Ανάπτυξη Αλγορίθμου Αυτόματης Κατάτμησης Εικόνων Καρωτίδας Από Υπερήχους

Abstract

Η ύπαρξη αθηρωματικής πλάκας στην καρωτίδα προκαλεί στένωση των αρτηριακών τοιχωμάτων και μπορεί να οδηγήσει σε εγκεφαλικό επεισόδιο, την τρίτη αιτία θανάτου στο δυτικό κόσμο. Για τη διάγνωση της αθηρωμάτωσης χρησιμοποιούνται τεχνικές απεικόνισης υπερήχων, όπως το υπερηχογράφημα Doppler, οι απεικονίσεις Β-σάρωσης και Μ-σάρωσης, που επιτρέπουν την εκτίμηση του βαθμού στένωσης και αιμοδυναμικών παραμέτρων. Η χρήση υπολογιστικών μεθόδων ανάλυσης της υφής και της κίνησης της αθηρωματικής πλάκας και του τοιχώματος της καρωτίδας, μπορούν βοηθήσουν σε σημαντικό βαθμό τις διαδικασίες διάγνωσης. Ένα από τα βασικότερα βήματα επεξεργασίας των εικόνων υπερήχων μεχρήση υπολογιστικών συστημάτων αποτελεί η κατάτμηση των δομών ενδιαφέροντος. Ο σκοπός της διπλωματικής εργασίας ήταν η ανάπτυξη αλγορίθμου αυτόματης κατάτμησης εικόνων καρωτίδας από εικόνες υπερήχων Β-σάρωσης.Ο αλγόριθμος βασίστηκε στο μετασχηματισμό Hough για τηναυτόματη εξαγωγή περιγράμματος σε εγκάρσιες εικόνες υπερήχων καρωτίδας στις οποίες ο αρτηριακός αυλός έχει μια σχεδόν κυκλική μορφή. Η εφαρμογή του αλγορίθμου σε ρονικές ακολουθίες εικόνων επιτρέπει την εκτίμηση τηςκυματομορφής μεταβολής της αρτηριακής διαμέτρου κατά τη διάρκεια του καρδιακού κύκλου, και κατά συνέπεια, την εκτίμηση της συστολικής και διαστολικής διαμέτρου.Για να ελέγξουμε τη δυνατότητα του μετασχηματισμού Hough για κατάτμηση εικόνων υπερήχων Β-σάρωσης της καρωτίδας συγκρίναμε τις μεταβολές της αρτηριακής διαμέτρου κατά τη διάρκεια του καρδιακού κύκλου με τρεις διαφορετικέςτεχνικές: α/ Μετασχηματισμό Hough, β/ ανάλυση της κίνησης δύο περιοχών του τοιχώματος με χρήση block-matching, και γ/ τεχνική Μ-σάρωσης. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η εφαρμογή του μετασχηματισμού Hough δίνει με ακρίβεια τοπερίγραμμα του αυλού υγιών αρτηριακών τοιχωμάτων. Οι τιμές για τις συστολικές και διαστολικές διαμέτρους που εκτιμήθηκαν με το μετασχηματισμό Hough, 0.69±0.04 και 0.61±0.06, αντίστοιχα, ήταν πλησιέστερες σε αυτές που εκτιμήθηκαν με B-σάρωση και motion tracking, 0.75±0.07 και 0.67±0.09. Σε άτομα με αθηρωματική πλάκα όπου η υπόθεση για κυκλική μορφή της καρωτίδας παύει να ισχύει, προτείνεται η επέκταση του αλγορίθμου με μεθόδους ενεργών περιγραμμάτων ώστε να περιλάβει ελλειπτικές μορφές.