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

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده درج نمی گردد

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

مطالعه 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. پس بخشبندی خودکار بطن راست و چپ ضروری به نظر میرسد. در این طرح یک روش خودکار جدید بر اساس ترکیب روش ﺑﻬﻴﻨﻪﺳﺎزي دﺳﺘﻪ ذرات( PSO) و پیمایش تصادفی بهبود یافته ارائه شده می باشد. 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 گردد.

شما می توانید مطالب مشابه این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید                     

برای مطالعه 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 نظاره نمودیم.

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

فهرست مطالب

عنوان     صفحه

فصل اول: مقدمه
1-1- کلیات    2
1-2- قلب بشر    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 پژوهش
2-1-مقدمه    18
2-2- روش های بخش بندی تصاویر ام ار آی قلبی    18
2-2-1- روش بخشبندی خودکار    20
2-2-2- روش های نیمه خودکار    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- اختصار 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: مطالعه 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- مطالعه 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 بهره گیری شده در این پژوهش
(بانک دادهای MICCAI) ب) مشخصات نمونههای بهره گیری شده در این پژوهش
(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 . بهره گیری از کانتورهای فعال برای بخش بندی بطن چپ قلب
در تصاویر MRI کانتور ابتدایی با رنگ سیاه مشخص شده می باشد.    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 بهره گیری 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. طریقه 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 آغاز
به نقطه برچسب گذاری شده xi برسد کافی می باشد مسیله مدار الکتریکی
معادل با مسیله ترکیبی دیریکله را حل نمود.    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

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را در شماره بندی انتهای صفحه بخوانید              

شکل 3-7. مطالعه 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 می باشد.
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 می باشد. 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 بشر می باشد. عملکرد مناسب قلب برای جلوگیری از بیماریهای قلبی عروقی ضروری می باشد. نداشتن ورزش، کم تحرکی، استرس، رژیم غذایی نامناسب و عوامل ژنتیکی همه در ایجاد و افزایش اختلالات قلبی عروقی تأثیر 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 می باشد.
وضوح بالای تصویر اصلیترین امتیاز MRI میباشد که توانایی به تصویرکشیدن بافتهای نرم بدن را دارا می باشد. پس MRI برای تصویربرداری از قلب، مغز، عضلات و تومورها بسیار مناسب می باشد. تصویربرداری چند وجهی یکی دیگر از ویژگیهای MRI میباشد که قادر به گرفتن تصاویر مقطعی بر روی هر سطح، بدون تغییر دادن موقعیت بیمار می باشد. همچنین به این دلیل کهMRI  از پرتوهای الکترومغناطیسی RF)) بهره گیری می ‌کند 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 دادهها را تولید می ‌کند. تجزیه تحلیل این دادهها به وسیله رادیولوژیست یا پزشک کار وقتگیری می باشد. همچنین تفسیر آنها به تشخیص پزشک متکی می باشد و پس میتواند مستعد خطا باشد. پس بهره گیری از کامپیوتر و روشهای پردازش تصویر به عنوان راه حلی برای حل این معضلات مطرح شده می باشد. در چند دهه اخیر واکاوی تصاویر قلبی، خصوصا بخشبندی تصاویر قلبی موضوع بسیاری از مطالعات بوده می باشد. 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 اقدام جراحی مورد بهره گیری قرار میگیرند، به عنوان یک پیشنیاز محسوب میشود.
بخشبندی تصاویر قلبی عبارت می باشد 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 می باشد 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 می باشد، ناحیه u1 متناظر با شی مورد نظر (پیش زمینه) و ناحیه u2 پس زمینه تصویر میباشد.

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

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

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

اما در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

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

موجود می باشد

تعداد صفحه :66

Categories: مهندسی برق

Tagged as: , , , , , , , , ,