پایان نامه ارشد رشته برق پزشکی- بیوالکتریک:ارائه یک روش برای بخشبندی بطن راست و چپ از تصاویر MRI قلبی

دانلود متن کامل پایان نامه ارشد کارشناسی ارشد در رشته  مهندسی برق پزشکی- بیوالکتریک

با عنوان :ارائه یک روش برای بخشبندی بطن راست و چپ از تصاویر MRI قلبی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده درج نمی شود

ارائه یک روش برای بخشبندی بطن راست و چپ از تصاویر MRI قلبی

استاد راهنما
دکتر فرشاد تاجریپور

اسفند 1392

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :

چکیده

ارائه یک روش برای بخشبندی بطن راست و چپ از تصاویر MRI قلبی

به کوشش
ملیحه صحتی

بررسی ساختار و عملکرد بطنهای قلب در تصاویر رزونانس مغناطیسی یک گام مهم در مدیریت بسیاری از اختلالات قلبی به حساب میآید. با اینکه بخشبندی دستی بطنهای قلب نتایج خوبی را حاصل می کند، اما بخشبندی دستی بطن ها خصوصا بطن راست به علت هندسه پیچیده آن کار وقتگیری میباشد. بنابراین بخشبندی اتوماتیک بطن راست و چپ ضروری به نظر میرسد. در این طرح یک روش اتوماتیک جدید بر اساس ترکیب روش ﺑﻬﻴﻨﻪﺳﺎزی دﺳﺘﻪ ذرات( PSO) و پیمایش تصادفی بهبود یافته ارائه شده است. PSO یک روش تکاملی بر اساس جمعیت میباشد که ازطریق این روش قسمتهای دارای شدت روشنایی مشابه از تصویر را بخشبندی میکنیم و در نهایت بخش بندی نهایی بطن راست و چپ توسط پیمایشگر تصادفی بهبود یافته انجام میشود. در روش پیمایشگر تصادفی یک تعداد پیکسل توسط کاربر برچسب گذاری میشود، اما در روش ارائه شده انتخاب نقاط برچسب دار به صورت خودکار و توسط روش PSO انجام می شود.
برای بررسی صحت روش ارائه داده شده، روش پیشنهادی را بر روی تعداد زیاد و متفاوت از تصاویر اعمال کردیم و نتایج قابل قبولی را از لحاظ کلینیکی و تکنیکی مشاهده نمودیم.

کلمات کلیدی: تصاویر رزونانس مغناطیسی، بخشبندی بطن چپ و راست، روش ﺑﻬﻴﻨﻪﺳﺎزی دﺳﺘﻪ ذرات ، الگوریتم پیمایش تصادفی.

فهرست مطالب

عنوان     صفحه

فصل اول: مقدمه
1-1- کلیات    2
1-2- قلب انسان    7
1-2-1- ساختار و عملکرد قلب    7
1-3-تصویر برداری ام ار آی    10
1-3-1- ام ار آی قلبی    12
1-4-توجیه ضرورت انجام طرح و روش کار    14
1-5-مساله پژوهش از دیدگاه پزشکی    16

فصل دوم: موضوع و پیشینه تحقیق
2-1-مقدمه    18
2-2- روش های بخش بندی تصاویر ام ار آی قلبی    18
2-2-1- روش بخشبندی اتوماتیک    20
2-2-2- روش های نیمه اتوماتیک    22
2-2-2-1- بخش بندی با دانش ضعیف یا بدون دانش    22
2-2-2-1-1- روشهای مبتنی بر تصویر    22
2-2-2-1-2- روشهای مبتنی بر طبقه بندی پیکسل    23
2-2-2-1-3- مدل های متغیر    24
عنوان     صفحه

2-2-2-1-4 نتیجه گیری    26
2-2-2-3- بخشبندی با دانش قوی    27
2-2-2-3-1- تغییر شکل مدل با دانش اولیه قوی    28
2-2-2-3-2- شکل فعال و مدلهای ظاهری    28
2-2-2-3-3- بخشبندی مبتنی بر اطلس    30
2-2-2-3-4- نتیجه گیری    32

فصل سوم: بخشبندی بطن راست و چپ از تصاویر MRI قلب
3-1-مقدمه    38
3-2- روش PSO    40
3-3- عملیات ساختاری    44
3-4- روش پیمایشگر تصادفی    47
3-4-1- وزن یالها    50
3-4-2- مسئله دیریکله ترکیبی    51
3-4-3- قیاس مداری    51
3-4-4- ارتباط روش با فرایند انتشار در بینایی ماشین    52
3-4-5- روش پیمایش تصادفی بهبود داده شده    54
3-4-6- خلاصه الگوریتم    55
3-4-7- ویژگیهای الگوریتم از نظر تئوری    55
3-4-8- ویژگیهای رفتاری    57
3-4-8-1- مرزهای ضعیف    57
3-4-8-2- مقاومت در برابر نویز    58
3-4-8-3- نواحی مبهم و فاقد برچسب    59

