Segmentação dos ossos do joelho a partir de imagens de tomografia computadorizada

• Autor(a) principal: Waltz, Flavio da Silva
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/5274
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA BIOMEDICA::BIOENGENHARIA; Hounsfield, Godfrey, 1919-; Tomografia; Joelhos; Ossos; Reconstrução de imagens; Imagem tridimensional; Processamento de imagens - Técnicas digitais; Tomography; Knee; Bones; Image reconstruction; Three-dimensional imaging; Image processing - Digital techniques; Engenharia Biomédica

A segmentação de estruturas anatômicas a partir de imagens médicas, como a tomografia computadorizada, tem sido aplicada no aperfeiçoamento de práticas como o planejamento cirúrgico, a fabricação de próteses, a realização de simulações e mais. Na área ortopédica, modelos 3d de ossos podem ser utilizados, por exemplo, na fabricação de guias e implantes personalizados. Extrair precisamente elementos complexos de uma imagem não é uma tarefa simples. A maioria das pesquisas relacionadas propõe métodos para a segmentação de uma única estrutura anatômica. Nesta pesquisa, decidiu-se testar as dificuldades referentes à segmentação da superfície dos quatro ossos que constituem a articulação do joelho (fêmur, patela, tíbia e fíbula) a partir de imagens de tomografia computadorizada e das unidades Hounsfield. O método proposto consiste em uma sequência de processamento que se inicia com a reamostragem dos dados, que são, então, pré-segmentados por global thresholding com limiar baseado no valor proposto pela literatura para segmentação de ossos: 200 UH. Em seguida, as descontinuidades das malhas obtidas, quando presentes, são corrigidas através de fechamento morfológico, e objetos indesejados, quando presentes, são removidos por erosão morfológica. Finalmente, os modelos são segmentados por Active Contour Without Edges executado por operadores morfológicos. Quatro estudos de caso com quatro indivíduos diferentes foram realizados através deste método. Os resultados obtidos mostram que o método proposto é capaz de segmentar e gerar os modelos 3d dos quatro ossos do joelho, permitindo que cada um destes seja manipulado individualmente se necessário. Porém, a segmentação dos ossos com base nas unidades Hounsfield não gerou o resultado esperado em três dos quatro estudos de caso, dos quais apenas um teve seus ossos segmentados corretamente com a aplicação de um limiar igual a 200 UH durante a pré-segmentação por global thresholding. Nos demais casos, o limiar teve que ser reduzido para que a malha dos ossos fosse segmentada como esperado.