دانلود مقاله استخوان

مشکلاتی که در بخش بندی وجود دارد: 1-شکل تمام استخوانها یکنواخت و مثل یکدیگر نیست 2-وجود رگهای خونی در کنار بافت استخوان 3-لبه های از بین رفته و پخش شده 4-ناحیه های باریک استخوانی 5-بلورینگ ذاتی تصاویر CT 6-تأثیرات جزئی حجم.

از تصاویر CT برای برنامه ریزی اولیه قبل از جراحی و همچنین هدایت در حین جراحی و همچنین تشخیصهای بعد از عمل جراحی استفاده می شود.

مفصل لگن یک توپ و سوکت اتصال است که شامل نمود و استخوان لگن است.

الف- تعریف مسأله یا فرضیه: استخوانها بدلیل به عهده داشتن وظایف متعددی نظیر حرکت و تحمل وزن بدن، محافظت از قسمتهای حساس بدن نظیر مغز، نخاع، خون سازی و غیره از اهمیت زیادی برخوردار هستند.

به همین دلیل آنالیز کمی (Quantitative Analysis) بافتهای استخوانی با استفاده از تصویربرداری تشخیصی (Diagnostic Imagine) مورد توجه پزشکان و متخصصین ارتوپد قرار دارد.

در این میان تصاویر سی تی اسکن، در مقایسه با سایر دستگاههای تصویر گری بالینی، بدلیل نمایش بهتر بافتهای استخوانی در تصمیم گیری های مهمی نظیر تشخیص و درمان بیماریهای استخوانی، شکستگی استخوان و ناهنجارهای استخوانی از کاربرد بیشتری برخوردار هستند.

استخوان فمور (Femur) و سر آن (Femoral Head) بدلیل تحمل وزن تنه با بالا رفتن ریسک فاکتورهایی نظیر بیماری پوکی استخوان (Osteporosis)، بیماری سیاه شدن استخوان (Avascular Necrosis) یا بیماریهیا مادرزادی (Congential Disease)، شکستگی و غیره در معرض ریزش (Collapse) میباشد.

در صورت ریزش و یا عملکرد غیرعادی استخوان فمور قدرت راه رفتن از شخص سلب گردیده و عمل جراحی در ناحیه استخوان ران (Total Hip Replacement) الزامی می گردد.

در پزشکی مدرن، ارزیابی کمی تصاویر پزشکی اخذ شده از فمور بکمک کامپیوتر برای بالا بردن سرعت، کیفیت و دقت پیشگیری، تشخیص و درمان مرتبط با موارد فوق الذکر مطرح است.

بخش بندی و مدل کردن استخوان فمور با استفاده از تصاویر چند مقطعی (Multi Slice) سی تی اسکن بصورت اتوماتیک بخش مهم و اساسی از ارزیابی عملکرد این استخوان، بیماریهای مرتبط، طراحی عمل جراحی و غیره بکمک کامپیوتر را شامل میگردد که در این پروژه کارشناسی ارشد مورد بررسی قرار خواهند گرفت.

ب-هدف از طرح مورد نظر و ضرورت انجام آن: سالیانه میلیونها نفر در سراسر جهان بدلیل احساس ناراحتی و درد در ناحیه مفصل ران (Hip Joint) به مراکز درمانی مراجعه می کنند.

بر اساس آمار اخیر سالیانه روی حدود 2 میلیون نفر از مراجعین در جهان نهایتاً عمل جراحی جایگزینی استخوان ناحیه ران (Hip Replacement Surgery) انجام می گیرد.

استخوان فمور یکی از استخوانهای مهم مفصل ران است که بدلایل متعدد نظیر وزن زیاد بدن، کهولت، پوکی استخوان و سایر بیماریهای استخوانی مورد تهاجم، تخریب و ریزش قرار می گیرد.

برای ارزیابی وضعیت این استخوان، و مقایسه با استخوان فمور سالم و یا مقایسه با استخوان فموری که یک بیماری مشخص دارد بصورت اتوماتیک و با استفاده از تصاویر چند مقطعی (Milti Slice) سی تی اسکن و کامپیوتر تحقق دو فرایند اساسی و الزامی است.

