Please use this identifier to cite or link to this item: http://ktisis.cut.ac.cy/handle/10488/8877
Title: Δημιουργία ολοκληρωμένου υπολογιστικού συστήματος για τον υπολογισμό της μέγιστης διαφραγματικής χαλάρωσης μέσω υπερηχογραφικών εικόνων
Authors: Λοΐζου, Χριστάκης 
Keywords: Διάφραγμα
Διαφραγματική χαλάρωση
Οισοφάγεια πίεση
Issue Date: 2016
Publisher: Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Ηλεκτρονικών Υπολογιστών και Πληροφορικής, Σχολή Μηχανικής και Τεχνολογίας, Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Κύπρου
Abstract: Παρακολουθώντας την κίνηση του θωρακικού διαφράγματος (ΘΔ), χρήσιμες πληροφορίες μπορούν να αντληθούν για την αναγνώριση της δυσλειτουργίας του έτσι ώστε να προληφθούν επιπλοκές και θάνατοι. Σε αυτή την διπλωματική εργασία εισάγουμε και χρησιμοποιούμε τεχνικές ανάλυσης εικόνας σε υπερηχογραφικές εικόνες M-mode για να διαπιστωθεί η μετατόπιση του διαφράγματος κατά τη διάρκεια της εισπνοής και εκπνοής. Εξάγουμε διάφορα χαρακτηριστικά κίνησης του ΘΔ τα οποία μπορούν να δώσουν επιπρόσθετες πληροφορίες για την αναγνώριση της ομαλής ή ανώμαλης κίνησης και λειτουργίας του διαφραγματικού μυ. Παρακολουθούμε επίσης την παράλληλη κίνηση του ΘΔ με αυτή της οισοφάγειας πίεσης (ΟΠ) και έτσι το προτεινόμενο σύστημα μπορεί να χρησιμοποιηθεί σαν μία μη-επεμβατική μέθοδος για την αντικατάσταση της μεθόδου της ΟΠ. Εξάγεται επίσης ο ρυθμός μέγιστης χαλάρωσης της ΟΠ ο οποίος χρησιμοποιείται ευρέως σήμερα για την αποτίμηση της κόπωσης του διαφράγματος. Επίσης μπορεί να δώσει επιπρόσθετη κλινική πληροφορία και να υποβοηθήσει τον θεράποντα ιατρό να αποφασίσει κατά πόσο κάποιος ασθενής μπορεί να αποσυνδεθεί από την μηχανική υποστήριξη. Στόχος αυτής της διπλωματικής εργασίας ήταν να αναπτυχθεί ένα ολοκληρωμένο υπολογιστικό σύστημα, το D-MRRAS (Diaphragmatic Maximal Relaxation Rate Analysis System), το οποίο μέσα από την ανάλυση σε υπερηχογραφικές εικόνες M-mode να μπορεί να παρακολουθεί την διαφραγματική κίνηση και να εξάγει ποσοτικές παραμέτρους οι οποίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αποτίμηση της κοπώσεως του ΘΔ και την αντικατάσταση της μεθόδου της ΟΠ. Το προτεινόμενο σύστημα έχει εφαρμοστεί σε 5 ασθενείς με διαφραγματική κόπωση (συνολικά 27 M-mode εικόνες για δύο ξεχωριστές ομάδες). Στο σύστημα D-MRRAS έχουν υλοποιηθεί τα ακόλουθα: (α) Μέθοδος εξαγωγής ποσοτικών παραμέτρων, (β) μέθοδος χειροκίνητης επεξεργασίας εικόνας και (γ) μέθοδος εισαγωγής χειροκίνητων μετρήσεων για τον υπολογισμό ποσοτικών μετρήσεων. Έχει επίσης χρησιμοποιηθεί πρόγραμμα μορφολογικών αλλαγών για αφαίρεση θορύβου. Τα ημι-αυτοματοποιημένα αποτελέσματα (SA) από το D-MRRAS έχουν συγκριθεί με δύο μεθόδους χειροκίνητων μετρήσεων (χειροκίνητες μετρήσεις στις υπερηχογραφικές εικόνες Μ-mode (MUS) και χειροκίνητες μετρήσεις σε γραφικές παραστάσεις τις οισοφάγειας πίεσης (MB)). Οι μετρήσεις περιλαμβάνουν τη διαφραγματική μετατόπιση (diaphragmatic excursion), διάρκεια εισπνοής (inspiration time), την κλίση της καμπύλης (slope), τον χρόνο χαλάρωσης (relaxation rate), την μέγιστη κλίση της καμπύλης (steepest slope), την απόσταση από τον Υ- v άξονα (y-axis distance) και την μέγιστη διαφραγματική χαλάρωση (Maximal Relaxation Rate). Για τις εικόνες οι χειροκίνητες μετρήσεις έχουν γίνει από ειδικό ιατρό της Μονάδας Εντατικής Θεραπείας του Παπαγεωργίου Γενικό Νοσοκομείο Θεσσαλονίκης. Για την επιβεβαίωση του συστήματος έχει δημιουργηθεί εικόνα προσομοίωσης της διαφραγματικής μετατόπισης με γνωστές παραμέτρους από τη βιβλιογραφία. Η διαδικασία επεξεργασίας των εικόνων και ο υπολογισμός των μέτρων αποτίμησης διαρκεί περίπου 2-3 λεπτά εφόσον η εισαγωγή δεδομένων από τον χρήστη είναι απαραίτητη. Τα σφάλματα των μέτρων αποτίμησης μεταξύ του προτεινόμενου συστήματος και των χειροκίνητων μετρήσεων, είναι πολύ μικρά, πράγμα που δείχνει την ακρίβεια και αξιοπιστία του συστήματος. Αυτό μπορεί να δώσει την πιθανότητα εφαρμογής του προτεινόμενου συστήματος στην κλινική πρακτική. Η περαιτέρω εξέλιξη και ανάλυση του D-MRRAS, όπως και η εφαρμογή του σε μεγαλύτερο αριθμό εικόνων είναι απαραίτητη για την καλύτερη αξιολόγηση του.
