دانلود :جداسازی پروجکشن­های پروتز و ایمپلنت­های بافت در تصاویر ساینوگرام سی تی اسکن اسپایرال با استفاده از روش­های کانتور فعال

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                     صفحه

1- فصل اول: مقدمه                                                                                                   1

1-1- مقدمه                                                                                      2

1-2-  Filtered Back Projection (FBP) و آرتیفکت­ها در سی تی                        4

1-2-1- سخت شدن پرتوها                                                                  6

1-2-2- کمبود فوتون                                                                        7

1-2-3- پراکندگی                                                                            7

1-2-4- اثر حجم نسبی                                                                      7

1-3- اهداف کلی این پایان نامه                                                                8

2- فصل دوم: مبانی نظری تحقیق                                                                             9

2-1- تاریخچه سی تی اسکن                                                                 10

2-2- اجزای اصلی تشکیل دهنده دستگاه سی تی اسکن                                  11

2-3- نسل­های مختلف دستگاه سی تی اسکن تا به امروز                                  14

2-3-1-  نسل اول                                                                          15

2-3-2-  نسل دوم                                                                          16

2-3-3-  نسل سوم                                                                         17

2-3-4-  نسل چهارم                                                                       17

2-3-5-  نسل پنجم، سی­تی اسکنهای EBCT                                          18

2-3-6-  نسل ششم، سی تی اسکن­های مارپیچ (اسپایرال یا هلیکال)                 19

2-3-7-  نسل هفتم، سی تی اسکنهای مالتی اسلایس                                 20

2-4- الگوریتم­های بازسازی تصویر                                                            21

2-4-1- ساینوگرام                                                                          23

2-4-2-  الگوریتم ART                                                                   27

2-4-3-  الگوریتم Back Projection Fourier Slice                                    28

2-4-4-  الگوریتم Filtered Back Projection Fourier Slice                         32

2-5- بازسازی تصویر در حالت پرتو بادبزنی شکل                                           34

2-5-1- بازسازی تصویر در حالت پرتو بادبزنی با زاویه­های مساوی                     35

2-5-2- بازسازی تصویر در حالت پرتو بادبزنی با فضاهای پوششی مساوی             38

2-6- بازسازی تصویر در سی­تی­های نسل اسپایرال                                          38

2-7- کانتورهای فعال                                                                          40

2-7-1- مدل­های اکتیو کانتور پارامتریک                                                 41

2-7-2- مدل­های کانتور فعال هندسی                                                    53

2-8- تبدیل هاف                                                                               62

3- فصل سوم: مروری بر تحقیقات انجام شده                                                        68

4- فصل چهارم: روش تحقیق                                                                                 75

4-1- مقدمه                                                                                     76

4-2- روش تصویر برداری مارپیچ و مقایسه آن با اسکنر معمولی                          77

4-3- تشکیل ساینوگرام                                                                       78

4-4- الگوریتم مطرح شده                                                                    79

4-4-1- مدل کانتور فعال                                                                  80

4-4-2- الگوریتم بر پایه تبدیل هاف                                                      84

4-4-3- الگوریتم پس از پردازش                                                          86

4-5- نتیجه گیری                                                                              86

5- فصل پنجم: نتایج                                                                                             88

5-1- اعمال الگوریتم پیشنهادی بر داده­های واقعی و مقایسه به صورت شهودی         89

5-2- اعمال الگوریتم پیشنهادی بر مولاژ و مقایسه به صورت کمی                        90

5-2-1- میانگین و واریانس سطح خاکستری                                            92

5-2-2- میانگین مربع خطاها                                                              93

5-2-3- نسبت ماکزیمم سیگنال به نویز                                                  93

5-2-4- پارامتر Q                                                                          94

5-3- مقایسه الگوریتم مطرح شده با روش جداسازی با حد آستانه و تبدیل هاف      119

5-4- نتیجه گیری                                                                            122

مراجع                                                                                                                   123

فهرست شکل­ها

عنوان                                                                                                     صفحه

شکل 1-1: رادیولوژی معمولی.                                                                                             3

شکل 1-2: سی تی اسکن از یک بیمار با یک پروتز لگن.                                                              5

شکل 1-3: تصاویر سی تی از جمجمه که شامل مواد پرکننده دندان میباشد [3]                                 6

شکل 2-1: ایده پرتونگاری گابریل فرانک.                                                                              11

شکل 2-2: دستگاه ثبت ساینوگرام ساخته شده توسط اولدندورف [1].                                           12

