Pes planus deformitesinin tespiti için kalkaneal eğim açısının otomatik hesaplanması
The automatic calculation of calcaneal pitch angle for detection of pes planus deformity
Yazar: TOLGA ÇİT
Danışman: DOÇ. DR. DERYA YILMAZ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Düztabanlık = Flatfoot

Özet:
Pes Planus (düztabanlık) ayağı oluşturan kemik ve dokuların yapısındaki doğuştan veya dış etkenlerle oluşan, ayak altındaki yürüş ve duruş için gerekli olan kavisin kaybolması ve düzleşmesi olarak tanımlanan bir ayak deformitesidir. Her yaş grubunda yaygın olarak görülebilen bu problem; ağrı, yorgunluk, dengesizlik ve zamanla önemli işlev kayıplarına sebep olabildiğinden, doğru ve erken teşhis edilmesi önemlidir. Radyografik tetkikler ve ölçümler anatomik bozuklukların erken teşhisinde etkili tanı araçlarıdır. Düztabanlık tanısında, ayakta durulup bir düzlem üzerine basarak yan açıdan çekilmiş radyografi grafileri kullanılır. Düztabanlığın erken teşhisi için ayak radyografi görüntüsü üzerinde yapılan kalkaneal eğim açısı ölçümleri, hastalığın durumunun belirlenmesinde ve tedavi sürecinin tayininde etkilidir. Düztabanlık, ön ve arka ayağın esnek bir biçimde bağlanmasını sağlayan medial longitudinal ark (MLA) bağlarının yüksekliğinin azalması ya da tamamen kaybolmasıyla kendini gösterdiğinden, MLA yüksekliği ile ilişkili olan kalkeneal eğim açısı ayak tabanı düzlemi ile kalkaneus (topuk) kemiğinin alt yüzeyi arasındaki açıdır. Bu açının ölçümünde kişisel ve donanım kaynaklı ölçüm farklılıkları olduğu bilinmektedir. Bu durum, açı hesabı için manuel olarak çizilen çizgilerin farklılığından kaynaklanmaktadır. Bu tez çalışmasında, bu ölçüm farklılıklarının giderilebilmesi için kalkaneal eğim açısının otomatik olarak hesaplanmasını sağlayan ve ayrıca manuel hesaplamaya da olanak veren bir yazılım geliştirilmiştir. Yazılım, Microsoft ML (Machine Learning) yapay zekâ paketi eklentisiyle, .NET platformu üzerinde geliştirilerek DICOM formatındaki görüntüler üzerinde işlem yapabilecek şekilde tasarlanmıştır. Geliştirilen yazılım aracının manuel hesaplama kısmında radyoloji uzmanı tarafından görüntü üzerine gerekli çizgiler çizilebilmekte ve bu çizgiler arası açı program tarafından hesaplanmaktadır. Otomatik hesaplama tarafında ise program ilgili kemikleri bulmakta ve gereken çizgileri oluşturarak çizgiler arasındaki açıları hesaplayıp bir tabloda sunmaktadır. Programın testinde otomatik açı ölçümleri, manuel ölçümlerle r=0.87 korelasyon göstermiş ve %84.24 tanı doğruluğu elde edilmiştir. Sonuçlar, yazılımın performansının geliştirilebilir bir potansiyele sahip olduğunu göstermekte olup, programın, gelecekteki klinik uygulamalarda pes planus ön tanısı için bir tarama aracı olarak kullanılabileceği öngörülmektedir.

Abstract:
Pes Planus (flat feet) is a foot deformity defined as the loss and flattening of the arch necessary for walking and standing under the foot, which occurs congenitally or due to external factors in the structure of the bones and tissues forming the foot. This problem, which can be seen commonly in all age groups, is important to diagnose correctly and early, as it can cause pain, fatigue, imbalance and significant functional losses over time. Radiographic examinations and measurements are effective diagnostic tools in the early diagnosis of anatomical disorders. In the diagnosis of pes planus, radiographs taken from the side by standing and stepping on a plane are used. Calcaneal pitch angle measurements made on the foot radiograph image for the early diagnosis of pes planus are effective in determining the status of the disease and the treatment process. Since pes planus manifest themselves with the decrease in the height or complete loss of the medial longitudinal arch (MLA) ligaments that provide a flexible connection between the forefoot and hindfoot, the calcaneal pitch angle, which is related to the MLA height, is the angle between the plane of the sole of the foot and the lower surface of the calcaneus (heel) bone. It is known that there are individual and hardware measurement differences in the measurement of this angle. This situation is due to the differences in the lines drawn manually for angle calculation. In this thesis study, a software that provides automatic calculation of the calcaneal pitch angle and also allows manual calculation was developed to eliminate these measurement differences. The software was developed on the .NET platform with the Microsoft ML (Machine Learning) artificial intelligence package add-on and was designed to be able to process images in DICOM format. In the manual calculation part of the developed software tool, the necessary lines can be drawn on the image by the radiologist and the angle between these lines is calculated by the program. On the automatic calculation side, the program finds the relevant bones and calculates the angles between the lines by creating the necessary lines and presents them in a table. In the test of the program, automatic angle measurements showed r = 0.87 correlation with manual measurements and 84.24% diagnostic accuracy was obtained. The results show that the performance of the software has potential for improvement, and it is envisaged that the program can be used as a screening tool for the preliminary diagnosis of pes planus in clinical applications in the future.