Δημιουργία τεχνητού βίντεο καρωτιδικής αρτηρίας και ανάλυση κίνησης - Σολωμού, Ραφαέλλα (Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Ηλεκτρονικών Υπολογιστών και Πληροφορικής, Σχολή Μηχανικής και Τεχνολογίας, Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Κύπρου, 2016)
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.
Keywords: Κοινή καρωτιδική αρτηρία (ΚΚΑ); Βίντεο υπερήχων; Προσομοίωση κίνησης; Τεχνητό βίντεο ΚΚΑ; Common carotid artery; Ultrasound video; Motion simulation; Artificial carotid video