vol. 4 5/2015 Inżynier i Fizyk Medyczny
258
artykuł
\
article
obrazowanie medyczne
\
medical imaging
technicznymi. Założenie tym bardziej wydaje się słuszne przy
coraz większej automatyzacji i wykorzystaniu algorytmów syn-
tezy obrazów do zbudowania ostatecznego obrazu medyczne-
go. Jednak zadanie syntezy obrazu z obrazów medycznych jest
związane z kilkoma problemami technicznymi. Wynikają one np.
z ograniczeń trybu obrazowania, charakteru problemu klinicz-
nego, kosztów technologii, a nawet „zaufania” lekarzy do stoso-
wanej techniki obrazowania.
Metody fuzji obrazów medycznych
Na rysunku 3 przedstawiono schematycznie dwa etapy zwią-
zane z metodami syntezy obrazów medycznych: rejestracja
obrazu i połączenie istotnych cech zarejestrowanych obrazów.
Rejestracja obrazów wymaga skorygowania przestrzennego
odwzorowania pomiędzy różnymi zestawami danych obrazo-
wych, co często wiąże się z kompensacją zmienności wynikającej
ze zmiany skali, obrotów i translacji. Proces rejestracji obrazów
komplikuje się z powodu obecności szumu międzyobrazowego,
utraty cech i odstępstw w obrazach. Z drugiej strony, funkcje
w diagnostyce mózgu. Metoda działa w oparciu o filtry i pi-
ramidy morfologiczne.
2.
Metoda poznawcza – stosowana w badaniach MRI, TK, PET,
USG, MM do segmentacji, diagnozy mikrozwapnień, klasy-
fikacji tkanek, klasyfikacji fuzji, diagnostyki guzów piersi,
konturowania, rozpoznania anatomicznych obrazów mó-
zgu i przeglądu obrazówmedycznych. Metoda wykorzystu-
je poznawcze systemy uczące i systemy eksperckie.
3.
Metoda falki – stosowana w badaniach TK, PET, MRI, MM,
MRA, fMRI, SPECT, USG do pseudokolorowania, poprawy
rozdzielczości, diagnostyki medycznej, określenia cech po-
ziomów obrazów do fuzji, segmentacji, planowania konfor-
malnej radioterapii 3D i kolorowania prezentacji obrazów.
Metoda bazuje na transformacji falkowej, analizie wielo-
rozdzielczościowej, dyskretnej transformacji falki (DWT),
stacjonarnej transformacji falki (SWT), Dual-Tree DWT,
wzrastającej transformacji falki (LWT), sparowanej wielo-
falkowej transformacji (MWTC).
4.
Sztuczne sieci neuronowe – stosowane w badaniach TK,
PET, MRI, MM, MRA, fMRI, SPET i USG do generowania
cech, klasyfikacji, fuzji, diagnozy mikrozwapnień, wykry-
wania nowotworów piersi i diagnostyki medycznej. Meto-
da bazuje na sieciach neuronowych, klastrowych sieciach
neuronowych, rozproszonych sieciach neuronowych, fal-
kowych sieciach neuronowych.
Metody morfologiczne
Koncepcja operatorów metod morfologicznych znajduje swoje
zastosowanie od dawna w praktyce diagnostycznej do wykrywa-
nia przestrzennie istotnych informacji z obrazów medycznych.
Morfologiczne metody filtrowania, wykorzystywane do fuzji
obrazów medycznych, są przede wszystkim stosowane w bada-
niach TK i MRI, np. w diagnozowaniu mózgowia. Dobór operato-
rów morfologicznych zależy w dużej mierze od struktury, która
definiuje operacje otwarcia i zamknięcia. Obliczana sekwencja
wyników operacyjnych wykrywa specyficzne cechy skalowania,
które są stosowane w fuzji obrazu. Niedokładności wykrywania
tych cech są wysokie, gdy obrazy są podatne na błędy szumu
i wykrywania. Do realizacji fuzji danych wykorzystywane są takie
operatory, jak: uśrednianie, wieże morfologiczne, transformacje
K-L i piramidy morfologiczne. Metody te są bardzo wrażliwe na
zmienność między obrazami, wynikającą z odstępstw między
nimi, szumu, wielkości i kształtu cech obrazu.
FUZJA OBRAZÓW MEDYCZNYCH
MODALNOŚCI OBRAZOWANIA
MEDYCZNEGO:
TK, MRI, PET, SPECT, USG, MM,
badania fluoroskopowe,
badania mikroskopowe,
badania molekularne
ALGORYTMY FUZJI OBRAZÓW
MEDYCZNYCH:
morfologiczne, w oparciu o
wiedzę ekspercką, algorytm
falki, sieci neuronowe, logiki
rozmyte, PCA, ICA, SVM,
transformacje
ORGANY:
mózg, pierś, płuco, wątroba,
prostata, szpik kostny, jama
brzuszna, jajniki, głowa i szyja,
odbyt, odbytnica, jama ustna
Rys. 2
Fuzja obrazów medycznych – obszary zastosowań i algorytmy
Źródło: Opracowanie własne na podstawie [2].
OBRAZ/OBRAZY
WEJŚCIOWE
CECHY PROCESU
CECHY
EKSTRAKCJI
probabilistyczna i rozmyta logika,
algorytmy poznawcze, sieci
neuronowe, filtrowanie
morfologiczne, filtrowanie falkowe,
analiza transformacji i komponentów
REJESTRACJA
OBRAZU
AGREGACJA
FUZJA
FUZJA
OBRAZU
operatory uśredniające, rozmyte
funkcje czynnikowe, transformacje
falkowe, operatory morfologiczne,
sieci neuronowe, trójwymiarowe
metody redukcji
OBRAZ/OBRAZY
PO FUZJI
Rys. 3
Etapy fuzji obrazów medycznych
Źródło: Opracowanie własne na podstawie [2].
fuzji identyfikują i wybierają cechy
obrazów z uwagi na ich znaczenie dla
określonego celu oceny klinicznej.
Główne metody fuzji obrazu me-
dycznego oraz zasady przyjęcia metod
i zastosowanie w medycznych bada-
niach obrazowych:
1.
Metoda morfologiczna – stoso-
wana w przypadku badań TK i MRI