عنوان     صفحه

فصل چهارم: بررسی نتایج
4-1- مقدمه    61
4-2- خصوصیات دادهها    61
4-3- نحوه پیادهسازی روش پیشنهادی    62
4-4- بحث روی نتایج حاصل از روش¬های پیشنهادی    64
4-5- بررسی تکنیکی    67
4-5-1- ضریب Dice    69
4-5-2- محاسبه تشابه    70
4-6- مقایسه با روشهای پیشین    71
4-7- نتیجهگیری    76

فصل پنجم: جمعبندی و کارهای آینده
5-1-مقدمه    78
5-2- پیشنهادات برای مطالعات آینده    79

فهرست منابع    80

فهرست جداول

عنوان     صفحه

جدول2-1. مروری بر روشهای ارائه شده در 70 مقاله    34
جدول3-1. مراحل الگوریتم PSO    41
جدول4-1. الف) مشخصات نمونههای استفاده شده در این تحقیق
(بانک دادهای MICCAI) ب) مشخصات نمونههای استفاده شده در این تحقیق
(بانک دادهای STACOM)    62
جدول 4-2. پارامترهای الگوریتم PSO    63
جدول 4-3.  دقت روش ارائه شده در بطن چپ و راست توسط معیار Dice    69
جدول 4-4. دقت روش ارائه شده در بطن چپ و راست توسط معیار شباهت (%) δ    71
جدول 4-5. خطای بخشبندی در روش ارائه شده    75
جدول 4-6 . خطای بخشبندی در سایر روشهای بخشبندی    75

فهرست شکلها

عنوان     صفحه

شکل 1-1. تصویر بخشبندی شده در دو ناحیه    4
شکل1-2. شکل هندسی بطن چپ و راست    5
شکل1-3. تصویر کامل  MRI قلب    6
شکل1-4- تصویر ساختار قلب    7
شکل 1-5. تصویر  MRI قلبی در پایان دیاستول (سمت چپ)
و پایان سیستول (سمت راست)    9
شکل 1-6 . تصویر قلب در پایان دیاستول (سمت چپ) و پایان سیستول (سمت راست)    10
شکل 1-7. تصویر برداری ام آر آی    11
شکل1-8. تغییرات قلب در تصویر MRI    13
شکل 1-9. اسلایسهای short-axis از apex to base    14
شکل1-10. تصویر بخش بندی شده دستی MRI    15
شکل 2-1 . محاسبه خودکار ROI در تصویرMRI با روش
تصویر منتخب ژورنالElsevier    21
شکل 2-2 . استفاده از کانتورهای فعال برای بخش بندی بطن چپ قلب
در تصاویر MRI کانتور ابتدایی با رنگ سیاه مشخص شده است.    25
شکل 2-3. در تصویر بالا a مربوط به مرحله Mid-diastole و در b تصاویر
بخشبندی mesh با فیبر مستقیم و در c هم بطن چپ و راست را می بینیم.    26
عنوان     صفحه

شکل 2-4. تصویر سه بعدی قلب و استفاده از الگوریتم انطباق    27
شکل 2-5. (a) تصویر سه بعدی بخشبندی شده توسط AMM،
(b تصویر بخشبندی شده بصورت دستی    30
شکل 2-6 . بخشبندی بر مبنای اطلس    31
شکل3-1. روند روش ارایه شده    39
شکل 3-2. روش PSO    40
شکل 3-3 . الف- تصویراصلی و  بخشبندی شده نمونه اول ب- تصویراصلی
و  بخشبندی شده نمونه دوم    43
شکل 3-4. الف) نتیجه بخشبندی توسط PSO و ساختار عملیاتی نمونه اول
ب) نتیجه بخشبندی توسط PSO و ساختار عملیاتی نمونه دوم    46
شکل3-5. محاسبه احتمال اینکه پیمایشگر تصادفی با شروع از نقطه vi ابتدا
به نقطه برچسب گذاری شده xi برسد کافی است مسیله مدار الکتریکی
معادل با مسیله ترکیبی دیریکله را حل کرد.    48
شکل 3-6..  تصویر اصلی، تصویر باینری بخشبندیشده توسط الگوریتم  PSO
و ساختار عملیاتی و تصویر باینری بخشبندی شده توسط پیمایشگر تصادفی بهبود یافته،
الف) نمونه اول، ب)نمونه دوم    56
شکل 3-7. بررسی مرزهای ضعیف    58
شکل3-8. یافتن مرزهای ضعیف    58
شکل3-9. (الف) تصویر ورودی و (ب) تصویر نهایی بخش بندی شده    59
شکل 4-1. تصاویر باینری که توسط  الگوریتم PSO بخشبندی شده است.
الف) بیمار اول ب)بیمار دوم ج)بیمار سوم د) بیمار چهارم    65
شکل 4-2. تصاویر باینری که توسط روش PSO و ساختارهای عملیاتی
بخشبندی شده است. الف)بیمار اول ب) بیمار دوم ج) بیمار سوم د) بیمار چهارم    66
عنوان     صفحه

