Pelvik kemik yapılarının bölütlenmesi ve pelvik açılarının otomatik ölçümü
Segmentation of pelvic bone structures and automated calculation of pelvic angles
Yazar: SEDA ŞAHİN
Danışman: PROF. DR. MURAT EMİN AKATA
Başkent Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Pelvik kemik yapısı, iskelet sistemimizin temelini oluşturur ve bu yapının radyolojik ve ortopedik olarak doğru değerlendirilmesi büyük önem taşımaktadır. Bu yapının değerlendirilmesinde ve Pelvik kemik hastalıklarının tanı ve tedavi sürecinde bazı Asetabulum açılarından yararlanılır. 
Bu çalışmada, hem Pelvik kemik yapısı ile ilgili yeni bir tıbbi açı ölçüm metodu tanımlanmış, hem de bu yeni geliştirilen tıbbi metodun teknik gösterimi olarak tamamen otomatik olarak çalışan yeni bir açı ölçüm metodu geliştirilmiştir. Bu otomatik açı ölçüm metodu, Pelvik kemik yapılarının bölütlenmesi ve Pelvik açılarının otomatik ölçümü olarak iki kısımdan oluşmaktadır. Pelvik kemik yapılarının bölütlenmesi için İşaretçi tabanlı Watershed bölütleme metodu ve Zernike moment şekil tanımlayıcı metodlarının birlikte kullanılması ile Obturator gözlerinin tamamen otomatik olarak bölütlenmesi sağlanmıştır. Bu çalışmanın ikinci kısmını ise Asetabular açılarının tam otomatik olarak ölçümü oluşturmaktadır. Bu çalışmada Asetabular açılarının, sağlıklı hastalar için normal tıbbi açı ölçüm değerleri, hem uzmanların elle ölçüm metodu hem de geliştirilen yeni otomatik açı ölçüm metodu için ayrı ayrı bulunmuştur. Aynı zamanda, erişkinlerde ve çocuklarda kalça çıkığı hastalıkları olan hastalar için her iki açı ölçüm metodu kullanılarak açı ölçüm sonuçları elde edilmiştir. 
Önerilen açı ölçüm metodunun ilk kısmını oluşturan Obturator gözlerinin bölütlemesi metodu 100 görüntü üzerinde denenmiş ve bölütleme başarım doğruluk yüzdesi %96 olarak elde edilmiştir. Ayrıca, otomatik açı ölçüm metodunun değerlendirilmesinde, uzmanların elle yaptıkları ölçüm sonuçları ve otomatik açı ölçüm metodu sonuçları arasında istatistiksel olarak her ölçüm sonucu için p >0.005 değeri elde edilmiştir. Dolayısıyla, uzmanların ölçümleri ve otomatik açı ölçüm metodunun sonuçları arasında anlamlı bir farklılık görülmemiştir. Bu çalışmanın sonucunda, farklı Pelvik kemik hastalıklarının uzmanlar tarafından doğru değerlendirilmesi için klinik ortamda kullanılabilir, tam otomatik olarak çalışan yeni bir tıbbi açı ölçüm metodu geliştirilmiştir.

Abstract:
Pelvic bone structure is the fundamental part of our skeletal system and the accuracy of radiological and orthopaedical evaluation of this system is very important. Asetabulum angles are used for the evaluation of this structure and the diagnosing and treatment phases of Pelvic bone diseases.
In this study, both a new medical angle measurement method is defined and a new fully automated angle measurement method for this medical method is developed. This automated method consists of two parts as the segmentation of Pelvic bone structure and the automated measurement for Pelvic angles. The fully automated segmentation method for Obturator Foramen is developed with the integrated usage of the Marker-based Watershed segmentation method and Zernike moment feature descriptor for Pelvic bone structure segmentation. The second part of this study is the automated measurement of the Asetabulum angles. In this study, the Asetabulum angles are measured both with the traditional method by clinicians and by the automated method for the healty patients and then the normal medical measurements are extracted separately. Also, the angle measurement results are obtained by using two angle measurement methods for patients which have hip dysplasia for adults and children 
The first part of the proposed angle measurement method which is the segmentation of Obturator foramen is tested on 100 Pelvic X-ray image and the segmentation accuracy is obtained %96. Also, the evaluation of the automated angle measurement method is performed by statistically and p >0.005 value is obtained between the manual angle measurements and the results of the automated angle measurement method for each angle measurement. Therefore, there isn't any significant difference between the manual angle measurements and the automated angle measurement method. As a result of this study, a new fully automated angle measurement method is developed for accurate diagnosing and treatment of different Pelvic bone diseases by clinicians.