Segmentacja 3D danych medycznych pochodzących z tomografii komputerowej oraz endoskopowych zapisów wideo

mgr inż. Andrzej Skalski

Promotor: prof. dr hab. inż. Tomasz Zieliński – Akademia Górniczo-Hutnicza
Dyscyplina: Biocybernetyka i Inżynieria Biomedyczna

Wraz ze wzrostem mocy obliczeniowych współczesnych komputerów obserwuje się dynamiczny rozwój różnego rodzaju metod wspierających pracę lekarza, które usprawniają przeprowadzanie zabiegów medycznych oraz podnoszą możliwości diagnostyczne. Jednym z najważniejszych modułów w systemach komputerowych wykorzystujących informację obrazową jest moduł odpowiedzialny za segmentację.

W rozprawie zaproponowano algorytmy segmentacji danych z tomografii komputerowej (CT) i danych endoskopowych w zastosowaniu do czterech zagadnień medycznych: 1) wspierania zabiegu biopsji aspiracyjnej cienkoigłowej (segmentacja CT drzewa oskrzelowego, naczyń krwionośnych i węzłów chłonnych), 2) wirtualnej kolonoskopii (segmentacja CT jelita grubego), 3) analizy ruchu strun głosowych w wysokoczęstotliwościowych zapisach endoskopowych (metodą dopasowywania do siebie kolejnych obrazów) oraz 4) śledzenia wczepionych znaczników w zmianę nowotworową w projekcjach tomografii komputerowej z wiązką uformowaną w stożek. Dodatkowo opracowano metodę automatycznej generacji ścieżki nawigacyjnej oraz cyfrowego czyszczenia danych tomograficznych dla wirtualnej kolonoskopii.

Zaproponowane metody zostały przetestowane na rzeczywistych danych medycznych oraz porównane pod względem skuteczności. Przeprowadzone badania wykazały ich skuteczność.

Pełna wersja autoreferatu autoreferat_skalski.pdf.

1. B. J. Matuszewski, A. Skalski, T. E. Marchant; Automatic tracking of implanted fiducial markers in cone beam CT projection images; Physics in Medicine and Biology, 2009. w recenzji.

2. A. Skalski, T. Zieliński, M. Duplaga; Wyodrębnianie struktur anatomicznych okolicy drzewa oskrzelowego z danych tomograficznych; Modelowanie i pomiary w medycynie: materiały IX sympozjum : Krynica, 10–14 maja 2009 str. 153–156.

3. A. Skalski, T. Zieliński; Zastosowanie algorytmu wododziałowego do segmentacji strun głosowych w endoskopowych zapisach wideo; Modelowanie i pomiary w medycynie : materiały IX sympozjum: Krynica, 10–14 maja 2009 str. 149–152.

4. A. Skalski, M. Socha; Przetwarzanie, analiza i wizualizacja danych medycznych; Kierunki działalności i współpraca naukowa Wydziału Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Elektroniki : materiały konferencji zorganizowanej z okazji Jubileuszu 90-lecia AGH : Kraków, 28–29 maja 2009 str. 225–226.

5. B. Papież, A. Skalski, T. Zieliński, P. Kukołowicz; Porównanie metod dopasowywania obrazów w zastosowaniu do procedur radioterapii nowotworu gruczołu krokowego; Modelowanie i pomiary w medycynie : materiały IX sympozjum: Krynica, 10–14 maja 2009, str. 161–166.

6. A. Skalski, T. Zieliński, D. Deliyski; Analysis of vocal folds movement in high speed videoendoscopy based on level set segementation and image registration; ICSES 2008 international conference on Signals and electronic systems, September 14–17, 2008, Kraków, Poland pp. 223–226.

7. J.-K. Shen, B. J. Matuszewski, L.-K. Shark, A. Skalski, T. Zieliński, C. J. Moore; Deformable image registration – a critical evaluation: Demons, B-spline FFD and spring mass system; IEEE MediVis 2008 : fifth international conference BioMedical Visualization : information visualization in medical and biomedical informatics: 9–11 July 2008 London, United Kingdom, pp. 77–82.

8. A. Skalski, T. Zieliński; Segmentacja i dopasowywanie cyfrowych obrazów medycznych: przetwarzanie nagrań wideo-endoskopowych strun głosowych oraz danych tomograficznych zmian rakowych; Pomiary, Automatyka, Kontrola, 2008, vol. 54, nr 6, str. 330–333.

9. A. Skalski, M. Socha, M. Duplaga; Algorytm wyznaczania ścieżki nawigacyjnej do automatycznego ruchu wirtualnej kamery w strukturach anatomicznych; Pomiary, Automatyka, Kontrola, 2007 vol. 53 nr 9bis str. 421–424

10. A. Skalski, M. Socha, T. Zieliński, M. Duplaga; Colon cleansing for virtual colonoscopy using non-linear transfer function and morphological operations; Proceedings of the 2007 IEEE international workshop on Imaging systems and techniques, 4–5 May 2007, Krakow, Poland. pp. 1-5.

11. A. Skalski, M. Socha, T. Zieliński, M. Duplaga; CT data processing and visualization aspects of virtual colonoscopy; EUSIPCO 2007: 15th European signal processing conference: September 3–7, 2007, Poznań, Poland : pp. 2509–2513.

12. J. Bułat, K. Duda, M. Duplaga, R. Frączek, A. Skalski, M. Socha, P. Turcza, T. P. Zieliński; Data processing tasks in wireless GI endoscopy: image-based capsule localization & navigation and video compression; EMBC 2007 proceedings of the 29th annual international conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, August 23–26, 2007, Lyon, France. pp. 2815–2818.

13. J. Bułat, K. Duda, A. Skalski, M. Socha, P. Turcza, T. Twardowski, T. Zieliński, M. Duplaga; Image and video processing tasks in computer aided medical interventions on the example of transbronchial biopsy; ,,New trends in audio and video” : XI symposium AES : September 20–22, 2006 Białystok, pp. 34–42.

14. A. Skalski, M. Socha, T. Zieliński; The 3D watershed segmentation of CT medical data supported by statistical data analysis;, ICSES'06 : International Conference on Signals and Electronic Systems: September 17–20, 2006, Łódź, Poland, pp. 301–304.

15. A. Skalski; Wybrane zagadnienia segmentacji węzłów chłonnych okolicy drzewa oskrzelowego w danych z tomografii komputerowej; Pomiary, Automatyka, Kontrola, 2006, nr 5bis, str. 133–138.