Vývoj aplikace pro zpracování dat z MRI

Ing. Tomáš OBERHUBER, Ph.D.
katedra matematiky
fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská
ČESKÉ VYSOKÉ ČENÍ TECHNICKÉ
Trojanova 13
120 00 PRAHA 2
Tel.:
(42-2)-24 35 85 55
E-mail: [email protected]
Posudek bakalářské práce studenta Jiřího Kafky
"Vývoj aplikace pro zpracování dat z MRI"
Předkládaná práce se zabývá vývojem aplikace implementující grafické uživatelské rozhraní pro
některé programy používané při zpracování dat z magnetické rezonance. V první kapitole autor
popisuje principy magnetické rezonance. Tuto část textu napsal autor ze své vlastní iniciativy a
nebyla součástí zadaní. Jelikož nejsem odborník na magnetickou rezonanci, nedokážu plně
posoudit korektnost této kapitoly. Druhá kapitola popisuje základy formátu DICOM. Ve třetí
kapitole jsou popsány knihovny použité pro vývoj zadané aplikace Dicom Viewer. Jde o knihovnu
pro práci s formátem DICOM, knihovnu Qt
pro tvorbu uživatelského rozhraní a výpočetní
knihovny TNL, Image-flow a Geom-flow vyvíjené na katedře matematiky na FJFI. Čtvrtá kapitola
se zabývá vlastní implementací zadané aplikace. V páté kapitole je popsán návrh komunikace s
externími programy pro zpracování dat z MRI.
Autor nesplnil druhý bod zadání, ale není to jeho chyba. Během řešení této bakalářské práce jsme
z nemocnice IKEM, se kterou na tomto tématu spolupracujeme, dostali požadavek na zpracování
tzv. tagovaných dat. Proto jsme se rozhodli věnovat se tomuto problému místo segmentace
srdečních komor. Pro detekci mřížky již vznikl jeden program v rámci diplomových prací na
katedře matematiky na FJFI. Dali jsme si tedy za cíl propojit tento program s programem Dicom
Viewer. Ukázalo se ale, že program pro detekci mřížky bude vyžadovat téměř kompletní přepsání,
což se nepodařilo včas dokončit (a nebyl to úkol pro autora). Proto předkládaný Dicom Viewer
zatím jen demonstruje komunikaci s externími programy na příkladovém programu pro výpočet
lokální variance. Toto odchýlení od zadání tedy není chybou autora.
Autor se věnoval řešení zadané práce velmi svědomitě, průběžně docházel na pravidelné
konzultace a s jeho výsledky jsem velmi spokojen. Bohužel si ale na sepisování vlastního textu
nechal málo času, dokonce tak, že jsem tuto práci před odevzdáním neviděl kompletní. Na textu
1
je vidět, že vznikal v poměrně velké časovém tlaku. Autor tak nestihl nechat si překontrolovat část
o magnetické rezonanci od někoho, kdo této problematice lépe rozumí. Buď to mohl být někdo z
pracoviště magnetické rezonance v IKEMu nebo např. Ing. Pavel Strachota, Ph.D. z katedry
matematiky na FJFI. Text je pak někde příliš stručný, zejména chybí lepší prezentace výsledné
aplikace. Jsou předvedeny jen dva obrázky aplikace a to až v dodatku. Na druhou stranu je až
zbytečně podrobně rozebírána dokumentace tříd na stranách 30-36. Z textu tak není dost dobře
vidět, že autor udělal poměrně dost práce.
Bohužel se také ukázalo, že není možné přeložit program na přiloženém DVD. Autor sepsal pěkný
návod, jak aplikaci přeložit a nainstalovat, zřejmě ale přiložil na DVD v té době aktuální verze
knihovny TNL, ve které ale mezitím došlo ke změnám.
Na autora bych měl následující dotazy:
1. Aplikace pro detekci mřížky v tagovaných datech bude vracet výsledek formou křivek, tj.
seznamu nebo pole se souřadnicemi jednotlivých bodů. Nebude to tedy formou matice. Aplikace
Dicom Viewer by měla být schopna s těmi křivkami manipulovat. Šlo by tedy spíše o práci s
vektorovými grafickými objekty než o bitmapu. Jak by toto řešil?
Své hodnocení bych shrnul asi tak, že jsem velmi spokojen s přístupem autora během celého roku
i s výsledky, kterých dosáhl. Rád bych ještě jednou zdůraznil, že autor měl stížené podmínky tím,
že jsme lehce upravili cíl práce ve snaze vyhovět požadavkům spolupracujícího pracoviště v
IKEMu a také tím, že autor částečně stavěl na knihovně TNL, které se stále vyvíjí a bohužel se
mění i její rozhraní. Autorovi bych zejména vytkl to, že si na sepsání svých výsledků neudělal dost
času a bohužel se to projevilo na kvalitě textu. V souladu s výše uvedeným proto hodnotím
překládanou práci známkou C tedy dobře.
V Praze dne 27. srpna 2013.
Ing. Tomáš Oberhuber, Ph.D.
2
Posudek na bakalářskou práci studenta Jiřího Kafky
”Vývoj aplikace pro zpracování dat z MRI“
Cílem předkládané bakalářské práce je vývoj grafického uživatelského rozhraní pro zobrazování snímků z magnetické rezonance (MR) a manipulaci s nimi. Důraz je kladen na možnost
integrace algoritmů pro zpracování obrazu, které jsou vyvíjeny na katedře matematiky FJFI
ČVUT v Praze v rámci spolupráce s oddělením MR IKEM. Aplikace je určena primárně pro
operační systém Linux, resp. další systémy splňující standard POSIX.
