Электроимпедансная томография (ЭИТ) является методом получения и визуализации данных о распределении проводимости в объеме исследуемого объекта [1]. Перспективным направлением ЭИТ является многоракурсная ЭИТ (МРЭИТ), позволяющая получать информацию о параметрах поля проводимости внутренних структур исследуемого объекта по совокупности двумерных томографических срезов. Концепция МРЭИТ предполагает обеспечение возможности выбора пользователем инжектирующих и измерительных электродов и их групп, отдельных поясов в соответствии с проводимым исследованием, выбора режимов отображения данных: томографических срезов, проекций, трехмерной картины поля проводимости внутренних структур биологического объекта [2].
Цель исследования: описание процесса создания пользовательского интерфейса информационно-измерительной системы многоракурсной электроимпедансной томографии (ИИС МРЭИТ).
Для повышения эффективности управления процессом измерения во время проведения экспериментальных исследований с помощью аппаратно-программного комплекса ЭИТ биологического объекта (АПК ЭИТ БО) [3, 4] предлагается разработка интерфейса программного обеспечения (ПО), устанавливаемого на компьютер пользователя ИИС ЭИТ. Структура ПО представлена на рис. 1.
Рис. 1. Структурная схема ПО ИИС МРЭИТ
Из структурной схемы ПО, представленной на рис. 1, видно, что ПО состоит из модуля приема измерительных данных, модуля связи с процессом реконструкции, модуля визуализации результатов реконструкции, архива, пользовательского интерфейса и графического движка, на основе которого интерфейс построен.
В настоящей статье описана разработка интерфейса для ПО.
Материалы и методы исследования
Структурная схема интерфейса пользователя ИИС ЭИТ представлена на рис. 2. Стрелками указана возможность перехода между окнами.
Рис. 2. Структурная схема интерфейса пользователя ИИС ЭИТ
Интерфейс пользователя ИИС МРЭИТ включает в себя:
– главное окно;
– окно создания карты пациента;
– окно проведения измерений;
– окно архива;
– окно визуализации результатов проведенных исследований.
Проектирование навигационной структуры ИИС ЭИТ выполнено в соответствии с ГОСТ Р ИСО 14915-2-2016 [5].
Приложение ИИС ЭИТ разработано на платформе JavaFX, для разработки интерфейса выбрана среда JavaFX Scene Builder [6].
Разработан интерфейс диалоговых окон «Информационно-измерительная система многоракурсной электроимпедансной томографии» и «Создание карты пациента» в соответствии с ГОСТ Р 52636-2006 «Электронная история болезни. Общие положения» [7].
Рис. 3. Диалоговое окно «Создание карты пациента»
Диалоговое окно «Создание карты пациента» (рис. 3) предназначено для создания электронной персональной медицинской записи (ЭПМЗ). Компоненты Label служат для отображения текста [8] и содержат подсказку по заполнению каждого поля. Для ручного ввода персональных данных используются компоненты TextField и TextArea. Для ввода даты рождения используется компонент DataPicker, позволяющий выбирать день из заданного календаря [9]. Для ввода информации о наличии вредных привычек используется компонент CheckBox. Для выбора группы крови и наличия инвалидности используется компонент ChoiceBox. Все компоненты диалогового окна «Создание карты пациента» объединяет контейнер ScrollPane, который обеспечивает прокручиваемое представление элементов пользовательского интерфейса [10].
Рис. 4. Диалоговое окно «Информационно-измерительная система многоракурсной электроимпедансной томографии»
Диалоговое окно «ИИС ЭИТ» (показано на рис. 4) является стартовым окном приложения. Данное диалоговое окно предназначено для отображения информации о пациентах, проходящих обследование методом ЭИТ. Основой для размещения всех компонентов является контейнер Pane [11]. Для отображения иконок используется компонент ImageView [12].
На рис. 5 представлено диалоговое окно «Многоракурсная электроимпедансная томография», всплывающее при нажатии кнопки «Начать измерение» в диалоговом окне «ИИС ЭИТ» (показано на рис. 4). Данное окно содержит вкладки «Изображение», «Плитки», «Графики», «Настройки».
Вкладка «Изображение» (показана на рис. 5, а) позволяет выводить изображение, получаемого с одного томографического среза из списка [4]; с помощью вкладки «Плитки» (рис. 5, б) осуществляется выбор изображения из нескольких срезов (поясов пациента). Вкладка «Настройки» (рис. 5, в) позволяет производить настройки процесса обследования: выбор пояса пациента, формы, частоты и амплитуды инжектируемого тока [5]. Также пользователю доступен выбор между обычным режимом исследования (фиксированная частота и амплитуда инжектируемого тока), и автоматическим (программируемое изменение частоты и амплитуды инжектируемого тока). На вкладке «Графики» (рис. 5, г) производится вывод данных о дыхательной активности пациента в виде графиков, общего, для правого и левого легких.
а) б)
в) г)
Рис. 5. Диалоговое окно «Многоракурсная электроимпедансная томография» а) вкладка «Изображение»; б) вкладка «Плитки»; в) вкладка «Настройки»; г) вкладка «Графики»
Рис. 6. Диалоговое окно «Архив измерений»
При нажатии кнопки «Архив» в диалоговом окне «ИИС ЭИТ» (рис. 4) всплывает диалоговое окно «Архив измерений» (рис. 6), в котором отображается список всех проведенных исследований данного объекта, для каждого исследования доступны вкладки «Изображение», «Плитки», «Графики», показанные на рис. 5, с соответствующей функциональностью.
Заключение
Разработан интерфейс диалоговых окон «Создание карты пациента» (рис. 3 и «ИИС ЭИТ» (рис. 4) для взаимодействия с ИИС ЭИТ. Интерфейс разработан в среде JavaFX SceneBuilder. Дано описание функций, использованных в разработке графических компонентов JavaFX. Разработанный интерфейс дает пользователю возможность выбора различных режимов исследования, в том числе программируемых, отдельных поясов пациента в соответствии с проводимым исследованием. Кроме того, пользователю доступен выбор нескольких режимов отображения данных: томографических срезов (проекций) трехмерной картины поля проводимости внутренних структур объекта исследования, графиков дыхательной активности.
Результаты работ найдут применение при разработке комплексной ИИС МРЭИТ.
Работы выполняются в рамках гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых МК-196.2017.8 «Разработка теоретических основ и алгоритмов многоракурсной электроимпедансной томографии для систем неинвазивной трехмерной медицинской визуализации».