دانلود پروژه: بررسی و بهبود روش های تشخیص خودکار تومورهای خوش‌خیم و بدخیم سرطان پستان با استفاده ازتکنیک‌های مورفولوژیکی

فهرست مطالب

چکیده …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 1

فصل اول: کلیات تحقیق ————————————————————

1-1 مسأله اساسي تحقيق………………………………………………………………………………………………………………………………….. 2

1-2 اهميت و ضرورت انجام تحقيق…………………………………………………………………………………………………………………. 3

1-3 مرور ادبيات و سوابق تحقیق………………………………………………………………………………………………………………………. 3

1-4 اهداف تحقيق……………………………………………………………………………………………………………………………………………. 5

1-5 فرضیه­های تحقیق………………………………………………………………………………………………………………………………………. 5

1-6 تعريف واژ­ه­ها و اصطلاحات فني و تخصصي ……………………………………………………………………………………………… 6

1-7 روش شناسی تحقیق…………………………………………………………………………………………………………………………………… 7

1-8 ساختار پایانامه…………………………………………………………………………………………………………………………………………… 8

فصل دوم: اصول آشنايي با سرطان پستان ————————————————

2-1 مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 9

2-2 سرطان……………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 10

    2-2-1تومورهای خوش‌خیم…………………………………………………………………………………………………………………………. 11

    2-2-2 تومورهای بدخیم……………………………………………………………………………………………………………………………… 11

    2-2-3نحوه انتشار تومورها…………………………………………………………………………………………………………………………… 11

2-3 سرطان پستان……………………………………………………………………………………………………………………………………………. 12

     2-3-1 توده…………………………………………………………………………………………………………………………………………… ….12

     2-3-2 کلسیفیکیشن‌ها………………………………………………………………………………………………………………………………… 14

2-4 عوامل ابتلا به سرطان پستان……………………………………………………………………………………………………………………….. 15

2-5 تشخیص سرطان پستان بوسیله روش‌های کامپیوتری………………………………………………………………………….. …………15

      2-5-1 سیستم‌هایCAD ………………………………………………………………………………………………………………. …………..16

      2-5-2 الگوریتم‌های تشخیص………………………………………………………………………………………………………… …………..17

2-6 چالش‌های استفاده ازتکنیک‌های تصویربرداری درتشخیص و درمان بیماری‌ها……………………………………………………18

2-7 آزمایشات مکمل برای رد یا تایید آبنرمال‌های پستان…………………………………………………………………………. ……………19

2-8 خلاصه فصل…………………………………………………………………………………………………………………………………………….19

فصل سوم: روش‌هاي تصويربرداري از پستان———————————————-

3-1 مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………………………………………20

3-2 اولتراسوند………………………………………………………………………………………………………………………………………………..20

3-3 تصويربرداري با تشديد مغناطيسي……………………………………………………………………………………………………………….21

3-4 داكتوگرافي……………………………………………………………………………………………………………………………………………….22

3-5 ماموگرافي………………………………………………………………………………………………………………………………………………..22

      3-5-1 تاریخچه ظهور………………………………………………………………………………………………………………………………23

      3-5-2 اصول ماموگرافی ………………………………………………………………………………………………………………………….25

      3-5-3 انواع ماموگرافی……………………………………………………………………………………………………………………………..25

               3-5-3-1 ماموگرافی دیجیتال…………………………………………………………………………………………………………..25

               3-5-3-2 ماموگرافی تشخیصی………………………………………………………………………………………………………..26

               3-5-3-3 ماموگرافی لیزری……………………………………………………………………………………………………………..27

               3-5-3-4 ماموگرافی سه بعدی…………………………………………………………………………………………………………28

              3-5-3-5 گزروماموگرافی………………………………………………………………………………………………………………..31

     3-5-4 ساختار دستگاه ماموگرافی………………………………………………………………………………………………………………..31

     3-5-5 نحوه انجام ماموگرافی………………………………………………………………………………………………………………………33

     3-5-6 موارد قابل مشاهده توسط ماموگرافی………………………………………………………………………………………………….36

     3-5-7 عوامل موثر برکیفیت تصویر……………………………………………………………………………………………………….. ……..38

     3-5-8 اصول فیزیک ماموگرافی…………………………………………………………………………………………………………………….38

     3-5-9 ماموگرافی همراه با بزرگ نمایی کانون‌های کوچک……………………………………………………………………….. …….40

