изображений.

Капсульная камера – лучший вариант для обследования тонкого кишечника. Что касается толстой кишки, то ей еще предстоит пройти долгий путь, прежде чем она сможет заменить колоноскопию. Отчасти это связано с тем, что на просмотр и анализ таких больших объемов данных уходит много времени, а значит, существует большая вероятность того, что признаки заболевания могут быть пропущены. Кроме того, поскольку капсула перемещается в “такт” кишечника, камера иногда может внезапно проносится мимо полипа, не фиксируя его.

Полипы в кишечнике могут со временем преобразовываться в злокачественные опухоли, вызывая один из самых распространенных видов рака во всем мире - колоректальный рак. 

Теперь ученые представили методику, с помощью который можно делать относительно хорошую 3D-модель кишечника на основе всего лишь одного изображения с капсульной камеры(ниже) или с камеры эндоскопа(на обложке) путем тщательной калибровки и предварительной обработки изображения, даже если изображение полно шума и визуальных искажений, что характерно для снимков с капсульных камер. Для создания трехмерной формы из одного двухмерного изображения исследователи использовали математический алгоритм.

3D-модель можно использовать для настройки освещения в исходном изображении, чтобы более темные области стали лучше освещены и можно было увидеть больше деталей.

“У каждого из нас есть толстая кишка, но анатомия и геометрия вашего кишечника, вероятно, сильно отличается от анатомии и геометрии кишечника вашего соседа. Новые 3D-модели могут быть адаптированы к каждому пациенту. Они позволяют специалистам изучать пищеварительный тракт с разных сторон на компьютере и дают возможность лучше планировать и точно определять место вмешательства. Врачи также могут практиковаться перед особенно сложными процедурами, что помогает снизить риск того, что что-то пойдет не так”, – говорит Пол Андерс Флор, исследователь кафедры компьютерных наук NTNU, один из авторов работы.

Исследование Bilal Ahmad, Pål Anders Floor, Ivar Farup, Casper Find Andersen. Single-Image-Based 3D Reconstruction of Endoscopic Images. Journal of Imaging, March 2024. https://doi.org/10.3390/jimaging10040082