Algorytmy modelowania drzewa oskrzelowego

• Autorzy: Pluta K. , Postolski M. , Janaszewski M.

Warianty tytułu

EN

Bronchial tree modeling algorithms

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł prezentuje nową koncepcję trójwymiarowego modelu ludzkiego drzewa oskrzelowego przydatnego do testowania algorytmów ilościowej analizy drzew oskrzelowych na bazie obrazów tomograficznych. Zaproponowany model został opracowany jako rozwinięcie algorytmu generowania trójwymiarowego ludzkiego drzewa oskrzelowego autorstwa Hiroko Kitaoka, Ryuji Takaki oraz Bela Suki. Model ten został rozwinięty o zniekształcenia drzewa oskrzelowego oraz zakłócenia w obrazie objętościowym. Prezentowana koncepcja została zaimplementowana w postaci komputerowych algorytmów generujących trójwymiarowe, objętościowe obrazy drzew oskrzelowych. Artykuł prezentuje również wyniki działania zaimplementowanych algorytmów, wpływ parametrów na właściwości generowanych drzew oraz przydatność wygenerowanych modeli do testowania procedur ilościowej analizy oskrzeli na bazie obrazów tomograficznych.

EN

The article presents a new conception of 3D human bronchial tree model which is useful to test algorithms for quantitative analysis of bronchial tubes based on tomographic images. The proposed model has been developed as an extension of the algorithm to generate the human bronchial tree by Hiroko Kitaoka, Ryuji Takaki and Bela Suki, The new model has been extended with geometrical deformations of branches and procedure which iteratively add noise and smooth a tree in voxel space. The presented conception has been implemented in the form of computer algorithms which generate 3D images of bronchial trees in voxel space. The article presents results of the implemented algorithms which are more like the segmented, real, bronchial trees than model Kitaoka, Takaki and Suki. Moreover the authors prezent influence of the algorithm parameters on the results and usefulness of the generated models for testing procedures of quantitative analysis of bronchial trees.

Słowa kluczowe

PL

drzewo oskrzelowe; algorytm ilościowej analizy drzew oskrzelowych; obraz tomograficzny

• Wydawca: Wyższa Szkoła Informatyki i Umiejętności
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Wyższej Szkoły Informatyki
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 11, Nr 1
• Strony: 152--170
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys.

Twórcy

autor

Pluta K.

autor

Postolski M.

autor

Janaszewski M.

• Wyższa Szkoła Informatyki w Łodzi,

Bibliografia

• 1] www.wikipedia.pl
• [2] Weibel, E. R. Morphometry of the Human Lung, New York: Academic, 1963.
• [3] Horsfield, K., G. Dart, D. E. Olson, G. F. Filley, and G. Cumming, Models of the human bronchial tree, J. Appl. Physiol. 31: 202–217, 1971.
• [4] Nelson, T. R., and D. K. Manchester, Modeling of lung morphogenesis using fractal geometries, IEEE Trans. Med. Imag. 7: 321–327, 1988.
• [5] Martonen, T. B., Y. Yang, and M. Dolovich, Definition of airway composition within gamma camera images, J. Thorac. Imaging 9: 188–197, 1994.
• [6] Chen, W.J.R., Shiah, D.S.P., Wang, C.S., A three-dimensional model of the upper tracheobronchial tree, Bulletin of Mathematical Biology, Volume 42, Issue 6, 1980, Pages 847-859
• [7] Kitaoka Hiroko, Ryuji Takaki, Bela Suki, A three-dimensional model of the human airway tree. J. Appl. Physiol. 87(6): 2207–2217, 1999.
• [8] Howatson Tawhai, M. , Pullan, A.J., Hunter, P.J., Generation of an Anatomically Based Three-Dimensional Model of the Conducting Airways, Annals of Biomedical Engineering, Volume 28, Issue 7, 2000, Pages 793-802
• [9] www.vtk.org
• [10] www.bioengineering-research.com/software/vtkbioeng
• [11] Fakir Nooruddin, Greg Turk, Simplification and Repair of Polygonal Models Using Volumetric Techniques, IEEE Trans. On Visualization and Computer Graphics, vol. 9, nr. 2, April 2003, pages 191-205
• [12] www.cs.princeton.edu/~min/binvox/
• [13] www.pinkhq.com
• [14] Murray Eden. A two-dimensional growth process. In Proceedings of the 4th Berkeley Symposium on Mathematical Statistics and Probabilities, volume 4, pages 223–239. Univ. of Calif. Press, 1961.
• [15] Michel Couprie, Gilles Bertrand, Topology preserving alternating sequential filter for smoothing 2D and 3D objects, Journal of Electronic Imaging, Vol. 13, No. 4, pp. 720-730, 2004.
• [16] Ryszard Tadeusiewicz, Przemysław Korohoda, Komputerowa analiza i przetwarzanie obrazów, Wydawnictwo Fundacji Postępu Telekomunikacji, Kraków 1997.