شکل 2-3: ساختار تشکیل دهنده لامپ اشعه ایکس [1].                                                           12

شکل 2-4: دتکتورهای گاز زنون.                                                                                        14

شکل 2-5: قسمت­های اصلی تشکیل دهنده دستگاه سی تی اسکن معمولی و نحوه ارتباط آن­ها [1].        15

شکل 2-6: هندسه سی تی اسکن نسل اول [1].                                                                      16

شکل 2-7: هندسه سی تی اسکن نسل دوم.                                                                           18

شکل 2-8: هندسه سی تی اسکن نسل سوم [1].                                                                     18

شکل 2-9: هندسه سی تی اسکن نسل چهارم.                                                                        20

شکل 2-10: نحوه عملکرد EBCT به صورت شماتیک [1].                                                         21

شکل 2-11: سی تی اسکن اسپایرال.                                                                                   21

شکل 2-12: چگونگی تضعیف پرتو ایکس در اجسام.                                                                 22

شکل 2-13: نمونه­ای از بدست آوردن ضرایب تضعیف سطح مقطعی که از 4 پیکسل تشکیل شده است.    24

شکل 2-14: مثالی از نگاشت بین فضای جسم و فضای ساینوگرام [1].                                           25

شکل 2-15: نمونه­ای از سطح مقطع و ساینوگرام مربوطه برای پرتوهای موازی.                                  25

شکل 2-16: هندسه پرتو بادبزنی شکل [7].                                                                           26

شکل 2-17: نمونهای از سطح مقطع و ساینوگرام مربوطه برای پرتوهای بادبزنی.                                27

شکل 2-18: نحوه عملکرد الگوریتم ART.                                                                             29

شکل 2-19: تئوری Fourier Slice.                                                                                      29

شکل 2-20: نحوه قرار گیری دستگاه مختصات   در پروجکشنی با زاویه  [1].                            30

شکل 2-21: تراکم نمونه­ها در صفحه .                                                                            32

شکل 2-22: پرتو بادبزنی شکل.                                                                                         35

شکل 2-23: هندسه پرتو بادبزنی با زاویه­های مساوی [1].                                                          36

شکل 2-24: هندسه پرتو بادبزنی با فضای پوشش مساوی [1].                                                    39

شکل 2-25: چگونگی قرار گیری اسکن­ها در نسل اسپایرال [1].                                                   39

شکل 2-26: قرار گیری صفحه بازسازی بین دو صفحه با زاویه  [1].                                         40

شکل 2-27: نمونه­ای از مدل کانتور فعال با نیروی پتانسیل گوسی.                                               45

شکل 2-28: مثالی از نیروی فشار در کانتور فعال.                                                                    48

شکل 2-30: اعمال میدان جریان برداری گرادیان به کانتور فعال.                                                 50

شکل 2-31. نمونه­ای از نیروی تعاملی.                                                                                 53

شکل 2-32: نمونه­ای از تعبیه یک منحنی به عنوان یک level-set.                                               56

شکل 2-33. نمونهای از تعبیهی یک منحنی به عنوان level-set zero.                                            58

شکل 2-34: استخراج کانتور کیست از تصویر اولتراسوند از طریق ترکیب چند level-set اولیه [4].          60

شکل 2-35: جداسازی مغز با استفاده از تنها ترم دوم رابطه (2-31).                                              61

شکل 2-36: تبدیل خط از فضای x-y به نقطه در فضای m-c [6].                                               64

شکل 2-37: تبدیل نقطه در فضای x-y به خط در فضای m-c [6].                                             64

شکل 2-38: تبدیل چند نقطه در فضای x-y به چند خط در فضای m-c [6].                                 65

شکل 2-39: استفاده از نرمال و زاویه نرمال در تبدیل هاف [6].                                                    66

شکل 2-40: ساخت انباشتگر درتبدیل هاف [6].                                                                     67

شکل 3-1: روش مطرح شده توسط لیو و همکاران.                                                                   70

شکل 3-2: روش مطرح شده توسط دکتر یزدی و همکاران [16].                                                  72

شکل 3-3: روش مطرح شده توسط دکتر یزدی و همکاران [17].                                                  73

شکل 3-4: روش مطرح شده توسط  Hui Xue                                                                         73

شکل 3-5: روش مطرح شده توسط وتر [20].                                                                         74

شکل 4-1: جداسازی نواحی فلزی در ساینوگرام مطابق مدلهای کانتور فعال هندسی.                          81