     3-5-10 کنترل خودکار پرتودهیAECدر ماموگرافی………………………………………………………………………………… ……..41

     3-5-11 وسیله کمکی ماموگرافی: تی اسکن……………………………………………………………………………………………. …….41

     3-5-12 مزایا و معایب ماموگرافی………………………………………………………………………………………………………….. …….42

     3-5-13 مشکلات پیرامون ماموگرافی…………………………………………………………………………………………………….. …….42

3-6 خلاصه فصل……………………………………………………………………………………………………………………………………….. …….43

فصل چهارم: روش‌هاي تشخيص سرطان پستان———————————————-

4-1 مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ……..44

4-2 جداسازی تصویرپستان…………………………………………………………………………………………………………………………….. 45

4-3 فیلترهای بهبود کیفیت تصویر…………………………………………………………………………………………………………………… 46

      4-3-1 فیلترهای فضایی…………………………………………………………………………………………………………………………… 46

      4-3-2 فیلترهای فرکانسی……………………………………………………………………………………………………………………….. 46

4-4 تکنیک‌های جداسازی توده………………………………………………………………………………………………………………………. 47

      4-4-1 تکنیک مبتنی بر رشد ناحیه………………………………………………………………………………………………………….. 47

      4-4-2 خوشه بندی فازیC-means……………………………………………………………………………………………………….. 48

      4-4-3 تبدیل ویولت گسسته دو بعدیDWT……………………………………………………………………………………………. 50

      4-4-4 الگوریتم آب پخشان…………………………………………………………………………………………………………………….. 51

      4-4-5 الگوریتمLBG……………………………………………………………………………………………………………………………. 52

      4-4-6  منطق فازی…………………………………………………………………………………………………………………………………. 52

      4-4-7 میدان تصادفی مارکوف………………………………………………………………………………………………………………… 53

      4-4-8 ماتریس هم‌رخداد………………………………………………………………………………………………………………………… 54

      4-4-9 عملگرهای موفولوژیکال……………………………………………………………………………………………………………….. 55

      4-4-10 کلاس بندیSVM…………………………………………………………………………………………………………………….. 57

4-5 تشخیص میکروکلسیفیکیشن‌ها با استفاده از تکنیک منطق فازی………………………………………………………………….. 58

4-6 الگوریتم هوش مصنوعی برای تشخیص تومور در تصاویر ماموگرافی………………………………………………………….. 60

4-7 خلاصه فصل…………………………………………………………………………………………………………………………………………… 61

فصل پنجم: روش پیشنهادی براي تشخيص ناحيه تومور———————————–

5-1 مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 62

5-2 عملگرهای منطقی مختصاتی …………………………………………………………………………………………………………………… 62

5-3 ساختار کلی روش پیشنهادی …………………………………………………………………………………………………………………… .63

    5-3-1 برش تصویر ورودی و افزایش کانتراست جهت حذف نویزها………………………………………………………………64

               5-3-1-1 برش تصویر ورودی……………………………………………………………………………………………………….65

               5-3-1-2 افزایش کانتراست تصویر جهت حذف نویزها……………………………………………………………………66

    5-3-2 جداسازی بافت نرم از عضله پکتورال………………………………………………………………………………………………..67

               5-3-2-1 هم جهت کردن نمایه‌ها و nipple پستان درتصاویر…………………………………………………………..67

               5-3-2-2 استخراج بافت اصلی پستان……………………………………………………………………………………………..68

    5-3-3 استخراج تومور احتمالی…………………………………………………………………………………………………………………..70

    5-3-4 برسی ویژگی‌ها و شناسایی تومور…………………………………………………………………………………………………….72

               5-3-4-1 شناسایی و محاصره اجسام شبه تومور در تصویر بافت پستان……………………………………………..72

               5-3-4-2 الگوریتم پیشنهادی موفولوژیکی شناسایی ویژگی اول………………………………………………………..73

               5-3-4-3 الگوریتم پیشنهادی  موفولوژیکیشناسایی ویژگی دوم…………………………………………………………74

                5-3-4-4 ترکیب دو الگوریتم شناسایی ویژگی موفولوژیکی تشخیص صحیح تومور………………………….75

        5-3-5 لبه‌یابی  تومور و مشخص کردن محدوده فعالیت…………………………………………………………………………..76

  5-3-6 مشخص شدن تومور و ناحیه فعالیت آن در بافت پستان……………………………………………………………………….77

5-4 نمایش مراحل شناسایی تومور در دو نمونه تصویر ماموگرافی از طریق روش پیشنهادی ……………………………….. 78

5-5 خلاصه فصل…………………………………………………………………………………………………………………………………………… 84

فصل ششم: ارزیابی روش پیشنهادی————————————————-

6-1 مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 85

6-2 تعيين درستي و اعتبار……………………………………………………………………………………………………………………………… 85

6-3 محاسبه كارايي روش……………………………………………………………………………………………………………………………….. 95

6-4 مقايسه تكنيك پيشنهادي با ساير تكنيك‌هاي پردازشي ………………………………………………………………………………….96