شکل 4-3. تصاویر بخشبندی شده نهایی توسط روش پیمایشگر تصادفی بهبود یافته    67
شکل 4-4. نتایج حاصل از بخشبندی توسط مدل ارائه شده و بخشبندی دستی
توسط فرد متخصص، خطوط قرمز رنگ بخشبندی توسط مدل ارائه شده
و بخشبندی دستی خطوط سبز رنگ    68
شکل 4-5. تصاویر بخشبندی شده توسط روش پیمایش تصادفی سنتی    72
شکل 4-6.. الف- تصویر بخشبندی شده توسط PSO و پیمایش تصادفی سنتی
ب- تصاویر بخشبندی شده توسط روش پیمایش تصادفی بهبود یافته بدون PSO
ج- بخشبندی توسط روش ارائه شده    72

فصل اول

مقدمه

1-1- مقدمه

قلب یک عضو حیاتی از سیستم گردش خون بدن انسان است. عملکرد مناسب قلب برای جلوگیری از بیماریهای قلبی عروقی ضروری است. نداشتن ورزش، کم تحرکی، استرس، رژیم غذایی نامناسب و عوامل ژنتیکی همه در ایجاد و افزایش اختلالات قلبی عروقی نقش اساسی دارند.
بیماریهای قلبی عروقی در حال حاضر جزء سه علت اول مرگ و میر و ناتوانی انسانها در سراسر دنیا بوده و در حال تبدیل شدن به اصلی ترین عامل مرگ و میر و ناتوانی در اغلب کشورها می باشد [1]. از این رو کنترل و درمان این بیماریها یک مسئله مهم میباشد. در گذشته نظارت بر فشار خون، آزمایش خون برای تشخیص کلسترول و ECG روش هایی بود که برای نظارت بر سلامت قلبی عروقی افراد در اختیار پزشک قرار داشت. در سال های اخیر با پیشرفت در علم پزشکی و مهندسی پزشکی، تجهیزات تصویربرداری برای تشخیص و کنترل بیماریها به کمک پزشکان آمدهاند. تا آنجا که تشخیص و درمان بیماریهای قلبی عروقی تا حد زیادی به روشهای مختلف تصویربرداری همانند اکوکاردیوگرافی، توموگرافی کامپیوتری( (CT ، آنژیوگرافی عروق کرنری و تصویر برداری رزونانس مغناطیسی((MRI قلبی متکی است.
وضوح بالای تصویر اصلیترین امتیاز MRI میباشد که توانایی به تصویرکشیدن بافتهای نرم بدن را دارا است. بنابراین MRI برای تصویربرداری از قلب، مغز، عضلات و تومورها بسیار مناسب است. تصویربرداری چند وجهی یکی دیگر از ویژگیهای MRI میباشد که قادر به گرفتن تصاویر مقطعی بر روی هر سطح، بدون تغییر دادن موقعیت بیمار است. همچنین به این دلیل کهMRI  از پرتوهای الکترومغناطیسی RF)) استفاده میکند تاثیرات مضر تابش اشعه رادیواکتیویته و X-ray در تصویربرداری هستهای و CT را ندارد.
انجام MRI روی تعداد زیادی از بیماران قلبی عروقی در جامعه یک حجم قابل توجهی از داده هارا تولید میکند. تجزیه تحلیل این داده هابه وسیله رادیولوژیست یا پزشک کار وقتگیری است. همچنین تفسیر آنها به تشخیص پزشک متکی است و بنابراین میتواند مستعد خطا باشد. بنابراین استفاده از کامپیوتر و روشهای پردازش تصویر به عنوان راه حلی برای حل این مشکلات مطرح شده است. در چند دهه اخیر آنالیز تصاویر قلبی، خصوصا بخشبندی تصاویر قلبی موضوع بسیاری از مطالعات بوده است. بخشپذیری تصاویر برای بسیاری از کارهای سطح بالا همانند تجزیه تحلیل تصاویر، تشخیص به کمک کامپیوتر، مدل سازیهای هندسی ساختارهای آناتومیکی و یا ساخت مدلهای بیومکانیکی که برای شبیهسازی عمل جراحی مورد استفاده قرار میگیرند، به عنوان یک پیشنیاز محسوب میشود.
بخشبندی تصاویر قلبی عبارت است از شناسایی قلب یا هر کدام از ویژگیهای آناتومیکی و یا فیزیولوژیکی وابسته به آن از تصاویر دو بعدی یا سه بعدی.
هدف اساسی در بخشبندی تصویر این است که تصویر داده شده را داخل دو یا چند منطقه بخشبندی کنیم. یک مثال ساده از بخشبندی تصویر قلب در دو ناحیه در شکل 1-1 نشان داده شده است، ناحیه u1 متناظر با شی مورد نظر (پیش زمینه) و ناحیه u2 پس زمینه تصویر میباشد.

***ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود است***

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به طور نمونه)

ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

 با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند

موجود است

تعداد صفحه :66

قیمت : چهارده هزار تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود به شما نشان داده می شود

و به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :       09309714541 (فقط پیامک)        serderehi@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

—  — —

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید