Manyetik rezonans (MR) diz görüntülerinde otomatik menisküs tespiti ve yırtıkların teşhisi

Abstract

Tıpta bir hastalığa tanı konulması, en az tedavi kadar önemli bir aşamadır.Başarılı bir tedavi ancak doğru tanı konulduğunda gerçekleşebilir. Bu açıdan bakıldığında, radyolojik görüntülemenin tanı yöntemleri arasında ayrı bir önemi vardır. Günümüzde özellikle diz eklem problemlerini teşhis etmek amacıyla sıkça, modern bir radyolojik görüntüleme tekniği olan Manyetik Rezonans Görüntüleme (MRG)'ye başvurulmaktadır. Menisküsler, diz ekleminde iki adet bulunan, diz eklemini destekleme, kıkırdaklara ve kemiklere binen yükü azaltarak hareket kabiliyetini arttırma gibi önemli görev ve fonksiyonlar üstlenen kıkırdak yastıkçıklardır. Bu kıkırdak dokular üzerinde meydana gelebilecek olan yırtıklar, hareket kabiliyetini sınırlayarak diz ekleminin sağlığını olumsuz yönde etkilemektedir. Dolayısıyla bu tür problemlerin zamanında ve doğru olarak teşhis edilmesi, tedavi sürecine önemli katkıda bulunmaktadır. Bu çalışmada öncelikle, proton densite, sagital diz MR görüntülerinde iç (medial) veya dış (lateral) menisküsün ön ve arka boynuzlarının da içinde bulunduğu diz eklem bölgesi, histogram ve istatistiksel kemik bölütleme tabanlı metotlarla tespit edildi. Lokalize edilen eklem bölgesi üzerinde yapılan bazı ön görüntü işlemlerinin ardından görüntü ikiliye çevrildi ve etiketlendi. Son olarak parametrik bir üçgensel prototip model kullanılarak şablon eşleme tekniği ile menisküs boynuzları tespit edilerek analiz edildi. Karadeniz Teknik Üniversitesi Tıp Fakültesi Farabi Hastanesi Radyoloji Bölümü'nden tedarik edilen 30 farklı hastadan 100 dilim (slice) proton densite, sagital MR diz görüntüsü üzerinde teşhis-analiz sistemi test edilmiştir. Çalışma için gerçeklenen teşhis-analiz sistemi, herhangi bir görüntü-bilgitabanında belirli bir perspektifte görüntü içeriği sorgularının yapılmasını sağlayabileceği gibi görüntüyü ekrana almadan menisküs yırtıklarını tespit ederek tedavi planlaması için klinisyeni yönlendirebilir. Ayrıca elle görüntü üzerinde ölçülmesi çok zor ve zaman alıcı olan çeşitli nicel hesaplamaları otomatik olarak yaparak daha doğru ve somut bilgiler ortaya koyabilir. In medicine, diagnosis of any disease is very important process as well astreatment. A successful treatment can only be done with accurate diagnosis. With respect to this, radiological imaging methods have an important role in health care. Recently,Magnetic Resonance (MR) as a modern imaging method is often used especially for diagnosing the problems regarding knee joint. Meniscuses are cartilage cushions, which assume critical functions like supporting the knee joint, increasing the mobility by decreasing the burden that rides on the bones and cartilages. Tears that might be take place on this soft cartilage tissue are also very significant injury from the health of the knee point of view. In this study, first of all, the knee joint (meniscal area) which includes anterior and posterior horns of the medial or lateral meniscus are detected by histogram and statistical bone segmentation based methods on the sagittal plane, proton density MR images of the knee. Following several pre-processing operations on the localized knee joint, the image is converted to binary and labeled. Finally, template-matching technique is employed by means of adapting a parametric triangular prototype. Then, the meniscus horns are detected and analyzed for tear-diagnosis purpose. The diagnosis-analyze system has been tested on 100 slices of proton density, sagittal MR images of the knee that had been taken from 30 different patients, provided by Radiology Department of Faculty of Medicine at Karadeniz Technical University. The implemented Diagnosis-Analysis system can provide content-based search for the context from an image-knowledge-base and can also supervise the clinician before the image hasn?t been viewed on the monitor yet. In addition, more concrete and accurate data can automatically be obtained by doing several quantitative calculations that are very hard and painstaking to measure on the image manually.