18449

۱۸۴۴۹

بخش بندي تمام خودكار بطن چپ از روي تصاوير ام آر آي با استفاده از سطوح هم تراز دولايه و محدوديت شكل دايره اي

كارشناسي ارشد

مهندسي پزشكي - بيوالكتريك

دي ماه ۱۳۹۶

دكتر بهنام

برق

چكيده بيماري¬هاي قلبي و عروقي از عمده¬ترين دلايل مرگ و مير در جهان هستند. تصويربرداري رزونانس مغناطيسي (cine MRI)، اطلاعات ضروري براي تجزيه و تحليل كمي عملكرد قلب از طريق شاخص¬هاي باليني نظير حجم بطن، برون¬دهي قلب و توده بطن را فراهم مي¬آورد. محاسبه چنين شاخص¬هايي نيازمند بخش¬بندي دقيق بطن چپ است. با اين حال بخش¬بندي دستي بطن چپ كه در حال حاضر در روندهاي باليني صورت مي¬گيرد، كاري زمان¬بر و مستعد خطاست و براي تجزيه و تحليل مجموعه داده¬هاي بزرگ Cine-MRI امكان پذير نيست. در اين پايان¬نامه يك روش سطوح هم¬تراز كاملا خودكار براي بخش¬بندي بطن چپ از روي تصاوير ام آر آي قلبي، ارايه مي¬شود. مدل تحول سطوح هم¬تراز فاصله ثابت (DRLSE) به يك ساختار دولايه كه سطح صفر و سطح k آن به ترتيب نشان دهنده اندوكارديوم و اپي¬كارديوم هستند، توسعه پيدا مي¬كند. به علاوه با توجه به شكل حلقوي بطن چپ در سرتاسر محور كوتاه، براي شناسايي اندوكارديوم يك بخش انطباق دايره¬اي نيز به چارچوب سطوح هم¬تراز اعمال مي¬كنيم. اين بخش انحراف كانتور در حال تحول از دايره¬ي تطبيقي را جبران كرده و به گونه¬اي موثر صحت بخش¬بندي را بهبود مي¬بخشد. انتخاب كانتور اوليه براي شروع فرآيند بخش¬بندي به صورت كاملا خودكار و با استفاده از روش جديدي مبتني بر تفاضل فريم-هاي تصوير صورت مي¬گيرد. سپس بخش¬بندي اوليه با اعمال مدل اصلي DRLSE صورت مي¬گيرد و نتيجه آن به عنوان تابع سطوح هم¬تراز اوليه براي مدل سطوح هم¬تراز دولايه(DR2LS) به كار گرفته مي-شود. روش پيشنهادي بر روي مجموعه داده هاي عمومي چالش MICCAI 2009 اعمال مي¬شود. مقادير شاخص¬هاي كمي محاسبه شده براي ارزيابي عملكرد روش پيشنهادي، نظير فاصله عمودي ميانگين(APD) و ضريب شباهت دايس(DSC)، براي 30 نمونه كه هر يك شامل 9 تا 12 برش هستند در فريم¬هاي پايان سيستول و پايان دياستول به طور ميانگين به ترتيب برابر با 01/2 ميلي¬متر و 89/0 براي اندوكارديوم و 06/2 ميلي¬متر و 91/0 براي اپي¬كارديوم است كه مقادير مطلوبي هستند. واژه¬هاي كليدي: بخش¬بندي تمام خودكار، بطن چپ، ام آر آي قلبي، روش سطوح هم¬تراز

1396/11/19

2/8/2018 12:00:00 AM

Abstract: In this thesis, a fully automatic level-set method for left ventricle segmentation from cardiac MRI, is proposed. Edge based Distance Regularized Level Sets Evolution(DRLSE) model is developed to a two-layer formulation with its 0-level an k-level representing endocardium and epicardium respectively. The extraction of endocardium and epicardium is obtained as a result of the interactive curve evolution of the 0 and k level sets derived from the proposed variational level set formulation. In addition, since the shape of LV throughout the apex-base axis is close to a ring shape, we propose a circle fitting term in the level set framework to detect the endocardium. The circle fitting term imposes a penalty on the evolving contour from its fitting circle, and thereby handles quite well with issues in LV segmentation, especially the presence of outflow track in basal slices and intensity overlap between TPM and the myocardium. The choice of initial contour is done automatically by using a novel method based on the difference of frames. Then preliminary segmentation is done by applying the original DRLSE model and its result is used as the initial level set function for distance regularized two-layer level sets model. The proposed method is applied to data set from MICCAI 2009 challenge on left ventricle. The average values for average perpendicular distance and dice similarity coefficient for 30 subjects are equal to 1.95 mm and 0.89 for endocardium and 2.03 mm and 0.93 for epicardium respectively which are desirable. In addition, ejection fraction and left ventricular mass are close to manual values which shows the ability of this method in accurate delineation of these clinical parameters. Keywords: fully automatic, segmentation, left ventricle, cardiac MRI, level sets method