Picture Grammars In 3D Modeling Of Medical Structures

• Autorzy: Ogiela M. R. , Tadeusiewicz R. , Trzupek M.

Warianty tytułu

PL

Gramatyki obrazowe w przestrzennym modelowaniu wybranych struktur medycznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the new opportunity for making semantic descriptions of medical structures with the use of graph-based linguistic formalisms. Discussed in detail are methods of computational intelligence to the development of a syntactic semantic description of spatial visualisations of the heart’s coronary vessels. The methodology can be used for other goals related performance of computer-assisted semantic interpretation of selected elements and/or the entire 3D structure of the coronary vascular tree. The obtained semantic information makes it possible to describe the structure focused on the semantics of various morphological forms of the visualised vessels from the point of view of the operation of coronary circulation and blood supply to the heart muscle. Our approach allows a fast and, to a great degree, automated interpretation of semantics of various morphological changes in the coronary vascular tree, and makes it possible to detect the stenoses in the lumen of the vessels that can cause critical decrease of blood supply to extensive important regions of the heart muscle. This is achieved through the use of graph-based image formalisms based on indexed edge-unambiguous graphs generating grammars that allow discovering and automatic semantic interpretation of irregularities visualised on the images of the heart muscle from helical CT scans.

PL

W pracy omówiono możliwości tworzenia semantycznych opisów wybranych struktur medycznych z wykorzystaniem grafowych formalizmów strukturalnej analizy obrazów. W szczególności zaprezentowano sposób wykorzystania technik inteligencji obliczeniowej do tworzenia syntaktycznych opisów znaczeniowych przestrzennych wizualizacji naczyń wieńcowych serca. Proponowane podejście może być wykorzystane do zadań komputerowego wspomagania diagnostycznej interpretacji zobrazowań oraz analizy przestrzennych struktur unaczynienia wieńcowego. Możliwość otrzymania semantycznego opisu takich struktur umożliwia analizę prawidłowości funkcjonowania krążenia wieńcowego oraz określenia stopnia zaopatrzenia serca w krew utlenowaną. Tak prowadzona analiza w konsekwencji pozwala na przeprowadzenie automatycznej interpretacji znaczeniowej wielu różnych form zmian morfologicznych naczyń wieńcowych, w tym także wykrycie istotnych przewężeń światła tętnic, mogących ograniczać dopływ krwi utlenowanej do najważniejszych części mięśnia sercowego. Taką analizę oparto o grafowe techniki syntaktycznego rozpoznawania obrazów pozwalające na dokonanie semantycznej klasyfikacji nieprawidłowości krążenia wieńcowego uwidacznianych z wykorzystaniem technik spiralnej tomografii komputerowej.

Słowa kluczowe

EN

syntactic pattern analysis; medical image understanding; spatial modeling; coronary arteries

PL

strukturalna analiza obrazów; rozumienie zobrazowań medycznych; modelowanie przestrzenne; diagnostyka naczyń wieńcowych serca

• Wydawca: Uniwersytet Jagielloński - Collegium Medicum ; Index Copernicus Sp. z o.o.
• Czasopismo: Bio-Algorithms and Med-Systems
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 2, no. 3
• Strony: 53--59
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys.

Twórcy

autor

Ogiela M. R.

• AGH University of Science and Technology, Institute of Automatics, Biocybernetics Laboratory 30 Mickiewicza Ave, 30-059 Krakow, Poland

autor

Tadeusiewicz R.

• AGH University of Science and Technology, Institute of Automatics, Biocybernetics Laboratory 30 Mickiewicza Ave, 30-059 Krakow, Poland

autor

Trzupek M.

• AGH University of Science and Technology, Institute of Automatics, Biocybernetics Laboratory 30 Mickiewicza Ave, 30-059 Krakow, Poland

Bibliografia

• 1. Bankman I. (ed.): Handbook of Medical Imaging: Processing and Analysis. Academic Press 2002.
• 2. Bochenek A., Reicher M.: Human Anatomy, vol. III. Cardiovascular system (in Polish), PZWL, Warszawa 1998.
• 3. Higgins W. E., Karwoski R. A., Ritman E. L., Spyra W. J. T.: System for analyzing true three-dimensional angiograms. IEEE Trans. Med. Imag., 15: 377-385, 1996.
• 4. Higgins W. E., Reinhardt J. M.: Cardiac image processing, 789-804, in Handbook of Video and Image Processing, ed. A. Bovik, Academic Press, 2000.
• 5. Hoffman K. R., Sen A., Lan Li, Chua Kok-Gee, Esthappan J., Mazzucco M.: A system for determination of 3D vessel tree centerlines from biplane images, The International Journal of Cardiac Imaging, 16: 315-330, 2000.
• 6. Khan M. G.: Heart Disease Diagnosis and Therapy, Williams & Wilkins, Baltimore 1996.
• 7. Kurgan L., Cios K. J., Tadeusiewicz R., Ogiela M., Goodenday L. S.: Knowledge Discovery Approach to Automated Cardiac SPECT Diagnosis, Artificial Intelligence in Medicine, 23(2): 149-169, 2001.
• 8. Meyer-Baese A.: Pattern Recognition in Medical Imaging, Elsevier-Academic Press 2003.
• 9. Netter F.H., Colacino S.: Atlas of Human Anatomy, Novartis Medical Education, 1998.
• 10. Ogiela M. R., Tadeusiewicz R.: Picture Languages in Intelligent Retrieval of Visual Data Semantic Information, LNAI 3336, 389-396.
• 11. Ogiela M. R., Tadeusiewicz R.: Nonlinear Processing and Semantic Content Analysis in Medical Imaging – A Cognitive Approach. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 54(6): 2149-2155, 2005.
• 12. Skomorowski M.: A Syntactic-Statistical Approach to Recognition of Distorted Patterns. Jagiellonian University, Kraków 2000.
• 13. Tadeusiewicz R., Ogiela M. R.: Medical Image Understanding Technology. Springer Verlag, Berlin-Heidelberg 2004.
• 14. Tadeusiewicz R., Flasiński M.: Pattern Recognition, PWN, Warszawa 1991.