فرایند اول بخش بندی خودکار بافت های استخوانی از بافتهای غیر استخوانی در تصاویر سی تی اسکن و همچنین بخش بندی خودکار استخوانهای لگن و فمور از یکدیگر است.

فرایند دوم یافتن یک مدل عمومی (Generic Model) است که با استفاده از آن بتوان استخوان فمور سالم را بیان نمود.

هنوز روشی که بتواند عمل بخش بندی اتوماتیک فوق الذکر را با دقت کلینیکی قابل قبول ارایه کند و مدل مناسبی که بتواند استخوان فمور را با توجه به خصوصیات آناتومیک آن توصیف کند، در داخل و خارج کشور ارایه نگردیده است.

هدف از انجام این پروژه کارشناسی ارشد ارایه روشهای کارآمد جدید برای بخش بندی اتوماتیک و مدل سازی استخوان فمور با استفاده از تصاویر سی تی اسکن می باشد.

انجام این طرح باعث کمک به ارتقاء روند کیفیت پیشگیری، تشخیص و درمان بیماران مرتبط خواهد شد و در نتیجه کاهش و یا حذف عملیات تهاجمی نظیر جراحی های زاید امکان پذیر خواهد گردید.

Osteoprosis: پوکی استخوان با افزایش سن شیوع آن افزایش پیدا می کند به خصوص خانمها بعد از یایسگی و در آقایان بعد از سن 60 الی 70 سالگی شیوع آن در خانمها و آقایان برابر می شود و یکی از استخوانهایی که بیشتر دچار این بیماری می شود استخوان لگن و فمور است (چون استخوانهای تحمل کننده وزن هستند) درس بالا به یک خط را مختصر ممکن است شکستگی و آسیب استخوان لگن و ران اتفاق بیافتد.

توان راه رفتن را فرار می گیرد و بعد بر اثر خوابیدن طولانی مدت در بستر دچار زخم بستر می شوند.

همچنین خطر آمبولی نیز وجود دارد.

درمان آن نیز درمان مشکلی است نسبت به سایر شکستگی ها.

سیاه شدن: خون رسانی سر استخوان فمور کم می شود بنابراین سر استخوان فمور دچار نکروز و از بین رفتن می شود.

این بیماری می تواند علل عروقی و یا علل مادرزادی داشته باشد.

مادرزادی ها: آپلازی (عدم شکل گیری سر استخوان فمور) از جمله بیماریهای مادرزادی است.

در مقدمه همچنین تصاویر تشدید مغناطیسی سه بعدی (3D MRI) به دلیل کانتراست بالایی که در نمایش بافت استخوانی و بافت غضروفی اطراف آن دارد بدین منظور مورد توجه قرار می گیرد.

برای تأمین اهدافی که در مقدمه بیان گردید چند روش جدید از بخش بندی اتوماتیک استخوان فمور در ناحیه مفصل لگن را بررسی می کنیم.

روش اول: بخش بندی و تشخیص ضخامت کاملاً اتوماتیک غضروف در مفصل لگن با استفاده از تصاویر سه بعدی MRI می باشد.

در این روش از تصاویر MRI استفاده شده است چون در نمایش اعضاء اطراف استخوان کانتراست کمتری از تصاویر (CT) ایجاد می کند و این روش شامل 4 مرحله زیر است: 1-تشخیص مرکز فمور که به شکل کره می باشد 2-ارتقای منطقه غضروف لبه های داخلی آن (اتصال به استخوان) با استفاده از مشخصات جهتی (directionmal derivatives) در راستای شعاع کره.

3-بخش بندی سر فمور و غضروف استابولار با استفاده از مشتقات شعاعی جهتی 4-لوکالیزه کردن واکسل های غضروف برای تعیین ضخامت غضروف هرچند که در تشخیص ضخامت غضروف زانو هم در تصاویر داخلی[1] و هم در تصاویر خارجی[2] استفاده شده است اما در مفصل لگن تا پیش از این فقط تصاویر خارجی استفاده شده است.

در این روش بخش بندی اتوماتیک غضرف مفصل لگن از سر استخوان فمور و آستابولوم و همچنین تشخیص ضخامت غضروف با استفاده از تصاویر داخلی MR انجام می گردد.

طراحی که در این روش بیان می شود برای بیماریهای مفصلی و اختلال در حفاظت غضروف به کار می آید و فقط به یکسری اطلاعات تصویری (MR) از مریض و افراد نرمال احتیاج دارد.

شکل مفصل لگن را هم می توان با این متد بدست آورد.

فرض می شود که غضروف فمور برروی یک سطح کروی که مرکز آن همان مرکز حرکت دایره یا مفصل ران می باشد تعریف شده است.

اپراتور ابتدا مرکز کره ای که به طور تقریبی ممان مرکز محور فرض می شود را بدست می آورد و سپس به بخش بندی غضروف استابولار و سر فمور آرتیکولار می پردازد.

در این طرح روش کاملاً اتوماتیک که نیازی به اطلاعات اپراتور از تصاویر ورودی و اطلاعات عمومی در مورد شکل استخوانها ندارد، بیان می شود.

این روش شامل 4 مرحله است.

1-پیدا کردن مرکز کره که تقریباً دمی فمور است استفاده از تبدیل هاف[3] که در ادامه توضیح داده می شود.

2-ارتفاعی ناحیه غضروف و لبه های داخلی آن (متصل به استخوان) با استفاده از مشتقات اول و دوم در امتداد شعاع کره که در 1 مرکز آن مشخص شد.

3-بخشبندی اتوماتیک سر فمور استابولار از تصاویری که مشتق گیری شده اند.

با استفاده از آستانه گیری پویا[4] که در ادامه توضیح داده خواهد شد.

4-لوکانیره کردن subvoxelهای مرز غضروف برای تشخیص ضخامت غضروف.

1-مشخص کردن مرکز کره ای که به طور تقریبی همان سر فمور است.

همان طور که در قسمت آناتومی بیان شد سر فمور دارای شکل کروی با شعاع در حدود mm25-20 است.

با اعمال این شعاع به تبدیل هاف با استفاده از اطلاعات سه بعدی MR می توانیم مرکز کره را محاسبه کنیم.

بردار رادیان تصاویر MR که با یک تابع کونین ایزومتروپیک بلور شده است محاسبه می شود.

در تصاویر MR که در این روش بررسی شده است غضروف خیلی روشن تر از استخوان تصویر شده است.

در نتیجه واکسهای اطراف مرزهای سرفمور و غضروف آن باید در ویژگی زیر را داشته باشند: 1-جهت بردار گرادیان باید با جهت مرکز فمور به سمت واکسله مورد نظر یکی باشد.

1-جهت بردار گرادیان باید با جهت مرکز فمور به سمت واکسله مورد نظر یکی باشد.

2-دامنه بردار گرادیان باید بزرگ باشد.

با توجه به دو نکته بالا می توان مرکز فمور را با استفاده از جهت گرادیان و شعاع حد ممکن برای شعاع فمور بدست‌ آورد.

بر اساس روش تبدیل هاف نقطه یا که بزرگترین مقدار آکومولاتر در آن اتفاق می افتد، همان مرکز فمور است.

2-ارتقای سطح غضروف با استفاده از مشتقات شعاعی جهت دار.

مشتق مرتبه اول که جهت آن جهت 3 بعدی شعاعی از مرکز فمور می باشد، به خوبی استخوان – غضروف که به صورت تقریبی کروی فرض شده است را ارتقاء می بخشد.

مشتق مرتبه دوم نیز در همان جهت به علاوه بلورینگ گولی در ارتقاء سطح غضروف و فضای آرتیکولار یک رویه ساختاری نازک برروی سطح کره موثر است.

انحراف معیار تابع بلورینگ گوسی ترکیبی رنج ضخامت این ساختار نازک را می دهد که به طور موثری باعث ارتقاء می شود.

از دو مشتق گفته شده می توان برای تشخیص ضخامت غضروف لبه و بخش بندی اتوماتیک استفاده کرد، هنگامی که در مشتق دوم عبور از مرز داریم و مشتق اول ماکزیمم است آن نقطه مرز می باشد.

3-بخش بندی غضروف و ناحیه فضای ارتیکولار از تصاویر اعمال مشتق مرتبه اول می توان ناحیه های مرز را با کمک آستانه گیری پویا و آنالیز اتصال جدا کرد.

هدف از استفاده از آستانه گیری پویا، مشخص نمودن اتوماتیک سطح آستانه بهینه است که باعث تصحیح مرز شده و اجزای ناخواسته متصل به جزء اصلی را حذف می کند.

ناحیه مرزی بین استخوان لگن و غضروف استابولار با کمک آستانه گیری پویایی که در زیر بیان می شود جدا می گردد: 1-یک سطح آستانه اولیه در نظر می گیریم.

این آستانه تا حدی کوچک است که هیچ گونه ای overlooking ای رخ ندهد.

2-تصویری که از آن مشتق مرتبه اول گرفته ایم اعمال می کنیم تا یک تصویر باینری بدست بیاوریم آستانه را به 3-از تصویر باینری بزرگترین جزء پیوسته را بدست می آوریم.

4-اگر این جزء پیوسته موقتی را که در زیر مطرح می شود را دانسته باشد، متوقف می شویم.

در غیر این صورت سطوح آستانه را اضافه می کنیم و به اول برمی گردیم.

موقعیت: تا هنگامی که لبه غضروف باید یک سطح یک لایه که برروی سر فمور پخش شده است باشد یا اینکه 5-لوکانیزه کردن لبه غضروف با کمک ساب واکسلها و تعیین ضخامت یک ساب واکسل به قطور بیدار کردن عبور از صفر راستای جهت شعاعی با استفاده از مرزهای بخش بندی شده غضروف فضای آرتیکولار به عنوان نقاط اولیه، طراحی می شود.

Outer – inner – ضخامت نتایج این روش: بعد از روش دوم پیش پرداز تصاویر MR: این روش 12 13 سری از تصاویر داخلی MR اعمال شد.

تصاویر سه بعدی MR از صفات سگیتال و کرونال بخش مورد نظر با استفاده از رشته پالس بعدی (SPGR) با یک کویل مسطح گرفته شده اند.

هر تصویر سه بعدی MR شامل 60 اسلاید 256×256 پیکسلی با میدان دید (Fov) mm160 و ضخامت mm5/1 می باشد.

هنگامی که سایز واکسل ارجینال 1.5(mm3)×0.625×0.625 خواهد بود.

تصاویر اصلی MR خالص سازی می شود و سپس اینترپلاسیون انجام می شود تا واکسل ایزوتروپیک حاصل شود و رزولوشن دو برابر شد.

در فیلتر ارتقاء غضروف 3، انحراف معیار برای تابع بلورینگ گوسی استفاده می شود که 6i=2(I-1)/2 پیکسل، که I=1,2,3 است.

در اینجا پیکسل به تبدیل می شود که رزلوشن را دو برابر می کند.

در لوکانیزاسیون به عضروف برای پیدا کردن عبور از صفر 6e=1 (پیکسل) در جهت مشتق سوم مرتبه اول D(x;6e,c) درنظر گرفته می شود.

مطالبی که در قبل گفته شد کلیاتی از روشی است که برای بخش بندی غضروف و تشخیص ضخامت آن در مفصل لگن مورد استفاده قرار می گیرد که در ادامه به روندهای تکمیلی که بعد از آن به این روش اضافه شده اند می پردازیم.

-اینترپلاسیون و فیلتر کردن به منظور ارتقاء غضروف برای اینترپلاسیون داده های 3 بعدی MR از اثر پلاسیون سینک استفاده می شود، پس هر واکسل در هر جهتش ایزوتروپیک است بنابراین اندازه تصویر دو برابر می شود.

اجازه دهید که I(x) را به عنوان داده های اصلی تصویر سه بعدی MR که اینترپلاسیون شده اند در نظر بگیریم و ماتریس هسین تصویر بلور شده با یک تابع گولی ایزوتروپیک با انحراف معیار 6 باشد که بصورت زیر تعریف می شود.

در جائی که مشتق جزئی دوم تصویر بلور شده گولی،، به صورت و و به همین ترتیب تعریف می شود.

در اینجا با محاسبه می شود که ، تابع گولی سه بعدی ایزوتروپیک است و * کانولوشن را نمایش می دهد.

مفاله 1 شکل (1) تصویر MR غضروف مفصل لگن را نمایش می دهد .

نواحی روشن غضروف نمودار استابولار با ناحیه تاریک فضای ارتیکولار از هم جدا شده اند.

هر دوی غضروفها و فضای آرتیکولار ساختار لایه ای شکل دارند و به صورت کره در فضای 3 بعدی توزیع شده اند.

فیلترهای ارتقای غضروف و فضای آرتیکولار بر اساس مشتقات جهت دار مرتبه دوم چند اسکیلی که جهات آنها شعاعی 3 بعدی از مرکز کره ای که به طور تقریبی سر فمور در نظر گرفته می باشد.

C را به عنوان مرکز این کره که تقریبی از سر فمور است درنظر می گیریم.

فیلتر در فضای غضروف که ساختارهای روشن را ارتقاء بدهد با رابطه زیر تعریف می شود.

که که در آن می باشد.

به طور مشابه به فیلتری برای ارتقاء فضای آرتیکولار در نظر می گیریم ساختارهای تیره ارتقاء می بخشد و به صورت زیر تعریف می شود.

مقاله 2 شکل 1(b) تصویری از غضروف را نشان می دهد که از فیلتر عبور داده شده است.

در طی این مرحله از پردازش حضور اپراتور برای تشخیص C نقطه مرکزی کره توپی فمور لازم است، که یک وظیفه ساده است و شامل سعی و خطا نمی باشد.

-بخش بندی غضروف و فضای آرتیکولار تصویر فیلتر شده Icartitage(X) و Sspace(X) آستانه گیری می شوند، با مقدار سطح آستانه ای توسط اپراتور تعیین می شود.

از آنالیز اتصال و رشد ناحیه ای نواحی تقریبی غضروف استابولار Sacat، غضروف فمور Sfemur و فضای آرتیکولار Sspace بدست می آید.

آنالیز اتصال و رشد ناحیه ای بعداً توضیح داده می شود.

مقاله 2 شکل 1(C) نتایج آستانه گیری از تصاویر ارتقاء یافته غضروف را نمایش می دهد.

شکل و (g) سطح 3 بعدی 3-D Surface renderings?

از غضروف ارتقاء یافته و تصویر اولیه MR را نمایش می دهند.

مقایسه این دو تصویر به طور واضح فایده استفاده از فیلتر ارتقاء غضروف را نشان می دهد.

شکل 1(d) نتایج بخش بندی غضروف فمور، غضروف استابولار و فضای آرتیکولار را نمایش می دهد.

توجه کنید که مرزهای نواحی غضروف شامل تقریب خوبی از لبه داخلی (متصل به استخوان) از غضروف است در حالی که مرزهای فضای آرتیکولار تقریبی از لبه خارجی در ناحیه ای را می دهند که غضروف استابولار و فمور همپوشانی دارند.

در این مرحله، باید اپراتور با یک مقدار سطح آستانه و یک نقطه در اجزاء متصل را حدس بزند.

به اپراتور برای حذف کردن دستی اتصالات ناخواسته به منظور بخش بندی نواحی خارجی نیاز است.

-لوکالیزه کرده لبه با پیکها و مشخص کردن ضخامت.

نواحی غضروف 3 بعدی به دست آمده تا به اندازه پهنای یک واکس توسط اعمال یک ساب پرشیون غیرماکزیمم در جهت شعاعی برروی تصویر فیلتر شده غضروف، نازک می شوند./ ضخامت غضروف به هر قطعه در نواحی غضروف نازک شده مخمور آستابولار نسبت داده می شود.

برای هر نقطه از نواحی نازک سازی شده غضروف، پروفایلی از مشتق جهت دار مرتبه دوم در جهت شعاع بازسازی می شود که در این خط شعاعی از این نقطه می گردد و به مرکزیت مرکز فمور، C، می باشد.

در اینجا، ، انحراف معیار تابع بلورینگ گوی است که همراه مشتق مرتبه دوم محاسبه می شود.

به طور مشابه، پروفایل باینری نیز در جهت همان جهت شعاعی برای تصاویر باینری بخشبندی شده غضروف استابولار Sacet، غضروف فمور Sfemur و فضای آرتیکولار Sspare، ایجاد می شود.

