Algorithm for creating three-dimensional models of internal organs based on computer tomography

• Autorzy: Maleika W.

Warianty tytułu

PL

Opracowanie metody tworzenia modeli trójwymiarowych organów na podstawie zdjęć z tomografii komputerowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper describes a method for creating 3D objects of selected organs based on images of successive sections obtained from a computer tomograph. In the presented algorithm there were taken into account: image binarisation, seeking out contours, labelling, transformation into polar system, generation of objects (triangulation). The test investigations were carried out with the use of real images of patients from Kołobrzeg hospital.

PL

W artykule na wstępie opisano badania jakie prowadzono w różnych ośrodkach naukowych związane z tworzeniem obrazu trójwymiarowego wybranego organu na podstawie zdjęć przekrojowych uzyskanych z tomografii komputerowej, a także przykłady takich wizualizacji z programów komercyjnych. W dalszej kolejności zaprezentowano autorską metodę rekonstrukcji obiektów 3D (organów człowieka) na podstawie kolejnych przekrojów CT. W prezentowanym algorytmie uwzględniono wiele etapów takiego procesu: binaryzację obrazów (z dolnym i górnym progiem), wyszukiwanie konturów i krawędzi (metoda Canny'ego), etykietowanie, przetwarzanie obiektów do układu biegunowego, generowanie obiektów 3D (szybka triangulacja - FTA). W każdym z zaprezentowanych etapów wskazano mocne i słabe właściwości zastosowanych rozwiązań. Opisane poszczególne metody połączono ze sobą i przedstawiono kompletny schemat opracowanego algorytmu. Wyniki jego działania zaprezentowano na trzech przykładowych wizualizacjach (płuca, czaszka, miednica) zrekonstruowanych na podstawie zdjęć z CT. Wszystkie badania testowe były przeprowadzone z wykorzystaniem rzeczywistych zdjęć pochodzących z badań pacjentów szpitala w Kołobrzegu.

Słowa kluczowe

EN

computer tomography; 3D modelling; Canny method; conformity between vertices; FTA

PL

tomograf komputerowy; modelowanie 3D; metoda Canny'ego; dopasowanie wierzchołków; FTA

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2010
• Tom: R. 56, nr 12
• Strony: 1474--1479
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., wzory

Twórcy

autor

Maleika W.

• West Pomeranian University of Technology, Faculty of Computer Science and Information Technology, ul. Żołnierska 49, 71-210 Szczecin,

Bibliografia

• [1] Techniki w medycynie, [21.01.2009], http://medtech.eti.pg.gda.pl/ dodatki/metpo.html
• [2] Cytowski J., Gielecki J., Gola A.: Cyfrowe przetwarzanie obrazów medycznych. Algorytmy. Technologie. Zastosowania. Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, Warszawa, 2008.
• [3] Moeller T. B., Reif E.: Pocket Atlas of Sectional Anatomy Computed Tomography and Magnetic Resonance Imaging. Volume 2: Thorax, Abdomen and Pelvis, Thieme, Germany, 2001.
• [4] Socha M.: DICOM Digital Imaging and Communications in Medicine, M/DICOM, [15.08.2009], http://home.agh.edu.pl/~socha/ pmwiki/DICOM
• [5] Tadeusiewicz R., Korohoda P.: Komputerowa analiza i przetwarzanie obrazów. Wydawnictwo Fundacji Postępu Telekomunikacji, Kraków, 1997.
• [6] Wróbel Z., Koprowski R.: Praktyka przetwarzania obrazów w programie MATLAB. Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, Warszawa, 2004.
• [7] Ludwiczuk R.: Algorytm Canny’ego detekcji krawędzi w procesie segmentacji obrazów medycznych, [22.04.2009], http://kis.pwszchelm.pl/ publikacje/II/Ludwiczuk.pdf
• [8] Dharmarante A., Harada K.: Vertex correspondence between polygons In different applications. MG & V, 12 (3), 2003, s. 311-333.
• [9] Cytowski M.: Zastosowanie morfingu obrazów w odtwarzaniu obiektów trójwymiarowych. Praca magisterska na kierunku matematyka. Uniwersytet Warszawski, Wrzesień, 2004.
• [10] Huang Y., Duan Z. C., Zhu G. L., Gong S. H.: A Fast triangulation algorithm for 3D recon-struction from planar contours. Int. J. Adv. Manuf. Technol., 2004, 24 s. 98-101.
• [11] Keil J. M.: Decomposing a polygon into simpler components. SIAM J. Computing, 14 (4), 1985, s. 799-817.
• [12] Herman G. T.: Fundamentals of computerized tomography: Image reconstruction from projection, 2nd edition, Springer, 2009.
• [13] Udupa J. K. and Herman G. T.: 3D Imaging in Medicine, 2nd Edition, CRC Press, 2000.
• [14] Choplin R. H., Buckwalter K. A., Rydberg J., Farber J. M.: CT with 3D Rendering of the Tendons of the Foot and Ankle: Technique, Normal Anatomy, and Disease1. RadioGraphics, March 2004, p. 343-356.
• [15] Hongjian Wang, Xiaoming Pu; 3D Medical CT Images Reconstruction Based on VTK and Visual C++, Bioinformatics and Biomedical Engineering, 2009.
• [16] Cifune N. G.: The Third Dimension: 3D MRI, CT and Ultrasound are Catching On, Medical Imaging - July 2000.
• [17] Reuben A. D., Watt-Smith S. R., Dobson D., Golding S. J.: A comparative study of evaluation of radiographs, CT and 3D reformatted CT in facial trauma: what is the role of 3D? British Journal of Radiology (2005) 78, 198-201.
• [18] Kelley D. J., Farhoud M., Meyerand M.E., Nelson D.L., Ramirez L. F., Dempsey R. J., Wolf A. J., Alexander A. L., Davidson R. J.: Creating Physical 3D Stereolithograph Models of Brain and Skull. PLoS ONE 2 (10): e1119. doi:10.1371/journal.pone.0001119.
• [19] Cox RW (1996) AFNI: software for analysis and visualization of functional magnetic resonance neuroimages. Comput Biomed Res 29: 162–173.
• [20] Gering D. T., Nabavi A., Kikinis R., Hata N., O’Donnell L. J., et al.: (2001) An integrated visualization system for surgical planning and guidance using image fusion and an open MR. J Magn Reson Imaging 13: 967–975.