КОМП'ЮТЕРНИЙ АНАЛІЗ 2D УЛЬТРАЗВУКОВИХ ЗОБРАЖЕНЬ КУЛЬШОВОГО СУГЛОБУ ТА ВИМІРЮВАННЯ  ЙОГО ГЕОМЕТРІЇ

Йосип Йосипович Білинський; Олександр Іванович Нікольський; Артем Борисович Гуральник

Автор(и)

Йосип Йосипович Білинський Вінницький національний технічний університет
Олександр Іванович Нікольський Вінницький національний медичний університет
Артем Борисович Гуральник Вінницький національний технічний університет

Ключові слова:

2D ультразвукові зображення, комп'ютерний аналіз, NI Vision Assistant, Find Straight Edge, визначення центрів кіл на бінарному зображенні, алгоритми попередньої обробки зображень

Анотація

Зроблено огляд систем автоматизованого аналізу медичних зображень для лікування дисплазії кульшового суглобу. Показано, що розвиток комп’ютерних засобів автоматизації аналізу ультразвукових зображень та діагностики дисплазії кульшового суглобу є завданням актуальним. Для комп’ютерного аналізу вибрано базу ультразвукових зображень кульшового суглобу, для яких зроблено діагностику дисплазії за Графом візуально вручну та автоматизовано за допомогою комп’ютерних засобів. Проаналізовані основні типи дисплазії кульшового суглобу за Графом для комп'ютерної діагностики 2D ультразвукових зображень. Показано на ультразвукових зображеннях геометричні параметри кульшового суглобу виміряні візуально вручну, які характерні для різних типів дисплазії. Для оцінки на зображеннях геометричних параметрів кульшового суглобу використано, як засіб, пакет NI Vision Assistant. Розроблено алгоритми комп'ютерної діагностики 2d ультразвукових зображень дисплазії кульшового суглобу з використанням операції визначення центрів кіл на бінарному зображенні, та з використанням алгоритму виділення контуру «Find Straight Edge». Показано кроки алгоритмів з використанням операцій по обробці зображень в пакеті NI Vision Assistant. Продемонстровано ефективність роботи алгоритму Find Straight Edge при виділенні контуру краю зображення клубової кістки та хряща вертлюжної западини кульшового суглобу. Інформація крайових точок, знайдених уздовж всіх рядків ліній пошуку в області пошуку елементів зображення кульшового суглобу показана з параметрами STR, TNR, SNR. Детально продемонстровано операцію автоматизованого вимірювання α – кута. На експериментах показано, що алгоритм з використанням алгоритму виділення контуру «Find Straight Edge» більш точніше вимірює α – кут і відповідно діагностує дисплазію кульшового суглобу з більш високою достовірністю.

Біографії авторів

Йосип Йосипович Білинський, Вінницький національний технічний університет

д.т.н., професор кафедри Електроніки та наносистем, Вінницький національний технічний університ

Олександр Іванович Нікольський, Вінницький національний медичний університет

к.т.н., доцент, доцент кафедри біофізики медичної апаратури та інформатики , Вінницький національний медичний університет

Артем Борисович Гуральник, Вінницький національний технічний університет

аспірант кафедри Електроніки та наносистем, Вінницький національний технічний університет.

Посилання

American College of Radiology: ACR-AIUM practice guideline for the performance of the ultrasound examination for detection and assessment of developmental dysplasia of the hip. /ACR guidelines, 2012.

Overhoff, H., et al., Computer-based determination of the newborn’s femoral head coverage using three-dimensional ultrasound scans, in Medical Image Computing and Computer-Assisted Interventation — MICCAI’98, W. Wells, A. Colchester, and S. Delp, Editors. 1998, Springer Berlin Heidelberg. p. 1024-1031.

García Luis R. Hip joint segmentation from 2D ultrasound data based on dynamic shape priors. / Luis-García, R. and C. Alberola-López// Proceedings of the 4th WSEAS international conference on Electronics, control and signal processing. World Scientific and Engineering Academy and Society (WSEAS), 2005.

Rathi Yogesh. Particle Filtering with Dynamic Shape Priors. Georgia Institute of Technology. / Yogesh Rathi, Samuel Dambreville, Allen Tannenbaum.// - Atlanta, GA [Electronic resource]. – Available: https://www.researchgate.net/publication/27543613_Particle_Filtering_with_Dynamic_Shape_Priors

Garcia Luis. Parametric 3D hip joint segmentation for the diagnosis of developmental dysplasia. in Engineering in Medicine and Biology Society. / Luis-Garcia, R. and C. Alberola-Lopez. // EMBS '06. 28th Annual International Conference of the IEEE. - 2006.

Garcia Luis. Analysis of ultrasound images based on local statistics. / Luis-Garcia, R., Aja-Fernandez S., and Cardenes-Almeida R. // Application to the diagnosis of developmental dysplasia of the hip, in 2007 IEEE Ultrasonics Symposium. 2007. P. 2531-2534.

Chen H.Y. Application of segmentation and measurement in the treatment of developmental dysplasia of the hip. / Chen H.Y., et al. // Bioinformatics and Biomedical Engineering, ICBBE 2007. The 1st International Conference on.. 2007.

Graf R. Hip sonography--how reliable? Sector scanning versus linear scanning? Dynamic versus static examination? / Graf R. // Clin Orthop Relat Res., №281 1992. P. 18-21.

Robben Simon. Developmental Dysplasia of the Hip – Ultrasound / Simon Robben and Robin Smithuis.//: [Electronic resource]. – Available:

http://www.radiologyassistant.nl/en/p54ba2c50995c5/developmental-dysplasia-of-the-hip-ultrasound.html

National Instruments Corporation: [Electronic resource]. – Available: http://www.ni.com/vision/software/vdm/

IMAQ Vision for Visual Basic. User manual. National Instruments Corporation. [Electronic resource]. – Available: http://www.ni.com/pdf/manuals/371257a