بازسازی پروفایل با رزولوشن ساب پیکسل با استفاده از اینترپلاسیون tri-linear برای مشتق مرتبه اول جهت دارد نزدیک ترین همسایگی اینترپلاسیون برای تصاویر فضا، آرتیکولار غضروف بخش بندی شده انجام می شود.

اجازه دهید D(r) را به عنوان پروفایل مشتق مرتبه دوم جهت دار شعاعی درنظر گرفته شود، و Sacet(r)، Sfenur(r) و Sspare(r)، پروفایلهای تصاویر باینری بخش بندی شده باشند.

در اینجا r به عنوان فاصله مرکز کره تقریبی، C، در نظر گرفته شده است.

لبه غضروف در دو مرحله لوکالایز می شود: 1-پیدا کردن نقطه اولیه برای گشتن subsequent search با استفاده از Sacet(r)، Sfemur(r) و Sspeace(r) و بعد از آن به دنبال عبور از صفر D(r) گشتن، شکل (e) یک نقطه عبور از صفر D(x;6e,c) را که تصویر باینری با آستانه صفر آستانه گیری شده است را نمایش می دهد.

در لوکانیراسیون لبه غضروف استابولار، اولین نقطه از لبه داخلی Pinu، بزرگترین مقدار r است که با آن Scacet (r)=1 باشد، اگر همچنین نقطه ای موجود باشد.

در غیر این صورت کولالیزاسیون لبه متوقف می شود.

نقطه اولیه لبه خروجی، Pout، توسط بزرگترین مقدار ق که در رابطه 2Sspace(r)= صدق کند داده می شود.

در صورت وجود.

اگر براتی تمام rها Sspece(r)=0 باشد، Pouto با مقدار مینیمم r که در رابطه Sacet(r)=1 صدق کند داده می شود.

در غیر این صورت، پروسه کولیزاسیون لبه متوقف می شود.

وقتی که نقطه اولیه داده شده باشد، اگر D(pino) نتایج تصویر سنتز شده به منظور سنجیدن محدودیت دقت روش بیان شده، تصاویر سه بعدی را مورد استفاده قرار دادیم تا تأثیرات جزئی حجمی را شبیه سازی نماییم.

دو تصویر ارجینال نشر شده شامل 600×600×600 ماتریس است که به توسط متوسط گیری در این ناحیه 24×10×10 به منظور شبیه سازی حجمی جزئی به ماتریس 25×60×60 کاهش یافته است.

اندازه واکس اصلی 0.625(mm)3×0.625×0.626 است که در تصویر کاهش یافته به 1.5(mm)3×0.625×0.626 تبدیل می شوند، که همان اندازه واکسل در تصاویر MR واقعی است.

تصاویر شامل ساختارهای لایه ای است همراه با یک پروفایل از ضخامت ثابت که برروی کره ای با قطر تقریبی 40-mm توزیع شده است.

(این قطر تقریبی سر فمور است) تصویر کاهش یافته اینترپلاسیون به ماتریس 120×120×120 تبدیل می شود.

یک تصویر کاهش یافته دیگر، ماتریس 120×120×120 با متوسط گیری فضای 5×5×5 به منظور ایجاد تصویر MR با رزولوشن بالا تولید می کنیم.

شکل (a)2 میانگین ضخامت تخمین زده شده ساختار لایه ای را در اسلایسی که از مرکز کره می گذرد / که شعاع آن mm20 است) را نشان می دهد.

همانطور که دیده شده تأثیر حجم جزئی بر دقت کمینه است.

شکل 2(b) ضخامت تخمین زده شده در اسلایسی که از مرکز کره mm5/12 است، که تأثر جزئی حجم قابل توجه است.

رسم ضخامت تخمین رده شده از تصاویر سنتز شده با رزولوشن بالا به عنوان تقریب خوبی از محدودیت دقت در تخمین ضخامت با توجه به رزولوشن و 6e بدون خروجی حجمی باشد.

رسم مشتق های تصاویر با رزولوشن بالا تأثیر حجمی جزئی را در دقت در شکل (b) و (a)2 نمایش می دهد.

برای دیدن تأثیر حجم جزئی بر دقت، تغییرات ضخامت تخمین زده شده موجب فاصله بین اسلایس مورد نظر و مرکز کره در شکل (c)2 رسم شده است.

