Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/4264
Title: Ανάπτυξη βάσης δεδομένων και συγκριτική αξιολόγηση προσομοιωμένων μαστογραφικών εικόνων
Authors: Αποστολίδη, Ελένη
Issue Date: 2011-04-20T09:13:45Z
Keywords: Μαστός
Προσομοίωση
Ιατροί ακτινολόγοι
Μαστογραφικό υπόστρωμα
Αλγόριθμοι
Keywords (translated): Breast
Simulation
Radiologists
Breast modeling
Mammography simulation
BreastSimulator
Algorithms
Abstract: Η παρούσα εργασία βασίστηκε πάνω στο λογισμικό προσομοίωσης BreastSimulator που αναπτύχθηκε στην μονάδα Βιοϊατρικής Τεχνολογίας του εργαστηρίου Ιατρικής Φυσικής στο Πανεπιστήμιο Πατρών. Το συγκεκριμένο πρόγραμμα προσομοίωσης αναφέρεται πρώτη φορά το 2002 και από τότε συνεχώς γίνονται προσπάθειες βελτίωσής του ως προς την ρεαλιστικότητα των μαστογραφικών εικόνων που αυτό παράγει. Η τελευταία έκδοση του εισάγει μια καινοτομία ως προς την παραγωγή του μαστογραφικού υποστρώματος με έναν νέο αλγόριθμο ο οποίος στην συγκεκριμένη εργασία συγκρίνεται και αξιολογείται από γιατρούς ακτινολόγους ως περισσότερο ρεαλιστικός σε σχέση με τον προηγούμενο. Η καινοτομία που εισάγει ο νέος αλγόριθμος σε σχέση με έναν προγενέστερο του εργαστηρίου μας οποία αφορά στο μαστογραφικό υπόστρωμα, το οποίο αποτελεί το σύνολο του λιπώδους, ινώδους και συνδετικού ιστού οι οποίοι δεν είναι σαφώς μοντελοποιημένοι όπως τα υπόλοιπα ανατομικά στοιχεία. Στον νέο αλγόριθμο το μαστογραφικό υπόστρωμα μοντελοποιείται εξαρχής ως τρισδιάστατο, στοιχείο ιδιαίτερα σημαντικό για την βελτίωση του αποτελέσματος προσομοίωσης μαστογραφικής εικόνας που πλέον είναι πολύ περισσότερο ρεαλιστική. Ο στόχος της εργασίας αυτής ήταν η παραγωγή ψηφιακών, «εικονικών» μοντέλων μαστού με τη χρήση του BreastSimulator με ρεαλιστικό αποτέλεσμα. Μετά την διαδικασία παραγωγής των μοντέλων μαστού, έγινε προσομοίωση της μαστογραφικής λήψης αυτών και είχε ως αποτέλεσμα την παραγωγή μαστογραφικών εικόνων χωρίς συμπίεση του μαστού. Με τον βελτιωμένο αλγόριθμο προσομοίωσης παρήχθησαν μοντέλα μαστού διαφόρων μεγεθών και πυκνοτήτων. Οι παράμετροι των πιο ρεαλιστικών μοντέλων συγκεντρώθηκαν σε μια βάση δεδομένων στην οποία μπορούν να ανατρέξουν μελλοντικοί χρήστες του λογισμικού για πειραματικές μελέτες. Τα αποτελέσματα της σύγκρισης δείχνουν ότι οι εικόνες που παρήχθησαν με τον νέο αλγόριθμο προσομοίωσης του μαστογραφικού υποστρώματος υπερέχουν σαφώς του προγενέστερου ως προς τη ρεαλιστικότητα. Οι εικόνες από τον νέο αλγόριθμο αξιολογήθηκαν συνολικά κατά μέσο όρο σε ποσοστό περίπου 80% ως ρεαλιστικές και πολύ ρεαλιστικές, ενώ σε ποσοστό 20% αξιολογήθηκαν ως μη ρεαλιστικές. Οι εικόνες του προηγούμενου αλγορίθμου αξιολογήθηκαν αντίστοιχα με ποσοστό 10% ως ρεαλιστικές και πολύ ρεαλιστικές και 90% ως μη ρεαλιστικές. Ακόμα αναλύεται το μοντέλο προσομοίωσης, η διαδικασία παραγωγής της βάσης δεδομένων, η διαδικασία αξιολόγησης από ομάδα γιατρών, ενώ αναφέρεται η σημασία της μαστογραφίας σαν κορυφαία προληπτική εξέταση για την έγκαιρη διάγνωση του καρκίνου του μαστού και η σημασία της προσομοίωσης αυτής της εξέτασης.
Abstract (translated): The current master thesis was based on the software simulation named BreastSimulator which was developed in the unit of Biomedical engineering of the Medical Physics laboratory at the University of Patras. This particular simulation program refers for the first time in 2002. Since then, there have been continuous improvements of the program in order to produce realistic mammographic images. The key improvement of the last edition of BreastSimulator is the development of a new algorithm for 3D background texture creation which was evaluated by radiologists as more realistic than the previous one. The innovation introduced by the new algorithm compared to a previous one of our laboratory is about the modeling of the mammographic background, which simulates the presence of adipose, fibrous and connective tissues as well as other non-glandular tissue types that are not explicitly modeled. The optimized methodology is an evolution of a previously presented 3D non compressed breast modeling method which now produces more realistic mammographic images. The objective of this work was the production of digital, ' virtual ' breast models using BreastSimulator with realistic outcome. After having modeled the breast phantoms, a simulation of irradiation was done and as a result of this process we produced mammographic images. Using the improved algorithm simulation we produced breast models of various size and composition. The optimum parameters of the most realistic models were collected in a database in which future users can refer for experimental studies. Comparing the images produced by the new algorithm to the images from the previous one shows that the new algorithm for mammographic texture is superior compared to the old approach in terms of similarity with real mammograms. The images from the new algorithm were evaluated from the experienced radiologists approximately 80% as a realistic and very realistic and 20% as unrealistic, while the images of the previous one were evaluated 10% as a realistic and very realistic and 90% as unrealistic. Additionally, there are some details about the breast model simulation, the process of creating the database and the evaluation process by a group of 5 doctors. The importance of mammography as the leading preventive examination for early detection of breast cancer is highlighted as well as the significance of the simulation of this medical imaging examination.
Appears in Collections:Τμήμα Ιατρικής (ΜΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
ΑΠΟΣΤΟΛΙΔΗ ΕΛΕΝΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΝΗΜΕΡΤΗΣ.pdf2.87 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.