فصل هفتم: نتیجه گیری————————————————————–

فهرست منابع فارسی……………………………………………………………………………………………………………………………………… 99

فهرست منابع انگلیسی………………………………………………………………………………………………………………………………….. 101

واژه نامه انگلیسی به فارسی…………………………………………………………………………………………………………105

واژه نامه فارسی به انگلیسی………………………………………………………………………………………………………………….106

اصطلاحات اختصاری…………………………………………………………………………………………………………………………107

 

 

 

 

 

 

 

فهرست جدول­ها

جدول (2-1): مقایسه تفاوت در ریخت توده های خوش خیم و بدخیم………………………………………………………………. 13

جدول (5-1): مراحل شناسایی تومور با استفاده از تکنیک‌های پیشنهادی……………………………………………………………. 79

جدول (5-2): اعمال روش پیشنهادی در تصویر نمونه یک با استناد به جدول5-1……………………………………………….. 80

جدول (5-1): اعمال روش پیشنهادی در تصویر نمونه دو با استناد به جدول5-1…………………………………………………. 82

جدول(6-1): تصاویر بافت پستان دارای تومور با دریافت نمره کامل ارزیابی پزشک…………………………………………….. 86

جدول(6-2):تصاویربافت پستان نرمال وبدون تومور سرطانی با دریافت نمره کامل ارزیابی پزشک………………………… 87

جدول(6-3):تصاویر تومور در بافت پستان با دریافت نمرات متغیر ارزیابی توسط پزشک…………………………………….. 90

جدول(6-4)تصاویربافت پستان با عدم تشخیص صحیح و خلاف نظر پزشک……………………………………………………… 92

جدول(6-5): تصاویرخارج از محدوده……………………………………………………………………………………………………………… 94

جدول(6-6):مقايسه تكنيك‌هاي پردازشي موجود با تكنيك پيشنهادي……………………………………………………………………97

فهرست نمودار­­ها

نمودار(5-1) : نمودار شمای ساختار کلی مدل پیشنهادی…………………………………………………………………………………… 64

نمودار(5-2) : بدست آوردن نمایه‌های تصویر با اعمال تکنیکVPPوHPPروی تصویر برش خورده………………………. 66

نمودار(5-3) : اعمال تکنیک چرخش تصویر……………………………………………………………………………………………………. 68

نمودار(5-4) : بدست آوردن نمایه افقی و عمودی تصویر برای تمایز اجسام در تصویر………………………………………… 72

 

 

فهرست شکل­ها

شکل(2-1) : توده خوش خیم در برابر بدخیم………………………………………………………………………………………………….. 10

شکل(2-2): مراحل رشد توده در بافت پستان …………………………………………………………………………………………………. 11

شکل(2-3): آناتومی جانبی از پستان………………………………………………………………………………………………………………… 12

شکل (2-4) : سه توده باشکل و لبه های مختلف………………………………………………………………………………………………. 12

شکل(2-5): حاشه های متفاوت از وجود توده در پستان……………………………………………………………………………………. 13

شکل(2-6): آشکارسازی رگه های کلسیفیکیشن……………………………………………………………………………………………….. 14

شکل (2-7): ساختار مورفولوژیکی کلسیفیکیشن ها………………………………………………………………………………………….. 14

شکل (2-8): بلوک دیاگرام سیستم تشخیصCAD …………………………………………………………………………………………. 16

شکل (2-9): مراحل اصلی الگوریتم های تشخیص در سیستمCAD…………………………………………………………………. 18

شکل (3-1): تصویر سونوگرافی از پستان…………………………………………………………………………………………………………. 21

شکل (3-2): دستگاه ماموگرافی………………………………………………………………………………………………………………………. 23

شکل (3-3) : جهت تابش پرتودر دستگاه ماموگرافی………………………………………………………………………………………… 32

شکل(3-4): نمایش زوایای مختلف ماموگرافیMLOوCC…………………………………………………………………………………. 36

شکل(4-1): اجرای الگوریتم آستانه والگوریتم رشدفضا…………………………………………………………………………………….. 45

شکل(4-2):اجرای الگوریتم ترکیبی تاجداشدن کامل ماهیچه پستان…………………………………………………………………….. 45

شکل(4-3): تصاویرفیلترشده باماسک3*3……………………………………………………………………………………………………….. 46

شکل (4-4): اعمال فیلترهای بالاگذر بر روی تصویر…………………………………………………………………………………………. 47