منحنی ها برای تصویر با رزولوشن بالا در همه فاصله ها ایده آل است که این مورد نمایش داده نشده است.

Cal Clusion مونده مقاله دوم مقاله سوم مفصل لگن نرمال بصورت یک توپ گرد است که سر فمور را می سازد و یک سوراخ، سوکت شکل به نام استابولام است که در استخوان لگن قرار می گیرد.

سر استخوان فمور با یک لایه نازک و هموار از غضروف پوشیده شده است که در محل خودش به کمک رباطهایی محکم شده است.

در تصاویر CT اصولاً فضایی بین توپ و سوکت دیده می شود که به خاطر چگالی کم غضروف در X-ray ct است.

این فضا در حدود پهنا دارد و یا حتی در لگن نرمال بیشتر هم می شود.

می توان مفاصل لگن را به 4 دسته تقسیم نمود.

گروه اول: در این گروه استابولوم و سر فمور در مفصل لگن کاملاً از یکدیگر جدا هستند.

توزیع شدت استخوان در طول لگن به طور صاف و هموار است و سطح خاکستری بافت استخوان به نسبت قابل توجهی از بافتهای اطراف آن بالاتر است.

شکل (a)2 سه اسلایس از این گروه را نمایش می دهد.

تکنیکی که در بخش H-B به طور کلاسه شده بیان می شود برای بخش بندی این گروه مؤثر است گروه 2: فضای اتصال در چند اسلایس از ست دیتاها نازک است و استابولوم و سر فمور به طور تقریبی خیلی شبیه بیضی است و بافت استخوانی اسفنجی و همچنین بافت پوستی – غشایی استخوان به نسبت بقیه بافتهای اطراف از شدت روشنایی بیشتری برخوردار است.

برای این گروه، تکنیکهای عمومی و روتین گفته شده مانند IIB نمی توانند استابولوم و فمور را جدا کنند.

برای این گروه از تکنیک بیان شده در IIC استفاده می شود.

شکل (b)2 سه اسلایس از این گروه را نمایش می دهد.

گروه 3: استابولوم و سر فمور در این گروه به طور فیزیکی به یکدیگر متصل هستند، شکل سر فمور بیضی گون نیست به دلیل نابهنجاریهیا پاتولوژی لگن و فمور و بافت استخوان در بخشهای مختلف استابولوم و سر فمور بطور یکنواخت توزیع نشده است.

برای بخش بندی این گروه باید از متدهای بیان شده در B تا E بطور متوالی استفاده کرد.

در شکل C2 سه اسلایس از این گروه نمایش داده شده است.

گروه 4: فضای اتصال در خیلی از اسلایسهای مفصل لگن به طور کامل محو و ناپدید شده است به این پدیده به علت مریضی های استخوان و بدریختی استابولوم و فمور و همچنین کمبود غضروف ایجاد می شود.

به علت توزیع بسیار ناصاف بافت استخوان، سوراخهای بسیار زیادی در استخوان لگن پیدا می شود.

این گروه برای بخش بندی سخت ترین گروه هاست.

شکل D2 سه اسلایس از این گروه را نشان می دهد.

B: به عنوان یک شمای عمومی از پردازش تصویر، پیش پردازش اتوماتیک طراحی شده شامل پنج مرحله است: 1-انتخاب ناحیه مورد نظر (ROI): در این سری از مطالعات، تصاویر CT گرفته شده از مفصل لگن در جهت محور بوده و ست دیتا از 60 مریض موجود است.

در هر ست از دیتاها اسلایس های بین 85 تا 95 استفاده می شود.

برای داشتن کل لگن و مفصل آن در هر مریض، اولین اسلایس های تصاویر CT به عنوان اولین اسلایس های سطح شروع کانال ساکرال (درست زیر L5 و ورتبرا) در نظر گرفته می شود.

دریافتیم که در 120 لگن بخش بالایی و پایینی مفصل لگن قابل دیدن در اسلایس 10 تا 42 است، تعداد اسلایس هایی که مفصل لگن در آنها وجود دارد کمتر از 32 اسلایس است.

هر اسلایس دارای 512×512 پیکسل است.

