Ανακατασκευή και εκτίμηση της τρισδιάστατης δομής του προστάτη από υπερηχογραφικές εικόνες και σχηματική του ανάλυση
Creators: name: Σακαλής, Βασίλειος Ιορδάνη
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2010
Subjects: Διορθική Υπερηχογραφία
Τρισδιάστατη Απεικόνιση
Ενεργό Περίγραμμα
Transrectal Ultrasonography
3D Imaging
Active Contour

description: Η τρισδιάστατη απεικόνιση από υπερηχογραφικές εικόνες έχει ευρεία χρήση στην Ιατρική και εφαρμόζεται στην ογκολογία, στη γυναικολογία / μαιευτική, στην καρδιολογία κ.α. Στην Ουρολογία, βρίσκει εφαρμογή στη Βραχυθεραπεία και στο HIFU (High Intensity Frequency Ultrasound), για την αντιμετώπιση του καρκίνου του προστάτη. Ο θόρυβος που περιέχεται στις υπερηχογραφικές εικόνες, περιορίζει τις δυνατότητες απεικόνισης. Γι’ αυτό το λόγο, έχουν εξελιχθεί υπερσύγχρονα προγράμματα που εμφανίζουν το 3D μοντέλο σε πραγματικό χρόνο και απαιτούν, υψηλό οικονομικό και υπολογιστικό κόστος. Από την άλλη πλευρά, εύκολα κανείς μπορεί να δημιουργήσει τρισδιάστατα μοντέλα από εικόνες αξονικού ή μαγνητικού τομογράφου, καθώς ο θόρυβος είναι αμελητέος ή εξαλείφεται εύκολα. Δυστυχώς όμως, οι τομογράφοι δεν είναι ευρέως διαθέσιμοι και όταν υπάρχουν τα περιθώρια για νέες τεχνικές είναι μηδαμινά. Η παρούσα εργασία έχει στόχο την τρισδιάστατη ανακατασκευή του προστάτη αδένα και τη μελέτη των ύποπτων περιοχών, από εικόνες τυπικού διορθικού υπερηχογραφήματος. Κατά την κλασσική εξέταση του διορθικού υπερηχογραφήματος, λαμβάνονται σταθερές εικόνες σε απόσταση 5mm στην εγκάρσια διάμετρο, με φορά από την κορυφή του προστάτη (apex), προς τη βάση του (base). Οι εικόνες αφού αποθηκευτούν, επεξεργάζονται με κατάλληλες τεχνικές (φίλτρα) για την εξάλειψη του θορύβου και με τη χρήση των παραδοσιακών ενεργών περιγραμμάτων (active contours-snakes), αναγνωρίζεται και εξάγεται το περίβλημα του προστάτη από κάθε εικόνα. Η διαδικασία ξεκινά με την εύρεση ενός σημείου αρχικοποίησης (seed point) που είναι ένα οποιοδήποτε σημείο εντός της περιφέρειας του προστάτη. Μετά την εύρεση του σημείου seed, το ενεργό περίγραμμα εξελίσσεται, τμηματοποιώντας τον προστάτη από την εικόνα. Ακολουθεί η αναγνώριση ύποπτων περιοχών (Regions of Interest), που αφορούν πάσχουσες περιοχές όπως άνηχες ή υποηχογενείς σε προστατικό αδενοκαρκίνωμα, απόστημα ή κύστη, ή υπερηχογενείς περιοχές όπως στην προστατική λιθίαση και στις φλεγμονές. Τα περιγράμματα εξάγονται με την μορφή .txt αρχείων και μετά την επεξεργασία τους προκύπτουν vrml αρχεία τύπου .wrl. Παράλληλα, ο αλγόριθμος επεξεργάζεται τις βασικές βιοχημικές παραμέτρους όπως το PSA και το PSA Ratio, εξάγει την πυκνότητα του PSA (PSA Density) και το Free/Total PSA Ratio. Συγκρίνει επίσης, την ογκομέτρηση που προκύπτει από την μέθοδο του ελλειψοειδούς με την ογκομέτρηση του τρισδιάστατου μοντέλου. Η διαδικασία είναι αυτοματοποιημένη, αλλά σε περίπτωση αστοχίας, ο χρήστης έχει τη δυνατότητα να κατατμήσει χειροκίνητα τον αδένα από τις εικόνες.
description: Three-Dimensional Ultrasonographic (3D) Imaging, has wide range of medical applications. It is used in Oncology, in Obstetrics, in Cardiology etc. In the field of Urology, the method is applied in brachytherapy and HIFU (High Intensity Frequency Ultrasound) for prostatic cancer. The noise embedded in the ultrasonographic images narrows the possibilities of application. For this reason, highly sophisticated softwares have already been developed to produce a 3D model in real time. They carry high economic and computational burden as well. From the other side, 3D models can be easily developed from MRI or CT images due to absence of noise. The main disadvantage is that they are not widely present. The aim of this MSc. Thesis is to reconstruct a 3D model from raw images of transrectal ultrasonography and detect Regions of Interest. The images are acquired in a standard pace 5mm, during the traditional transrectal ultrasonography examination from prostatic apex to prostatic base. The images are stored in a folder and then several filtering techniques are applied to diminish noise. The prostate contour is segmented using the active contour models or snakes, after detecting an initial point (seed point) inside the gland. Then a full expansion of the snake to prostatic periphery follows. The regions of interest are detected on the segmented images. Regions of interest are anechoic or hypoehoic areas such as a prostatic carcinoma, an abscess or a cyst, or hyperechoic areas such as prostatic lithiasis or inflammations. The prostate contours are exported as .txt files and the vrml file is of .wrl type. The algorithm, processes basic biochemical parameters such as PSA and PSA Density, and exports the PSA Density and the Free/Total PSA Ratio. The algorithm, compares the volume measurements from the ellipsoid method and 3D model. The process is automatic, but in case of failure, the user can segment the prostate manually.