شکل 4-2: جداسازی بافت­های فلزی در ساینوگرام با مدل کانتور فعال در [24].                               83

شکل 4-3: نمونه­ای از فضای انباشتگر.                                                                                  85

شکل 4-4. اعمال تبدیل هاف طراحی شده به نواحی در شکل «4-2-ب و د».                                  87

شکل 4-5: اعمال روش پس از پردازش.                                                                                87

شکل 5-1: اعمال روش LBF بر دادههای ساینوگرام.                                                                 91

شکل 5-2: بازسازی تصاویر از ساینوگرام بهبود یافته پس از جداسازی با روش فقط LBF.                     92

شکل 5-3: اعمال الگوریتم بر روی ساینوگرامی با نواحی فلزی ناشی از وجود پروتز در بیمار.                  96

شکل 5-4: اعمال الگوریتم مطرح شده بر داده­های ساینوگرام مربوط به بیمار با مواد پرکننده دندان         97

شکل 5-5: نتایج بازسازی تصاویر از ساینوگرام بهبود یافته با روش مطرح شده، به همراه نتایج بازسازی تصاویر از ساینوگرام اصلی بیمار با مواد پرکننده دندان.                                                                                                              99

شکل 5-6: اعمال الگوریتم مطرح شده بر دادههای ساینوگرام مربوط به بیمار با پروتز لگن.                 103

شکل 5-7: نتایج بازسازی تصاویر از ساینوگرام بهبود یافته با روش مطرح شده، به همراه نتایج بازسازی تصاویر از ساینوگرام اصلی بیمار با پروتز لگن.                                                                                                                        104

شکل 5-8: مولاژی از جمجمه.                                                                                         106

شکل 5-9: تعریف منطقه مورد نظر برای محاسبه پارامتر خطا.                                                    106

شکل 5-10: نتایج بازسازی تصاویر از ساینوگرام بهبود یافته با روش مطرح شده، به همراه نتایج بازسازی تصاویر از ساینوگرام مربوط به مولاژ با و بدون فلزات.                                                                                                               107

شکل 5-11: نتایج بازسازی تصاویر از ساینوگرام بهبود یافته با روش مطرح شده، به همراه نتایج بازسازی تصاویر از ساینوگرام مربوط به مولاژ با و بدون فلزات.                                                                                                               109

شکل 5-12: نتایج بازسازی تصاویر از ساینوگرام بهبود یافته با روش مطرح شده، به همراه نتایج بازسازی تصاویر از ساینوگرام مربوط به مولاژ با و بدون فلزات.                                                                                                               111

شکل 5-13: نتایج بازسازی تصاویر از ساینوگرام بهبود یافته با روش مطرح شده، به همراه نتایج بازسازی تصاویر از ساینوگرام مربوط به مولاژ با و بدون فلزات.                                                                                                               113

شکل 5-14: نتایج بازسازی تصاویر از ساینوگرام بهبود یافته با روش مطرح شده، به همراه نتایج بازسازی تصاویر از ساینوگرام مربوط به مولاژ با و بدون فلزات.                                                                                                               115

شکل 5-15: نتایج بازسازی تصاویر از ساینوگرام بهبود یافته با روش مطرح شده، به همراه نتایج بازسازی تصاویر از ساینوگرام مربوط به مولاژ با و بدون فلزات.                                                                                                               117

شکل 5-16: مقایسه الگوریتم اصلی با روش جداسازی با حد آستانه و تبدیل هاف                            120

فهرست جدول­ها

عنوان                                                                                                     صفحه

جدول 5-1: مقایسه تصاویر بدون اعوجاج، دارای اعوجاج و بهبود یافته شکل 5-10. 108

جدول 5-2: مقایسه تصاویر بدون اعوجاج، دارای اعوجاج و بهبود یافته شکل 5-11. 110

جدول 5-3: مقایسه تصاویر بدون اعوجاج، دارای اعوجاج و بهبود یافته مربوط به شکل 5-12. 112

جدول 5-4: مقایسه تصاویر بدون اعوجاج، دارای اعوجاج و بهبود یافته شکل 5-13. 114

جدول 5-5: مقایسه تصاویر بدون اعوجاج، دارای اعوجاج و بهبود یافته مربوط به شکل 5-14. 116

جدول 5-6: مقایسه تصاویر بدون اعوجاج، دارای اعوجاج و بهبود یافته مربوط به شکل 5-15. 118