Kaulu struktūras radioloģisko attēlu analīzes un 3D vizualizēšanas metožu un algoritmu izstrāde

Kaulu struktūras radioloģiska analīze ir nepieciešama, lai noteikt kaula stiprumu un novērtētu slimību, piemēram osteoporozes, izraisītus kaula mikroarhitektūras bojājumus. Dzīvam cilvēkam (in vivo) kaulu struktūras analīzi visvieglāk un efektīvāk veikt ar medicīnas attēlu palīdzību. Tradicionāli, medicīnas attēlu analīzes laikā, radiologs vizuāli apskata visus divdimensiju attēlus, kas iegūti ar datortomogrāfijas palīdzību un sadalīti pa slāņiem. Šāda analīze ir subjektīva un laikietilpīga. Lai paātrinātu analīzes procesu un iegūtu reproducējamus mērījumus, medicīnas attēlu analīzei labāk pielietot datoru un medicīnas attēlu apstrādes metodes. Kaulu struktūras analīzi var paplašināt, pievienojot kaulu struktūras trīsdimensiju vizualizāciju. Promocijas darbā apskatītas vairākas medicīnas attēlu iegūšanas un medicīnas attēlu apstrādes metodes. Lielākā uzmanība pievērsta datortomogrāfijai, jo medicīnas attēli, kas iegūti ar šo attēlu veidošanas metodi, tiek plaši izmantoti diagnostikai medicīnā. Medicīnas attēlu analīze un apstrāde ir aktuāla gan klīnikā, gan zinātnē, un var paaugstināt diagnostikas precizitāti. Darbā piedāvātas medicīnas attēlu analīzes metodes, kas ļauj automātiski izdalīt kaulu struktūru no medicīnas attēla, un veikt šīs struktūras mērījumus. Tiek mērītas trīs kaulu struktūras parametri: kortikālā kaula vidējais biezums, kortikālā kaula porozitāte un trabekulāra kaula vidējais blīvums. Darbā piedāvātas arī kaulu struktūras vizualizācijas metodes, ar kuru palīdzību var atsevišķi veidot kortikālā kaula un trabekulārā kaula trīsdimensiju modeļus, kā arī vizuāli attēlot kortikālā kaula biezumu. Darba izstrādes laikā veikti eksperimenti, kas atspoguļo pētījuma rezultātu praktisko nozīmi un pielietojamību. Par promocijas darba galvenajiem rezultātiem nolasīti referāti 11 starptautiskās konferencēs, kā arī tie atspoguļoti 11 zinātniskajās publikācijās. Darbs sastāv no ievada, 4 nodaļām, secinājumiem un 4 pielikumiem. Tajā ir 118 lappuses, 55 attēli, 8 tabulas pamattekstā un 104 nosaukumi literatūras sarakstā

The Possibility of Determining Osteoporosis by Analysing the Medical Images of the Cortical Bone

This paper proposes a method of bone structure analysis that could be used to determine if a person has osteoporosis by analysing the cortical bone on medical images. Osteoporosis is a bone disease that leads to an increased risk of fracture. This method automatically extracts the cortical bone form medical images and measures its thickness. The proposed method was tested on medical images of healthy people and people with osteoporosis, to see if it could extract the cortical bone from both patient groups and to analyse the cortical bone thickness measurements

Automatic Medical Image Analysis for Measuring Cortical Bone Porosity

Cortical bone porosity is caused by osteoporosis, which causes bones to become weak and brittle and more likely to break. In this paper a method of automatic measurement of cortical bone porosity is proposed. This method uses medical images that were acquired using conventional computed tomography. The proposed method works by finding and defining the cortical bone region of interest on a medical image and measuring the cortical bone porosity inside this region, it also calculates the average cortical thickness

Medicīnisko objektu virsmu modelēšana, izmantojot triangulācijas un maršējošo kubu algoritmu

Darbs apraksta divas metodes, ar kuru palīdzību ir iespējams izveidot medicīnisko objektu trīsdimensiju virsmu. Pirmā metode apvieno divus piedāvātos algoritmus – kontrolpunktu izvēles un triangulācijas. Otra metode ir viena no populārākajām metodēm šajā nozarē – maršējošie kubi. Abas metodes ir izmantotas, lai izveidotu pacienta galvas trīsdimensiju modeli, rezultāti tiek salīdzināti un aprakstīti katras metodes trūkumi un priekšrocības

Par vienu pieeju medicīnas attēlu 3d modeļa izstrādāšana

Darbs apraksta vienu no pieejām trīsdimensiju modeļu veidošanai, kas tiek balstīta uz datortomogrammām. Darbā tiek piedāvāti kontrolpunktu izvēles un triangulācijas algoritmi, kas tālāk ir izmantoti lai izveidot cilvēka galvas trīsdimensiju modeļi. Iegūtais modelis tiek salīdzināts ar dažādiem modeļiem, kas iegūti izmantojot citas pieejas. Tiek paradīti šis pieejas priekšrocības un trūkumi

Medical Image Analysis to Determine the Effectiveness of Treating Osteoporosis

This paper proposes a method to determine the effectiveness of treating osteoporosis by analyzing medical images which were acquired using conventional computed tomography machines, which can be found in most hospitals. The method proposed in this paper should help doctors treating osteoporosis to determine whether their treatment plan is working so that they could adjust it and choose a better treatment plan.

Medical Image Analysis to Determine the Effectiveness of Osteoporosis Treatment

This paper proposes a method for determining the effectiveness of osteoporosis treatment by analyzing medical images. Osteoporosis is a bone disease that leads to an increased risk of fracture. This method analyses bone density changes over a time period, by extracting cortical and trabecular bones from medical images and comparing their density on a medical image taken at the beginning of treatment and after the time period

Trabecular Bone Segmentation by Using an Adaptive Contour

This paper proposes a method for extracting a trabecular bone region from medical images of bones, which can be later used for diagnosing patients suffering from osteoporosis. This approach is fully automatic and does not require operator input; it can be used on two types of bones: long bones and vertebrae. The first step is segmenting the medical image, which leaves only the cortical bone, then a contour is created inside the cortical bone, which adapts to the edges of the cortical bone and ignores the holes that could appear in the cortical bone, thus extracting the trabecular bone that is located inside the cortical bone

The Cortical and Trabecular Bone Extraction from Medical Images to Determine the Effectiveness of Treatment of Osteoporosis

Osteoporosis is a bone disease in which the amount of bone is decreased and the structural integrity of trabecular bone is impaired and cortical bone becomes more porous and thinner. This makes the bone weaker and more likely to fracture. This paper proposes a method to measure the effectiveness of treatment of osteoporosis by analyzing medical images. The proposed method measures the density changes in the cortical and the trabecular bones by analyzing medical images, which were acquired by computer tomography at different time intervals. The main advantage of the proposed method is that the cortical and the trabecular bone extraction algorithm is fully automatic and it can be used for further analysis of bone microstructure

Medical Image 3D Visualization by Vector Based Methods

This paper describes approaches and methods that are aimed to solve various medical image processing tasks, including extraction of region of interest, the extracted regions contour processing and the following 3D visualization of the extracted region. Two different approaches for control point acquisition and 3D model reconstruction using the points acquired from the region of interest are proposed. The proposed methods of 3D visualization use a vector-based surface model creation rather than raster-based systems to significantly improve computational efficiency and the quality of generated 3D models. The proposed methods were tested on the medical images of a brain acquired by computer tomography and proven to be applicable to different types of region of interest. The results can be used to provide practical improvements to the reliability of medical diagnostics