Description: Monitoring the movement of the chest diaphragm, useful information can be derived to identify the diaphragmatic dysfunction thus to prevent complications and deaths. In this dissertation study, we introduce and use image analysis techniques through ultrasound M-mode images to determine the displacement of the diaphragm during inhale and exhale. We export various diaphragmatic motion characteristics which can provide additional information to identify the normal or abnormal motion and function of the diaphragm muscle. The maximum relaxation rate of the esophageal pressure is widely used nowadays for measuring the diaphragm fatigue. By monitoring the parallel movement of the diaphragmatic motion with that of the esophageal pressure and thus, the proposed system can be used as a non-invasive process for the replacement of the esophageal pressure method. The proposed system can also provide additional clinical information and can assist the physician to decide whether a patient can be weaned from the mechanical ventilation or not. The aim of this thesis is to develop an integrated computer system, the D-MRRAS (Diaphragmatic Maximal Relaxation Rate Analysis System), which through the analysis of ultrasound images M-mode can monitor the diaphragmatic motion and extract quantitative parameters which can be used to assess the fatigue of the diaphragm and the replacement of the esophageal pressure method. The proposed system has been applied in 5 patients with diaphragmatic fatigue (total of 27 M-mode images for two separate groups). In the D-MRRAS system, the following have been implemented: (a) method for extracting quantitative parameters, (b) method for manual image processing, and (c) method for the input of manual measurements in order to calculate quantitative measurements. A program for morphological change and noise removal has also been used. The semi-automated results (SA) by the D-MRRAS have been compared with two methods of manual measurements (manual measurements of ultrasound images M -mode (M1) and manual measurements using esophageal pressure graphs (M2)). Measurements consist of the diaphragmatic excursion, inspiration time, slope, the relaxation rate, the maximum steepest slope, Y-axis distance and the maximal relaxation rate. The manual measurements have been estimated by a specialist in Intensive Care Unit of Papageorgiou General Hospital, Thessaloniki. For the evaluation of the system, a simulated image of the diaphragmatic displacement, with known parameters from the literature, was generated. The simulated image consists of nine breathing cycles. Both of the simulated image and the actual images, the vii evaluation measures have been calculated per breathing cycle individually. The image processing and calculation of evaluation measures takes about 2-3 minutes while the input from the user is necessary. The results of the evaluation measures are very small, which shows the accuracy and reliability of the system. It is anticipated that the proposed system will be used in the future in clinical practice. The further development and analysis of D-MRRAS, as well as a larger database is necessary for a better evaluation.
URI: http://ktisis.cut.ac.cy/jspui/handle/10488/8877
Rights: Απαγορεύεται η δημοσίευση ή αναπαραγωγή, ηλεκτρονική ή άλλη χωρίς τη γραπτή συγκατάθεση του δημιουργού και κατόχου των πνευματικών δικαιωμάτων
Appears in Collections:Πτυχιακές Εργασίες/ Bachelor's Degree Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
CHRISTAKIS_LOIZOU.pdf4.99 MBAdobe PDFView/Open
Show full item record

Page view(s)

21
Last Week
1
Last month
4
checked on Aug 19, 2017

Download(s) 5

52
checked on Aug 19, 2017

Google ScholarTM

Check


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