RTU Research Information System
Latviešu English

Publikācija: Development of Methods and Algorithms for Bone Structure Radiological Image Analysis and 3d Visualization

Publication Type Doctoral Thesis
Funding for basic activity Unknown
Defending: 18.04.2016 14:30, Datorzinātnes un informācijas tehnoloģijas fakultātē, Sētas ielā 1, 202. auditorijā
Publication language Latvian (lv)
Title in original language Kaulu struktūras radioloģisko attēlu analīzes un 3D vizualizēšanas metožu un algoritmu izstrāde
Title in English Development of Methods and Algorithms for Bone Structure Radiological Image Analysis and 3d Visualization
Field of research 2. Engineering and technology
Sub-field of research 2.2 Electrical engineering, Electronic engineering, Information and communication engineering
Authors Mihails Kovaļovs
Keywords Image Processing, Image Analysis, Visualization, Medical Images.
Abstract Kaulu struktūras radioloģiska analīze ir nepieciešama, lai noteikt kaula stiprumu un novērtētu slimību, piemēram osteoporozes, izraisītus kaula mikroarhitektūras bojājumus. Dzīvam cilvēkam (in vivo) kaulu struktūras analīzi visvieglāk un efektīvāk veikt ar medicīnas attēlu palīdzību. Tradicionāli, medicīnas attēlu analīzes laikā, radiologs vizuāli apskata visus divdimensiju attēlus, kas iegūti ar datortomogrāfijas palīdzību un sadalīti pa slāņiem. Šāda analīze ir subjektīva un laikietilpīga. Lai paātrinātu analīzes procesu un iegūtu reproducējamus mērījumus, medicīnas attēlu analīzei labāk pielietot datoru un medicīnas attēlu apstrādes metodes. Kaulu struktūras analīzi var paplašināt, pievienojot kaulu struktūras trīsdimensiju vizualizāciju. Promocijas darbā apskatītas vairākas medicīnas attēlu iegūšanas un medicīnas attēlu apstrādes metodes. Lielākā uzmanība pievērsta datortomogrāfijai, jo medicīnas attēli, kas iegūti ar šo attēlu veidošanas metodi, tiek plaši izmantoti diagnostikai medicīnā. Medicīnas attēlu analīze un apstrāde ir aktuāla gan klīnikā, gan zinātnē, un var paaugstināt diagnostikas precizitāti. Darbā piedāvātas medicīnas attēlu analīzes metodes, kas ļauj automātiski izdalīt kaulu struktūru no medicīnas attēla, un veikt šīs struktūras mērījumus. Tiek mērītas trīs kaulu struktūras parametri: kortikālā kaula vidējais biezums, kortikālā kaula porozitāte un trabekulāra kaula vidējais blīvums. Darbā piedāvātas arī kaulu struktūras vizualizācijas metodes, ar kuru palīdzību var atsevišķi veidot kortikālā kaula un trabekulārā kaula trīsdimensiju modeļus, kā arī vizuāli attēlot kortikālā kaula biezumu. Darba izstrādes laikā veikti eksperimenti, kas atspoguļo pētījuma rezultātu praktisko nozīmi un pielietojamību. Par promocijas darba galvenajiem rezultātiem nolasīti referāti 11 starptautiskās konferencēs, kā arī tie atspoguļoti 11 zinātniskajās publikācijās. Darbs sastāv no ievada, 4 nodaļām, secinājumiem un 4 pielikumiem. Tajā ir 118 lappuses, 55 attēli, 8 tabulas pamattekstā un 104 nosaukumi literatūras sarakstā.
Abstract in English Bone structure analysis is necessary, when determining the bone strength and measuring the bone micro architecture deterioration, that happens as a result of such a bone disease as osteoporosis. Bone structure analysis on a living person (in vivo) is easier and more effective to perform by using medical images. Traditionally, medical images analysis is performed by a radiologist, who visually looks through all of the two-dimensional images, that were acquired by computed tomography and are divided into slices. Such analysis is subjective and takes a considerable amount of time. To speed up the analysis and acquire reproducible measurements, it is useful to use a computer and automatic medical image processing methods. Bone structure analysis can be further expanded by using bone structure three-dimensional visualization. This dissertation takes a look at several methods of acquiring and processing medical images. The most attention is given to computed tomography, because medical images that are acquired by using this method, are widely used when diagnosing patients. Medical image analysis and processing is useful in both the medical and scientific fields, and it allows for a greater diagnostic precision. In this dissertation, methods of medical image analysis and processing are proposed, which can be used to automatically extract the bone structure from a medical image, and to perform measurements on the extracted bone structure. Three parameters of bone structure are measured: cortical bone average thickness, cortical bone porosity and trabecular bone average density. This work also contains proposed methods that can be used to visualize the bone structure and separately display the cortical bone and the trabecular bone. It is also possible to visually display the cortical bone thickness. Practical results of the research and implementation examples are shown in the fourth chapter. Main results of research were reported on in 11 international conferences as well as published in 11 publications. The work consists of introduction, 4 chapters, conclusions and 4 appendixes. It contains 118 pages, 55 figures, 8 tables and 104 references.
Reference Kovaļovs, Mihails. Development of Methods and Algorithms for Bone Structure Radiological Image Analysis and 3d Visualization. PhD Thesis. Rīga: [RTU], 2016. 118 p.
Summary in English Summary in English
ID 21994