Radyoterapi planlamalarına yönelik farklı bölgelere ait bilgisayarlı tomografi (BT) kesitlerindeki yapıların adaptif olarak tespit edilmesi
Detection of structures from computed tomography (CT) slices of different parts intended for use in radiotherapy planning adaptively
Yazar: EMİN EMRAH ÖZSAVAŞ
Danışman: PROF. DR. ZİYA TELATAR ; DOÇ. DR. BAHAR DİRİCAN
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control ; Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Radyoloji ve Nükleer Tıp = Radiology and Nuclear Medicine
Dizin: Bilgisayarlı tomografi = Computed tomography ; Neoplazmlar = Neoplasms

Özet:
Modern radyasyon tedavisi alanında, hedef hacimlerin ve kritik organların tam doğrulukla belirlenmesi için çeşitli otomatik bölütleme algoritmaları önerilmiştir. Bilgisayarlı tomografi (BT) görüntülerinden anatomik yapıların ve anormal oluşumların bölütlenmesi, radyasyon tedavi planlamasının (RTP) vazgeçilmez bir parçasıdır. Bu çalışmada, radyasyon tedavi planlamalarına yönelik olarak göğüs ve karın bölgelerindeki anatomik yapıları ve anormal oluşumları tam otomatik olarak bölütleyebilen bir metodoloji önerilmiştir. Göğüs bölgesinde akciğerler, trake/ana bronşlar, omurga kanalı ve geniş alana yayılmış akciğer kanserleri; karın bölgesinde karaciğer, böbrekler, omurga kanalı ve karaciğer metastazları bölütlenmiştir. Önerilen metodolojide, literatürde yer alan diğer çalışmalarda da olduğu gibi mevcut görüntü işleme tekniklerinin kombinasyonları ile birlikte bu çalışma kapsamında geliştirilen yeni teknikler kullanılmıştır. BT setlerinin otomatik olarak bölütlenmesiyle elde edilen sonuçlar, uzman bir radyasyon onkologu tarafından elle yapılan konturlamalarla elde edilen bölütleme sonuçları ile hacim örtüşme oranı ve şekil/konum doğruluğu açısından karşılaştırılmıştır. Ayrıca literatürde mevcut bazı metotlar da aynı BT setlerine uygulanmış ve önerilen metodoloji ile kıyaslanmıştır. Önerilen metodolojinin uzman bir radyasyon onkologu tarafından elle yapılan bölütleme sonuçlarını üretebildiği, diğer metotlardan daha iyi sonuç verdiği ve daha düşük işlem zamanına sahip olduğu gözlenmiştir.

Abstract:
In the field of modern radiation treatment, in order to determine the critical organs and cancerous areas accurately various automated segmentation algorithms have been proposed. Segmentation of the anatomical and abnormal structures from computed tomography (CT) scans is an indispensable part of radiation treatment planning (RTP). In this study, a methodology that can automatically segment the anatomical and abnormal structures in the thorax and abdomen intended for radiation treatment planning has been proposed. In thorax the lungs, trachea/main bronchi, spinal canal, large cancerous regions in lungs, and in abdomen the liver, kidneys, spinal canal, and liver metastases were segmented. In the proposed methodology, like the other studies in the literature, the combinations of well known image processing techniques along with the new techniques that are developed within the scope of the thesis were employed.  The results of automatic segmentation of the CT datasets were compared with the results obtained manually by an expert radiation oncologist using volume overlap ratio and form/positioning accuracy, also a few current methods were also implemented and were checked against the proposed methodology. It is revealed that the proposed methodology properly reproduces the manual segmentations of the expert radiation oncologist, gives better results than the other methods, and requires less time to be executed.