تعيين تغيير اندازه ي ندول ريوي در تصاوير متوالي سي تي

طبق آمارهاي سازمان بهداشت جهاني، سرطان ريه يكي از كشنده ترين انواع بيماري ها در جهان است و در صورتيكه در زمان مناسب آشكارسازي شود، ميتواند تا حد زيادي درمانپذير باشد. روش هاي زيادي تاكنون براي تشخيص به موقع اين بيماري از سيستم هاي آشكارسازي به كمك كامپيوتر كمك گرفته اند. هدف اصلي ما نيز در اين پژوهش، ارائه ي يك ساختار جديد براي آشكارسازي خودكار ندول هاي ريوي در تصاوير سي تي با استفاده از سيستم آشكارسازي به كمك كامپيوتر و سپس بررسي ميزان كاهش يا افزايش اندازه ي اين ندول ها طي بازه هاي زماني مختلف مي باشد. در نخستين مرحله، ابتدا تمامي لايه هاي تصوير سي تي از يك مرحله ي پيش پردازش مبتني بر معادلات مشتقات جزئي عبور خواهند كرد تا در نهايت لايه هايي هموارشده كه از نويز كمتري نيز برخوردار هستند جهت تشكيل بخش هايي همگون تر، به دست آيند. پس از آن، نواحي مطلوب يا همان ريه ي چپ و راست، در يك مرحله ي مبتني بر پردازش هاي ريخت شناسي استخراج و سپس به الگوريتم بخش بندي موسوم به ادغام آماري نواحي وارد مي گردند تا بخش هاي مختلف آن از هم جداسازي شوند. در نتيجه، به تعداد كل لايه هاي تصوير سي‎تي اصلي، تصاوير بخش بندي شده يا به اصطلاح نقشه بخش ها را خواهيم داشت. سپس به بخش هاي موجود در لايه هاي مجاور يكديگر، در صورتي كه داراي هم پوشاني بيشتر از يك حد آستانه ي از پيش تعيين شده باشند، برچسب هاي يكسان تخصيص داده مي شود. مرزهاي موجود در بخش هاي مستقر در لايه هاي مجاور با برچسب يكسان، به يكديگر متصل شده و به اين طريق، شيءهاي سه بعدي به عنوان كانديد ندول به دست خواهند آمد. از تمامي اين اشياء، 4ويژگي طيفي، يك ويژگي ريخت شناسي و يك ويژگي بافتي استخراج شده و به صورت يك بردار ويژگي به يك طبقه بند دوكلاسه ي مبتني بر ماشين بردار پشتيبان با هسته ي چندجمله اي كه از پيش آموزش ديده است، وارد مي شوند. نتيجه ي اين طبقه بندي، ندول ها و اندازه ي آن ها را مشخص مي كند. در مرحله ي بعدي، اندازه ي اين ندول ها طي بازه هاي زماني مختلف ارزيابي شده و با نتايج راديولوژيست ها مقايسه مي گردد. روش پيشنهادي در اين رساله بر روي مجموعه هاي متعددي از تصاوير سي تي ريه برگرفته از پايگاه هاي داده ي معتبر و بين المللي، پياده سازي شده اند. در آخر، نتايج به دست آمده، به كمك 5معيار كمي تجزيه و تحليل گرديده و با نتايج به‎دست آمده از بسياري روش هاي ديگر موجود در اين زمينه مقايسه شده اند. مهم ترين اين معيارها براي مقايسه با ساير روش ها، معيار دقت تشخيص ندول، نمره ي F و همچنين سطح زير منحني مشخصه ي عملكرد سيستم مي باشد كه روش پيشنهادي ما با استفاده از 800تصوير پايگاه داده ي LIDC-IDRI، بيشترين مقدار اين معيارهاي كمي را در مقايسه با ساير روش هاي رقبا دارد. اين مقادير به ترتيب برابرند با 8/97 درصد، 982/0 و 991/0. مقايسه ها نشان مي دهد كه روش پيشنهادي داراي عملكرد بهتري در آشكارسازي و استخراج ندول هاي ريوي مي باشد. اما از آنجائيكه روش هاي ديگر به مدت زمان مراحل پردازش خود اشاره اي نكرده اند، معيار زمان روش ما در اين پژوهش با ساير روش ها مقايسه نشده است. همچنين معيارهاي فوق، به ترتيب براي 50تصوير سي تي از پايگاه داده ي ELCAP برابر با 95 درصد، 934/0 و 978/0 مي باشد كه مقادير قابل توجهي هستند اما با روش هاي ديگر به دليل عدم انطباق و تشابه داده ها، مقايسه نشده اند. نكته ي قابل توجه روش ما نسبت به ساير روش هاي رقيب اين است كه در حد امكان از تنظيم دستي پارامترهاي مختلف به¬كاررفته در روش پيشنهادي خودداري و تلاش شده كه تمامي پارامترها يا به صورت ثابت و ازپيش تعيين شده تعريف گردند و يا بسته به مشخصه هاي هر تصوير سي تي به صورت تطبيقي و خودكار به دست آيند. واژه‌هاي كليدي: ندول ريوي، آشكارسازي به كمك كامپيوتر، تصاوير سي تي، الگوريتم مبتني بر معادلات مشتقات جزئي غيرخطي، ادغام آماري نواحي.

193307

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر محمدرضا دليري

بيوالكتريك

دكتر احمد آيت اللهي