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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.3.2016.tde-12072016-095408
Document
Author
Full name
José Miguel Manzanares Chirinos
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2015
Supervisor
Committee
Tsuzuki, Marcos de Sales Guerra (President)
Cappabianco, Fábio Augusto Menocci
Rosso Junior, Roberto Silvio Ubertino
Title in Portuguese
Determinação do contorno pulmonar orientado em sequências temporais de imagens de RM pela transformada de Hough.
Keywords in Portuguese
Imageamento (Bioengenharia)
Imagem por ressonância magnética
Imagens médicas
Pulmão
Ressonância magnética
Segmentação do pulmão
Abstract in Portuguese
O estudo do movimento pulmonar é assunto de grande interesse na área médica. A observação direta do mesmo é inviável, uma vez que o pulmão colapsa quando a caixa torácica é aberta. Dentre os meios de observação indireta, escolheu-se o imageamento por ressonância magnética em respiração livre e sem uso de nenhum gás para melhorar o contraste ou qualquer informação de sincronismo. Esta escolha propõe diversos desafios, como: a superar a alta variação na qualidade das imagens, que é baixa, em geral, e a suscetibilidade a artefatos, entre outras limitações a serem superadas. Imagens de Tomografia Computadorizada apresentam melhor qualidade e menor tempo de aquisição, mas expõem o paciente a níveis consideráveis de radiação ionizante. É apresentada uma metodologia para segmentação do pulmão, produzindo um conjunto de pontos coordenados. Isto é feito através do processamento temporal da sequência de imagens de RM. Este processamento consiste nas seguintes etapas: geração de imagens temporais (2DSTI), transformada de Hough modificada, algoritmo de contornos ativos e geração de silhueta. A partir de um dado ponto, denominado centro de rotação, são geradas diversas imagens temporais com orientações variadas. É proposta uma formulação modificada da transformada de Hough para determinar curvas parametrizadas que sejam síncronas ao movimento diafragmático, chamados movimentos respiratórios. Também são utilizadas máscaras para delimitar o domínio de aplicação da transformada de Hough. São obtidos movimentos respiratórios que são suavizados pelo algoritmo de contornos ativos e, assim, permitem a geração de contornos para cada quadro pertencente a sequência e, portanto, de uma silhueta do pulmão para cada sequência.
Title in English
Oriented lung contour determination for temporal MRI sequences using hough transform.
Keywords in English
Lung segmentation
Medical imaging
MRI
Abstract in English
Lung movement visualization is of great interest in medicine. Direct observation of the lung movement is not practicable, as it collapses if the thoracic cage is opened. Among indirect observation means, we choose magnetic resonance imaging, acquired on free breathing, without the use of any triggering information and any special gas to enhance the contrast. This choice leads us to overcome the high variation on MR images' quality, which is, generally, low, and, also, artifact susceptibility, among other limitations. Computed Tomography images have better quality and a shorter acquisition time, but they expose the subject to considerably high levels of radiation. A Lung segmentation methodology is presented and it produces a connected set of points. That is achieved through MRI sequences temporal processing and it consists of the following stages: masks generation, 2-dimensional space-time images (2DSTI), modified Hough transform, an active contours algorithm and silhouette generation. Using a given point, which will be called parameter point, various temporal images with varied orientation will be generated. A modified Hough transform is applied to extract parameterized curves, that are synchronous to diaphragmatic movement, which will be called respiratory movements. Also, masks will be used in order to delimit the modified Hough transform application domain. An active contours algorithm will smoothen the obtained respiratory movements, so they will allow the generation of a contour for each frame on the image sequence and, therefore, a lung silhouette for a given sequence.
 
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This document is only for private use for research and teaching activities. Reproduction for commercial use is forbidden. This rights cover the whole data about this document as well as its contents. Any uses or copies of this document in whole or in part must include the author's name.
Publishing Date
2016-07-13
 
WARNING: The material described below relates to works resulting from this thesis or dissertation. The contents of these works are the author's responsibility.
  • Abe, L. I., et al. Diaphragmatic Surface Reconstruction from MR Temporal Sequences of Images. In COBEM 2011 - 21 International Congress of Mechanical Engineering, Natal, 2011. Proceedings of COBEM2011.Rio de Janeiro : ABCM, 2011.
  • Tavares, R. S., et al. Comparison of Two Lung Segmentation Algorithms from MRI Temporal Sequences [doi:10.2316/P.2011.742-030]. In IASTED International Conference Computational Bioscience (CompBio 2011), Cambridge, 2011. Proceedings of the IASTED International Conference Computational Bioscience (CompBio 2011).Alberta : IASTED, 2011.
  • Tavares, R. S., et al. Temporal Segmentation of Lung Region from MRI Sequences Using Multiple Active Contours [doi:10.1109/IEMBS.2011.6091969]. In 33rd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, Boston, 2011. Proceedings of the 33nd Annual International Conference of the IEEE EMBS.Boston : IEEE, 2011.
  • Abe, L. I., et al. Determinação Automática da Superfície Diafragmática em Movimento a Partir de Sequências Temporais de RM. In VII Congresso Nacional de Engenharia Mecânica, São Luis, 2012. Anais do VII Congresso Nacional de Engenharia Mecânica.Rio de Janeiro : ABCM, 2012.
  • Abe, L. I., et al. Reconstrução automática da superficie diafragmática a partir de sequências de imagens de RM. In XXIII Congresso Brasileiro de Engenharia Biomédica, Porto de Galinhas, 2012. Anais do XXIII Congresso Brasileiro de Engenharia Biomédica.Sao Paulo : SBEB, 2012.
  • Chirinos, J. M. M., et al. Determinação dos vasos sanguíneos em sequências de imagens temporais de RM por padrões respiratórios. In XXIII Congresso Brasileiro de Engenharia Biomédica, Porto de Galinhas, 2012. Anais do XXIII Congresso Brasileiro de Engenharia Biomédica.São Paulo : SBEB, 2012.
  • Chirinos, J. M. M., et al. Segmentação Temporal do Contorno Pulmonar em Sequências de Imagens de RM por Meio de Superfícies Ativas. In VII Congresso Nacional de Engenharia Mecânica, São Luis, 2012. Anais do VII Congresso Nacional de Engenharia Mecânica.Rio de Janeiro : ABCM, 2012.
  • Chirinos, J. M. M., e Tsuzuki, M. S. G. Algoritmo de Deteção do Contorno Pulmonar em Imagens de Ressonância Magnética Utilizando Superfícies Ativas. In 19º Simpósio de Iniciação Científica da USP, São Carlos, 2011. Anais do 19º Simpósio de Iniciação Científica da USP.Sao Paulo : USP, 2011. Resumo.
  • Chirinos, J. M. M., e Tsuzuki, M. S. G. Uso da Transformada de Hough para Detecção de Padrões Respiratórios. In 18º Simpósio de Iniciação Científica da USP, São Paulo, 2010. Anais do 18º Simpósio de Iniciação Científica da USP.São Paulo : USP, 2010. Resumo.
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