شکل (4-5): تصویرقطعه بندی شده باالگوریتم رشدیک ناحیه واعمال لبه یابCanny………………………………………… 48

شکل (4-6): نتایج تکرار الگوریتم FCM………………………………………………………………………………………………………… 49

شکل (4-7): نتایج جداسازی با استفاده از فیلترتبدیل ویولت گسسته………………………………………………………………….. 50

شکل (4-8): نتایج جداسازی توده و میکروکلسیفیکیشن ها با استفاده از تبدیل ویولت…………………………………………. 51

شکل(4-9):جداسازی براساسDWT……………………………………………………………………………………………………………… 51

شکل (4-10): نتایج با استفاده از الگوریتم آب پخشان………………………………………………………………………………………. 51

شکل (4-11): هشت تصویر با استفاده ازیک کدبردار………………………………………………………………………………………… 52

شکل (4-12): نتایج با استفاده الگوریتمLBG………………………………………………………………………………………………….. 52

شکل (4-13): جداسازی براساس الگوریتم میدان تصادفی مارکوف……………………………………………………………………. 54

شکل (4-14): جداسازی ئهایی……………………………………………………………………………………………………………………….. 54

شکل (4-15): اعمال عملگرهای موفولوژیکال بر روی تصویر…………………………………………………………………………….. 55

شکل (4-16): اعمال عملگرهای سایش وانبساط روی تصویراصلی…………………………………………………………………….. 56

شکل (4-17): نتایج موفولوژیکال…………………………………………………………………………………………………………………….. 57

شکل (4-18): بلوک دیاگرام نهایی جداسازی براساس  SVM………………………………………………………………………….. 57

شکل (4-19): معرفی شماتیک الگوریتم  SVM………………………………………………………………………………………………. 58

شکل (4-20): نتایج جداسازی توده ومیکروکلسیفیکیشن هابعد ازحذف بافت های اضافی…………………………………… 59

شکل (4-21): نتایج جداسازی توده و میکروکلسیفیکیشن ها……………………………………………………………………………… 59

شکل (4-22): نتایج نهایی با استفاده ازDWT والگوریتم هوش مصنوعی…………………………………………………………… 60

شکل(5-1): تصویر ماموگرافی ورودی اولیه……………………………………………………………………………………………………… 65

شکل(5-2): تکنیک افزایش وضوح تصویر……………………………………………………………………………………………………….. 67

شکل(5-3): اعمال تکنیک افزایش ضریب روشنایی و کیفیت تصویر…………………………………………………………………… 67

شکل(5-4): تصویر باینری شدهBW1 با آستانه گذاری پایین و اعمال تکنیک لبه پایین رونده………………………………… 69

شکل(5-5): تصویر باینری شدهBW2 با آستانه گذاری بالا و اعمال تکنیک لبه پایین رونده…………………………………… 69

شکل(5-6): مراحل جداسازی عضله پکتورال از بافت پستان……………………………………………………………………………… 69

شکل(5-7): شمای کلی تکنیک پیشنهادی استخراج تومور احتمالی…………………………………………………………………….. 70

شکل(5-8): مراحل حذف نویزها از تصویر اول با وضوح پایین………………………………………………………………………….. 71

شکل(5-9): اعمال فیلتر بالاگذر و باینری کردن تصویر دوم با وضوح پایین…………………………………………………………. 71

شکل(5-10): بدست آوردن تومور احتمالی………………………………………………………………………………………………………. 72

شکل(5-11): اعمال تکنیک شناسایی جسم و محاصره آن در تصویر…………………………………………………………………… 73

شکل(5-12): شمای تمایز رگ از تومور با روش پیشنهادی اول………………………………………………………………………….. 74

شکل(5-13): شمای تمایز رگ از تومور با روش پیشنهادی دوم………………………………………………………………………….. 74

شکل(5-14): شناسایی صحیح تومور موجود در تصویر نمونه……………………………………………………………………………. 75

شکل(5-15): اعمال لبه یاب، احاطه خط سفید لبه تومور…………………………………………………………………………………… 76

شکل(5-16): نمایش تومور به صورت باینری با لبه مشخص……………………………………………………………………………… 76

شکل(5-17): جایگزینی مقدار واقعی پیکسل های ناحیه تومور………………………………………………………………………….. 77

شکل(5-18): اعمال تکنیک ماتریس سه بعدی رنگی برای نمایان شدن لبه تومور در تصویر…………………………………. 78

شکل(5-19): شناسایی صحیح تومور سرطانی توسط تکنیک های پیشنهادی………………………………………………………… 78

شکل (6-1): شمای محاسبه کارایی روش پیشنهادی………………………………………………………………………………………….. 96