ناحیه بندی جمجمه از تصاویر mr نوزادان با استفاده از اطلاعات تصاویر ct

ارائه مدلی نزدیک به واقعیت برای سر نوزادان در کاربردهای متعددی نظیر مکانیابی منبع سیگنالهای الکتروانسفالوگرافی (eeg) و مگنتوانسفالوگرافی (meg)، بازسازی تصویر در روشهای مقطعنگاری امپدانس الکتریکی (eit) و مقطعنگاری نوری، طیف سنجی مادون قرمز نزدیک (nirs)، مطالعه ارتباط بین جمجمه و صورت جهت بازسازی جمجمهای – صورتی و مطالعه رشد و نمو جهت کنترل بیماریها قابل استفاده میباشد. یک مدل ساده از سر شامل پوست، جمجمه و مغز (ماده سفید، ماده خاکستری و مایع مغزی – نخاعی) میباشد. برای ساخت چنین مدلی باید تصویری از سر نوزاد گرفته و بافتهای مختلف از آن استخراج گردد و مدل سهبعدی آنها ساخته شود. امروزه یکی از روشهای مرسوم جهت نمایش آناتومی و پاتالوژی قسمتهای مختلف بدن استفاده از سیستمهای تصویربرداری تشدید مغناطیسی (mri) میباشد. زیرا دارای خواص تابشی غیر یونیزان بوده و در تصاویر بدست آمده از آنها تفاوت بین بافتهای نرم به خوبی قابل تشخیص است. اما از آنجا که بافتهای استخوانی دارای آب آزاد کمی هستند و سیگنال تشدید مغناطیسی ضعیفی در آنها ایجاد میگردد، اطلاعات دقیقی از ساختارهای استخوانی در اختیار نمیگذارد. در نتیجه به منظور مطالعه و بررسی استخوانهای جمجمه سر نوزاد ناچار به استفاده از تصویربرداری مقطعنگاری کامپیوتری (ct) هستیم. در این تصاویر بافتهای جمجمه به خوبی قابل رویت میباشد ولی بافتهای نرم با کنتراست بسیار پایینی نمایش داده میشوند. روش تصویربرداری ct به دلیل تابش اشعه یونیزان به بیمار فقط در موارد ضروری قابل استفاده میباشد. به همین دلیل استخراج جمجمه بطورعمده متکی به تصاویر mr نوزادان بوده که موضوعی چالش برانگیز است. در این رساله یک الگوریتم کاملا خودکار برای ناحیهبندی قسمتهای مختلف جمجمه از تصاویر mr نوزادان با استفاده از اطلاعات گروهی از تصاویر ct به عنوان دانش اولیه، ارائه گردید. بدین منظور در مرتبه اول برای ساخت مدلهای آماری از جمجمه و استخوانها ابتدا تصاویر موجود در پایگاه داده بصورت دقیق همتراز گردید. انطباق تصاویر یکی از مهمترین مراحل کار ما را تشکیل میدهد. برای انجام این کار ابتدا همه تصاویر بصورت دستی با اطلس هندسی mr منطبق می گردد. سپس شدت روشنایی تصاویر از واحد هانسفیلد به واحد جدیدی که این تصاویر را به تصاویر mr نزدیکتر میسازد منتقل میشود. و در ادامه این تصاویر دو مرتبه با کمک نرمافزار spm یکبار با اطلس هندسی mr و در مرتبه دوم با میانگین تصاویر ct همتراز شده با اطلس mr همتراز میگردند. در مرحله بعد، استخوانها از تصاویر همتراز شده استخراج و جمجمه نوزاد با پرکردن ملاجها بصورت دستی بازسازی میگردد. سپس با استفاده از مجموعههای آموزشی استخوانها و جمجمههای بازسازی شده و بکارگیری محاسبات آماری دو مدل آماری شکل برای جمجمه و استخوانها تشکیل میگردد. در مرحله ناحیهبندی در ابتدا مغز و csf از تصویر mr ورودی استخراج شده تا یک تقریب تخمینی از موقعیت قرارگیری جمجمه و پوست در تصویر ورودی حاصل گردد. در ادامه تصویر پیش ناحیهبندی شده با استفاده از مجموعهای از اطلاعات آناتومیکی و اطلسهای احتمالی جمجمه به تصویر جدید که در آن مقادیر وکسلها متناسب با جمجمه بودن آنها تعیین میشود، تبدیل میگردد. و در نهایت با اعمال مدلهای آماری به تصویر جدید جمجمه و استخوانها از تصویر استخراج میگردد. برای یافتن موقعیت ملاجها در جمجمه این دو تصویر ناحیهبندی شده از یکدیگر کسر میگردند. نتایج حاصل از ناحیه¬بندی توسط پزشک متخصص در زمینه تصاویر نوزادان مورد بررسی قرار گرفته شد، ولی به علت عدم وجود استانداردهای طلایی برای مقایسه با نتایج حاصل از ناحیه¬بندی ارائه نتایج کمی در حال حاضر امکان پذیر نمی¬باشد.