V první kapitole student stručně shrnuje historii a fyzikálně-matematické pozadí vyšetřovacích metod založených na MR. Druhá kapitola se věnuje popisu standardu DICOM, jehož
součástí je specifikace formátu souborů s medicínskými daty. Tento velmi rozšířený formát má
vyvíjená aplikace podporovat. Třetí kapitola poskytuje informace o softwarových nástrojích
použitých při vývoji aplikace, jmenovitě o knihovně DCMTK pro práci s DICOM soubory (a
o několika alternativách k této knihovně), o prostředí Qt a o numerických knihovnách TNL,
Image-Flow, a Geom-Flow vyvíjených na KM. Čtvrtá kapitola detailně rozebírá implementaci
programu, mj. s pomocí diagramů použitých tříd a jejich referenční příručky. Poslední kapitola
se soustředí na návrh rozhraní mezi aplikací a externími programy pro zpracování obrazu.
Hodnocení začnu postřehem, že práce se podstatně odchýlila od původního zadání, což však
bylo dáno aktuálními požadavky kolegů z IKEM a snahou školitele jim rychle vyhovět. Teoretickou kapitolu o segmentaci obrazu pomocí grafových řezů, která by díky změně zadání neměla
význam, nahrazuje studentova snaha porozumět principu zobrazování tkání pomocí MR a své
poznatky přehledně sepsat. Bohužel musím konstatovat, že se to příliš nepodařilo. Výklad v
první kapitole je dosti zmatený a podle mého názoru mu bez předchozí znalosti problematiky v
podstatě nelze porozumět. Pro podporu svého tvrzení cituji např:
• str. 13: „vodíkové protony jsou v těle náhodně uspořádány“ (Správně: spiny vodíkových
jader jsou náhodně uspořádány)
• str. 13: „protony jsou navzájem mimo fázi, takže se vyruší“ (Správně: fáze precese magnetického momentu jednotlivých protonů má rovnoměrné náhodné rozdělení, a proto
výsledný vektor magnetizace směřuje rovnoběžně s magnetickým polem B0 )
• str. 14: „oscilující RF impulz je vyslán kolmo v rovině x-y . . . “ (Nesmysl. Správně: pro
výběr vrstvy v rovině xy je aplikován gradient magnetického pole ve směru osy z, takže
rezonanční (Larmorova) frekvence se stane lineární funkcí souřadnice z. Následně je
možné aplikací oscilujícího RF impulsu s vhodnou frekvencí vyvolat rezonanci (a tedy
i lokalizovat MR signál) pouze na dané pozici na ose z.)
• str 16: Výběr řezu je popsán nelogicky až za vzorkováním k-prostoru (oba popisy nejsou
úplně špatné, ale bylo by možné to udělat srozumitelněji).
Navíc styl výkladu v první kapitole svědčí o práci narychlo (např. první řádek na str. 14 pod
nadpisem Relaxace není česká věta).
Ke zbytku textu mám již podstatně méně výhrad věcných i stylistických. Z těch vážnějších
mi ve 3. kapitole na str. 21–22 mi přijde zbytečný výpis modulů knihovny DCMTK a výčet
tříd a metod v sekci 4.3 na str. 29–36 je dle mého názoru jen snadný způsob jak popsat sedm
stránek. Jinak je text přehledný, korektně se odkazuje na obrázky, citace atd.
Pátá kapitola popisující rozhraní s externími programy je hlavně zamyšlením do budoucna,
protože v samotném programu z popsaných myšlenek není implementováno mnoho, což sám
autor přiznává a já zde nebudu spekulovat, zda bylo možné stihnout více či nikoliv. K současnému stavu aplikace mám však ještě následující poznámky:
(1) Adresáře s výsledky zpracování externím programem se vytvářejí uvnitř adresářů se
zdrojovými daty, což mi přijde obecně mimořádně nešikovné.
(2) Na DVD dodaném spolu s výtiskem práce byla nefunkční verze programu (nebylo
možné ji přeložit) a dalo mi dost práce od studenta získat funkční verzi.
Na studenta mám k obhajobě následující otázky:
(1) Pokuste se správně a stručně popsat libovolnou variantu prostorového kódování MR
signálu.
(2) Jak navrhujete v budoucích verzích aplikace adresářovou strukturu pro výsledky či
mezivýsledky externích aplikací?
(3) Jaká část z navrhovaných tříd bude obecně použitelná pro rozhraní s jakýmkoliv programem a kolik toho zbývá dopsat „na míru“ každé aplikaci?
Bakalářská práce má zajímavé téma s potenciálem do budoucna, kterého si je student vědom
a má o něm přesné představy. Bohužel celkový obraz kazí odchýlení od tématu, nepovedená
první kapitola (ačkoliv do ní studenta nikdo nenutil), dojem práce narychlo a nedokončená
implementace rozhraní pro alespoň jednu externí aplikaci. Práci hodnotím známkou C (dobře).
V Praze dne 26. srpna 2013
Ing. Pavel Strachota, Ph.D.
Ing. Pavel Strachota, Ph.D.
katedra matematiky
Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská
České vysoké učení technické v Praze
Trojanova 13
120 00 Praha 2
Tel: (+420) 224 358 563
E-mail: [email protected]
2