بر اساس تقارن بدن انسان، هر مفصل لگن در نیمی از تصاویر CT دریافت شده دیده می شود.

برای انتخاب ROI از پروسه زیر استفاده می کنیم: 1-یک پنجره با سایز 512×256 برای انتخاب مفصل سمت چپ و راست در هر اسلایس استفاده می شود.

2-از مرکز تصویر انتخاب شده پنجره یا به اندازه 256×256 برای انتخاب مرحله مورد نظر، برای ادامه برنامه درنظر گرفته می شود.

از دو مرحله بالا که بیان شد تنها انتخاب راست یا چپ مفصل به کمک اوپراتور تکمیل می شود.

بقیه مراحل به طور اتوماتیک انجام می شود.

بر اساس تنظیمات اولیه، ROI درنظر گرفته شده برروی 32 اسلایس در هر ست دیتا انجام می شود.

2-نمونه برداری مجدد: ابعاد واکسل مورد استفاده در دیتاهای CT مورد مطالعه در این طرح سه بعدی هستند؛ 3mm3×0.68×0.68.

چون دیتاهای سه بعدی تصاویر CT از رزولوشن بالایی در صفحه و بالطبع رزولوشن پایین در محور برخوردار هستند، ملاحظات دقیق برروی رزولوشن غیر ایزوتروپیک برای گرفتن کانگلوشن با فیلترهای ایزوتروپیک لازم است.

همانطور که در روشهای مطرح شده در قبل بیان شد با اعمال تابع فیلتر گوسی با انحراف معیارهای متفاوت احتیاج داریم.

پس نیاز است که دیتاهای داده شده را افزایش دهیم (Up Sample).

این افزایش نمونه در جهت اسلایس و با اینترپلاسیون سینک و پر کردن صفر در حوزه فرکانس انجام می شود.

علت استفاده از اینترپولاسیون سینک کاهش اثر مخرب و ناخواسته حلقه های گیبس است و نمونه ها با فاکتور 4 افزایش پیدا کردند که باعث می شود سایز واکسل جدید 0.75mm3×0.68×0.68.

این واکسلها هنوز هم غیر سه بعدی هستند اما در مقایسه با سایز اولیه 3mm3×0.68×0.68 قابل قبول تر است.

یک حجم با سایز 128×256×256 پیکسلی به عنوان ROI در طی این طرح در نظر گرفته شده است.

3-هموارسازی: تصاویر CT با نویز دیگرید شده اند.

نویزهای از قبیل بلورینگ ذاتی اسکنرهای CT، اثر حجم جزئی، تداخل تجهیزات پزشکی دیگر و بقیه فاکتورها اطلاعات سه بعدی CT را با یک فیلتر گوسی کانوالو کرده تا ست دیتایی را به دست بیاوریم که نویز آن کاهش یافته و توزیع نایکنواخت استخوان را نیز کاهش دهد.

بعد از انتخاب ROI و افزایش نمونه ها و هموارسازی بقیه مراحل پروسه به طور اتوماتیک انجام می شود.

4-آستانه گیری بر اساس بافت نگار: ما هیستوگرام مفصل لگن را در ROI انتخاب شده محاسبه می کنیم.

دو پیک در این هیستوگرام پیدا می شود.

پیک بزرگتر مربوط به بافت استخوانی غشایی و اسفنجی استابولوم و سر فمور است و پیک کوچکتر مربوط به بافتهیا نرم اطراف است.

دو تابع گوسی را به این دو پیک فیت می کنیم.

در استفاده از منحنی گوسی ما یک مقدار آستانه بر اساس توزیع بایمودال محاسبه می کنیم و تصویر هموارسازی شده را باینری می کنیم.

5-باینری و عملیات مورفولوژی: باینری کردن ست دیتاها با روش گفته شده باعث ایجاد سوراخهایی در تصویر باینری شده می شود.

بعلاوه یک سری از اجزاء ناخواسته بصورت نواحی کوچک در تصویر ایجاد می گردد.

ما یک سری عملیات باینری مورفولوژیکال برای از بین بردن نواحی کوچک نامطلوب با باز یا بسته کردن ناحیه و پر کردن سوراخهای ایجاد شده طراحی کرده ایم.