Ανάπτυξη Εργαλείων Λογισμικού Και Χρήση Τεχνικών Ψηφιακής Επεξεργασίας Εικόνων Για Την Ανάλυση Απεικονιστικών Ευρημάτων Ορθοπεδικού Ενδιαφέροντος

Abstract

Οι ορθοπεδικές ασθένειες που πραγματεύεται η παρούσα διπλωματική εργασία (επιφυσιολίσθηση, Legg-Calve-Perthes και Blount) αποτελούν μη μικροβιακές παθήσεις των κάτω άκρων που προσβάλλουν κατά κύριο λόγο παιδιά. Συγκεκριμένα, η πρώτη εξ αυτών είναι μια παθογενής κατάσταση που επηρεάζει εφήβους ηλικίας μεταξύ 12 και 16 ετών και στην οποία το κέντρο ανάπτυξης του ισχίου, δηλαδή η επίφυση της μηριαίας κεφαλής, ολισθαίνει προς τα πίσω, γεγονός που αν δεν αντιμετωπιστεί μπορεί να οδηγήσει σε σοβαρά προβλήματα στην άρθρωση. Όσον αφορά τη δεύτερη ασθένεια, προκύπτει ως συνέπεια μιας ισχαιμικής νέκρωσης της άνω μηριαίας επίφυσης της κεφαλής του μηριαίου οστού και προσβάλλει κυρίως παιδιά μεταξύ 3 και 12 ετών, με μεγαλύτερη συχνότητα στις ηλικίες μεταξύ 4 και 8. Τέλος, για την τρίτη ασθένεια, αν και η συγκεκριμένη νόσος δεν έχει σαφή αιτιολογία, μπορούμε να πούμε ότι οφείλεται κυρίως σε κάποια διαταραχή κατά την ανάπτυξη του ανώτατου τμήματος του οστού της κνήμης και καθώς το παιδί βαδίζει, η αυξανόμενη καταπόνηση και πίεση που ασκείται στο οστό επιβραδύνει ή σταματά τελείως την ανάπτυξη του οστού.Οι ασθένειες αυτές εξακολουθούν να αποτελoύν αντικείμενο εκτεταμένης μελέτης, κυρίως λόγω της δυσκολίας κατανόησης της παθογένεσής της και του τρόπου με τον οποίο εξελίσσεται. Επιπλέον, έχει καταβληθεί έντονη προσπάθεια για να προσδιοριστούν ποιές από τις αλλοιώσεις που προκαλεί η καθεμιά ασθένεια, μπορούν να αποτελέσουν κριτήριο που να περιγράφει εξελικτικά τη νόσο και να χρησιμοποιηθούν για τoν καθορισμό της κατάλληλης θεραπευτικής παρέμβασης.Στη διπλωματική αυτή εργασία που εκπονήθηκε κατά την περίοδο Οκτωβρίου 2009-Ιουνίου 2010, το ερευνητικό ενδιαφέρον επικεντρώνεται κυρίως σε αυτή την τελευταία προσπάθεια. Με τη βοήθεια ηλεκτρονικού υπολογιστή και με τη χρήση τεχνικών ψηφιακής επεξεργασίας εικόνας πραγματοποιούνται μετρήσεις ήδη υπαρχόντων δεικτών με σκοπό τη βελτιστοποίησή τους από άποψη ακρίβειας και εισάγονται νέοι δείκτες με σκοπό την καλύτερη πρόβλεψη της πορείας της νόσου. Όλες οι μετρήσεις πραγματοποιούνται σε ακτινογραφίες, αφού αυτή είναι η κύρια μέθοδος παρακολούθησης της εξέλιξης της ασθένειας.Το λογισμικό που αναπτύχθηκε αποτελείται από δύο βασικά μέρη. Το πρώτο μέρος αφορά στο γραφικό περιβάλλον επικοινωνίας και αλληλεπίδρασης με το χρήστη ενώ το δεύτερο μέρος αφορά στην υλοποίηση μαθηματικών εργαλείων και αλγορίθμων ψηφιακής επεξεργασίας εικόνων. Υλοποιήθηκε σε γλώσσα προγραμματισμού Visual Basic 6.0, ενώ για την αποθήκευση και την περαιτέρω επεξεργασία των αποτελεσμάτων του λογισμικού δημιουργήθηκε κατάλληλη βάση δεδομένων (Microsoft Excel), έτσι ώστε να παρέχεται στο χρήστη επιπλέον η δυνατότητα άμεσης στατιστικής ανάλυσης και εξαγωγής διαγραμμάτων. Το λογισμικό αναπτύχθηκε με βάση την αντικειμενοστραφή (object oriented) λογική που απαιτείται για Multitasκing προγραμματισμό και έχει τρεις βασικούς άξονες: Ο πρώτος άξονας αφορά στις διαδικασίες διαχείρισης των εικόνων όπως: ανάγνωση και παρουσίαση εικόνων, αποθήκευση μεταβολών, έξοδος από το πρόγραμμα. Ο δεύτερος άξονας του λογισμικού περιλαμβάνει τα ειδικά εργαλεία επεξεργασίας εικόνας που αναπτύχθηκαν για την εξαγωγή της χρήσιμης πληροφορίας από κάθε ακτινογραφία. Ο τρίτος άξονας του λογισμικού τυποποιεί την ήδη υπάρχουσα διαδικασία που ακολουθεί ο ορθοπεδικός για τη διεξαγωγή μετρήσεων επί των ακτινογραφιών και υπολογίζει χρήσιμους δείκτες.