Please use this identifier to cite or link to this item: http://ktisis.cut.ac.cy/handle/10488/8884
Title: Δημιουργία τεχνητού βίντεο καρωτιδικής αρτηρίας και ανάλυση κίνησης
Authors: Σολωμού, Ραφαέλλα 
Keywords: Κοινή καρωτιδική αρτηρία (ΚΚΑ)
Βίντεο υπερήχων
Προσομοίωση κίνησης
Τεχνητό βίντεο ΚΚΑ
Issue Date: 2016
Publisher: Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Ηλεκτρονικών Υπολογιστών και Πληροφορικής, Σχολή Μηχανικής και Τεχνολογίας, Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Κύπρου
Abstract: Η διάγνωση διαφόρων παθήσεων της κοινής καρωτιδικής αρτηρίας (ΚΚΑ) γίνεται μέσω της χρήσης βίντεο υπερήχων. Μέσα από τα εξαχθέντα βίντεο μπορούν να ανιχνευθούν τα χαρακτηριστικά της κίνησης της ΚΚΑ, τα οποία με τη σωστή επεξεργασία μπορούν να παρέχουν χρήσιμες πληροφορίες όσο αφορά την κατάσταση στην οποία βρίσκεται ο ασθενής καθώς επίσης και για την κατάταξη του σε ασυμπτωματικό ή συμπτωματικό. Επιπρόσθετα, η ανάλυση των χαρακτηριστικών κίνησης συνεισφέρει στην ανάπτυξη και επιβεβαίωση αλγορίθμων για την ανάλυση κίνησης. Η επιβεβαίωση της ορθότητας των αλγορίθμων παραμένει μια πρόκληση που πρέπει να αντιμετωπιστεί, αφού τα πραγματικά χαρακτηριστικά κίνησης δεν είναι άμεσα διαθέσιμα. Σκοπός της παρούσας πτυχιακής διατριβής ήταν η διερεύνηση και πρόταση μιας μεθοδολογίας για τη δημιουργία προσομοιωμένου βίντεο ΚΚΑ για περιπτώσεις κανονικών (Ν) και μη κανονικών ασθενών (Α) καθώς και η ανάλυση κίνησης των παραχθέντων βίντεο και η εξαγωγή ποσοτικών μετρήσεων έτσι ώστε να γίνετε αξιολόγηση της βαρύτητας της ασθενείας. Εν συντομία δίδονται τα βήματα που ακολουθήθηκαν: i) Δημιουργία συνθετικής εικόνας της ΚΚΑ, η οποία αποτελεί και το πρώτο πλαίσιο (frame) των προσομοιωμένων βίντεο, ii) Δημιουργία βίντεο από συνεχόμενα πλαίσια (frames) για τις δύο πιο πάνω περιπτώσεις (Ν και Α), iii) Εφαρμογή πολλαπλασιαζόμενου θορύβου τυχαίας ή συγκεκριμένης κατανομής σε κάθε πλαίσιο του βίντεο, iv) Δημιουργία συστολικού και διαστολικού πλαισίου για ένα καρδιαγγειακό κύκλο, v) Εξαγωγή μετρήσεων για την εκτίμηση των χαρακτηριστικών κίνησης της ΚΚΑ καθώς και διάγραμμα συστολικών και διαστολικών καταστάσεων, vi) Εφαρμογή φίλτρων για απαλοιφή του θορύβου και κανονικοποίηση του βίντεο, vii) Αποτίμηση και σύγκριση αποτελεσμάτων κίνησης μετά την εφαρμογή φίλτρων. Συνολικά δημιουργήθηκαν 120 frames για κάθε προσομοιωμένο βίντεο, καλύπτοντας έτσι 3 καρδιαγγειακούς κύκλους. Η δημιουργία του τεχνητού βίντεο της ΚΚΑ διαρκεί περίπου 16.22 secs και με την προσθήκη πολλαπλασιαζόμενου θορύβου απαιτείται 16.33 secs. Επιπλέον η προσθήκη θορύβου τόσο με τυχαία κατανομή θορύβου όσο και με συγκεκριμένη κατανομή η οποία μπορεί να καθοριστεί από το χρήστη, επηρεάζει τη διάμετρο της ΚΚΑ καθώς επίσης και τα σημεία που συμβαίνει η συστολή και διαστολή. Η εφαρμογή διαφόρων φίλτρων στα παραχθέντα βίντεο όπως για παράδειγμα κανονικοποίηση ιστογράμματος και αφαίρεση πολλαπλασιαζόμενου θορύβου δύναται να βελτιώσει την ποιότητα των πλαισίων του βίντεο, προσεγγίζοντας τα αρχικά χαρακτηριστικά της ΚΚΑ. 7 Έχει καταδειχθεί ότι η προτεινόμενη μέθοδος είναι απλή σε εφαρμογή καθώς επίσης δεν απαιτεί αρκετό υπολογιστικό χρόνο. Συνεπώς, μπορεί επιτυχημένα να χρησιμοποιηθεί στην αξιολόγηση της επίδοσης των αλγορίθμων για εκτίμηση και ανάλυση κίνησης της KKA. Σε μελλοντική εργασία μπορεί να υλοποιηθεί η προσομοιωμένη αρτηριακή στένωση ανάλογα με τα δεδομένα που θα ορίσει ο χρήστης, να καθοριστούν και να υλοποιηθούν συγκεκριμένες ανωμαλίες της κίνησης της ΚΚΑ. Τέλος το υφιστάμενο προτεινόμενο σύστημα να βελτιωθεί έτσι ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί με ευκολία στην κλινική πράξη.
Description: The carotid artery wall motion characteristics from ultrasound videos may provide useful information regarding healthy, asymptomatic or symptomatic subjects as well as aid in the development and validation of motion analysis algorithms. This still remains a challenging task, as actual motion characteristics and indices are not directly available. In the present work we propose a methodology for generating simulated common carotid artery (CCA) ultrasound videos, for Normal (N) and Abnormal (A) motion analysis and metrics evaluation, that may use to assess the severity of the disease. The methodology consists of the following steps: i) Generate the first frame of the CCA video using an artificial carotid image, ii) Generate the consecutive video frames by applying motion in the axial and radial directions for N and A cases, iii) Apply random speckle noise in each consecutive video frame, iv) Generate the systolic and diastolic frames of the entire cardiac cycle and v) Extract measurements for evaluating the CCA motion characteristics, vi) Apply normalization and despeckle filtering, vii) Assesment and compare the results after the application of previous filtering methods. A total of 120 frames were generated for each simulated video covering three cardiac cycles. Error measurements are presented for evaluating the simulation result. The creation of the artificial video without applied speckle noise required 16.22secs and for the case of video with applied speckle noise required 16.33secs. The application of speckle noise, with random distribution either with specific speckle noise variance that can be given by the user, affects the diameter of the CCA and the systolic and diastolic frames. The applied normalization and despeckle filtering [1],[2], can improve the quality of the frames in the entire video in such a way that the characteristics of the CCA of the videos after the filtering is much closer to the original characteristics. The proposed simulation procedure is simple and not computationally efficient and can thus be used widely in assessing the performance of different motion estimation and analysis algorithms. In future work, we may simulate the atherosclerotic plaques, that it will depends in the user’s input and we aim to improve our proposed system in such a way that may be used by specialists.
URI: http://ktisis.cut.ac.cy/jspui/handle/10488/8884
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 
Rafaella.Solomou.pdf6.55 MBAdobe PDFView/Open
Show full item record

Page view(s) 5

11
checked on Jan 23, 2017

Download(s) 50

1
checked on Jan 23, 2017

Google ScholarTM

Check


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