| Περίληψη: | Οι καρδιαγγειακές παθήσεις αποτελούν σήμερα την πρώτη αιτία θανάτου στις αναπτυγμένες χώρες. Οι αιτίες που τις προκαλούν συνδέονται πολύ συχνά με τις ιδιότητες και την γενική κατάσταση των τοιχωμάτων των μεγάλων αρτηριών. Η υπερηχητική απεικόνιση των τελευταίων είναι εξαιρετικά σημαντική για τη διάγνωση πιθανών παθολογικών καταστάσεων, καθώς χαρακτηρίζεται από χαμηλό κόστος και ελάχιστη επιβάρυνση για τον οργανισμό του ασθενούς, ενώ μπορεί να πραγματοποιείται σε πραγματικό χρόνο. Επιπλέον, οι υπερηχητικές τεχνικές απεικόνισης επιτρέπουν την παρακολούθηση της κίνησης των αρτηριακών τοιχωμάτων, από την οποία μπορούν να εξαχθούν αρκετά ασφαλή συμπεράσματα για την κατάστασή τους. Για την παρακολούθηση της κίνησης των αρτηριακών τοιχωμάτων έχουν χρησιμοποιηθεί διάφορες μέθοδοι, με κυριότερες αυτές που βασίζονται στο φαινόμενο Doppler (Tissue Doppler Imaging), τις διαφορικές μεθόδους οπτικής ροής και τις μεθόδους ταύτισης περιοχών (block matching). Οι μέθοδοι Doppler είναι εξαιρετικά ακριβείς, μόνο όμως κοντά στη διεύθυνση της υπερηχητικής δέσμης. Οι μέθοδοι οπτικής ροής μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε διδιάστατες απεικονίσεις με αρκετά ικανοποιητική ακρίβεια, αδυνατούν ωστόσο να παρακολουθήσουν μεγάλες μετατοπίσεις. Από την άλλη πλευρά, οι μέθοδοι ταύτισης περιοχών δεν παρουσιάζουν τα παραπάνω προβλήματα, υστερούν όμως σε ακρίβεια. Μια σχετικά νέα τεχνική με ευρεία εφαρμογή στην ιατρική απεικόνιση είναι τα ενεργά περιγράμματα (active contours). Πρόκειται για παραμετρικές καμπύλες που κινούνται στο επίπεδο της εικόνας έτσι ώστε να ελαχιστοποιείται ένα ενεργειακό συναρτησιακό και επιτρέπουν την ανίχνευση αντικειμένων στην εικόνα. Στις κλασικές μεθόδους των ενεργών περιγραμμάτων, η αρχική καμπύλη πρέπει να ορίζεται κοντά στο προς ανίχνευση αντικείμενο. Για την αντιμετώπιση του προβλήματος αυτού έχουν προταθεί διάφορες βελτιώσεις του κλασικού μοντέλου των ενεργών περιγραμμάτων, όπως η εισαγωγή της λεγόμενης «δύναμης μπαλονιού». Τα ενεργά περιγράμματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν και για παρακολούθηση κίνησης σε ακολουθίες εικόνων, καθώς μπορούν να προσαρμόζονται στα εξέχοντα χαρακτηριστικά των κινούμενων δομών. Ωστόσο, στην υπερηχητική απεικόνιση των αρτηριακών τοιχωμάτων, η περιπλοκότητα της κίνησής τους και ο έντονος θόρυβος καθιστούν ιδιαίτερα δύσκολη την άμεση εφαρμογή των ενεργών περιγραμμάτων για την παρακολούθηση κίνησης. Στόχος της παρούσας εργασίας είναι ο συνδυασμός των ενεργών περιγραμμάτων και των μεθόδων ταύτισης περιοχών για την αυτοματοποίηση της παρακολούθησης κίνησης σε ακολουθίες εικόνων των τοιχωμάτων αρτηριών (συγκεκριμένα της καρωτιδικής και της βραχιακής) και για τη βελτίωση της επαναληψιμότητας των σχετικών μετρήσεων. Αρχικά, εφαρμόστηκαν οι μέθοδοι ταύτισης περιοχών ενός επιπέδου (Single Level Block Matching) και πολλών επιπέδων (Multilevel Block Matching) για την παρακολούθηση της κίνησης των αρτηριακών τοιχωμάτων από ακολουθίες εγκάρσιων τομών της καρωτιδικής και της βραχιακής αρτηρίας. Μια κλειστή καμπύλη ορίστηκε από το χρήστη στο πρώτο πλαίσιο της ακολουθίας, έτσι ώστε να αντιστοιχεί κατά προσέγγιση στο περίγραμμα των ορίων του αρτηριακού τοιχώματος και καταγράφηκε η επιφάνεια που περικλείεται από την καμπύλη αυτή κατά τη διάρκεια ενός καρδιακού κύκλου. Η μετατόπιση των σημείων της καμπύλης από πλαίσιο σε πλαίσιο εκτιμήθηκε με τις μεθόδους ταύτισης περιοχών. Η μορφή της γραφικής παράστασης της επιφάνειας αυτής σε συνάρτηση με το χρόνο (δηλαδή τον αριθμό του πλαισίου) αποτελεί έναν πολύ καλό δείκτη της κατάστασης της αρτηρίας. Η αυτοματοποίηση της διαδικασίας λήψης των παραπάνω μετρήσεων μπορεί να επιτευχθεί αν η επιλογή της αρχικής κλειστής καμπύλης δεν βασίζεται στην εκτίμηση του χρήστη αλλά στην ανίχνευση των τοιχωμάτων με ενεργά περιγράμματα. Το κλασικό μοντέλο των ενεργών περιγραμμάτων και το μοντέλο της «δύναμης μπαλονιού» εφαρμόστηκαν για αυτό το σκοπό στο πρώτο πλαίσιο των ακολουθιών εικόνων των αρτηριών. Διαπιστώθηκε ότι το μοντέλο της δύναμης μπαλονιού δίνει ικανοποιητικά αποτελέσματα ανίχνευσης των αρτηριακών τοιχωμάτων και μάλιστα με ικανοποιητική επαναληψιμότητα, καθώς το αποτέλεσμα της ανίχνευσης δεν διαφοροποιούνταν σημαντικά από την επιλογή της αρχικής κλειστής καμπύλης του ενεργού περιγράμματος, αρκεί η ακτίνα της τελευταίας να είναι τέτοια ώστε η καμπύλη να βρίσκεται εξ ολοκλήρου στο εσωτερικό της αρτηρίας. Στη συνέχεια, η καμπύλη που προέκυψε από την ανίχνευση των τοιχωμάτων χρησιμοποιήθηκε ως αρχική καμπύλη για την παρακολούθηση κίνησης με τις μεθόδους ταύτισης περιοχών. Τα αποτελέσματα που προέκυψαν δεν διαφέρουν σημαντικά σε σχέση με την περίπτωση όπου ο ορισμός της καμπύλης στο πρώτο πλαίσιο γίνεται από το χρήστη. Συνεπώς, η ανίχνευση των αρτηριακών τοιχωμάτων με ενεργά περιγράμματα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να βελτιώσει την επαναληψιμότητα των μετρήσεων για την παρακολούθηση κίνησης και να συμβάλει στην αυτοματοποίηση της διαδικασίας λήψης τους.
|
|---|
