Skip to main content
SUPERVISOR
Shadrokh Samavi,Nader Karimi
شادرخ سماوی (استاد مشاور) نادر کریمی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mina Nasr
مینا نصراصفهانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Left Ventricle Segmentation in Heart MRI Images
The health of the heart is a crucial issue in human’s health and the cardiovascular disease can be diagnoses by several imaging methods. Magnetic resonance is one of the popular methods in cardiovascular imaging and the segmentation of left ventricle is important for diagnosing such diseases in magnetic resonance images. There are challenges for this task, including the similarity of shape and intensity of left ventricle comparing other organs in the image, inaccurate boundaries and presence of noise in most of the images. There exist numerous segmentation methods which could be categorized based on using the prior information. In chapter three we propose a semi-automated segmentation method which tracks the left ventricle in a cardiac cycle. It works based on a proposed cost function and search area. The advantage of this method is its independency of any training phase and has appropriate output for most of cardiac magnetic resonance images in temporal space. We propose an automated method for segmenting the left ventricle in cardiac MR images. First, we automatically extract the region of interest and then employ it as an input to a fully convolutional network. We accurately trained the network despite the small amount of training data and also left ventricle pixels in comparison with the whole image. A thresholding is applied on the output map of the fully convolutional network and selection of regions based on their roundness is performed in our proposed post-processing phase. These methods are evaluated by dice metric and achieve to 86.84% for the first method and 87.24% for the second method on the heart dataset of York University. Keywords: Segmentation, left ventricle segmentation, MRI segmentation, LV segmentation in MRI, block matching, tracking, deep learning
بیماری‌های قلبی و عروقی، یکی از اصلی‌ترین دلایل مرگ‌ومیر در جهان است. از این رو پیش‌گیری، تشخیص و درمان این دسته از بیما‌ری‌ها ، نقش حیاتی جهت کاهش مرگ‌ومیر و عوارض ناشی از این بیماری‌ها دارد. در این زمینه، بخش‌بندی بطن چپ در تصاویر MRI قلب، یک موضوع چالش‌برانگیز است. این چالش به دلیل متفاوت بودن سطح روشنایی بطن چپ در تصاویر مختلف است که به دلیل جریان خون در آن است. علاوه بر این گاهی لبه‌ی مربوط به دیواره‌ی ماهیچه‌ای بطن چپ به دلیل چسبیدن ماهیچه‌ّهای پاپیلاری به این دیواره، محو شده است. بخش‌بندی بطن چپ در یک دنباله از تصاویر MRI، برای بررسی پارامتر‌های قلب از جمله میزان پمپاژ خون و ضخامت دیواره‌ی قلب که میزان سلامت قلب را نشان می‌دهد، امری ضروری است. بخش‌بندی دستی این تصاویر کاری زمان‌بر و مستعد خطا است. از این رو، روشی اتوماتیک یا نیمه‌اتوماتیک که بتواند با دقت نسبتاً خوبی بطن چپ را بخش‌بندی کند، یک موضوع مطرح در زمینه‌ی پردازش تصویر است. روش‌هایی که تاکنون به منظور بخش‌بندی این قسمت مطرح شده‌اند، عمدتاً با استفاده از دانش‌ پیشین از جمله شکل بطن چپ، دخالت کاربر در تعیین محدوده‌ی بطن و یا اطلاعات آناتومی مربوط به ساختار قلب بوده است. در این پایان‌نامه روش‌های موجود، بر اساس استفاده از نوع دانش پیشین دسته‌بندی شده‌است. در پایان‌نامه‌ی پیش رو، دو روش جهت بخش‌بندی بطن چپ در تصاویر MRI پیشنهاد شده است. روش اول با استفاده از افزونگی‌های زمانی موجود در تصاویر MRI، به ردیابی بطن در یک دنباله از تصاویر که شامل یک چرخه از قلب است، می‌پردازد. این ردیابی با استفاده از الگوریتم تطبیق بلوک که یکی از الگوریتم‌های مطرح در زمینه‌ی فشرده‌سازی تصاویر است انجام شده است. برای این منظور سه تابع هزینه‌ی مختلف پیشنهاد شده است و نتایج حاصل از آن‌ها با سایر روش‌های بررسی شده در این زمینه، مقایسه شده است. این روش، از برخی روش‌های موجود که اخیراً در این زمینه ارائه شده است، نتیجه‌ی بهتری تولید کرده است. در روش دوم، بخش‌بندی بطن چپ با استفاده از راهکار‌های یادگیری مبتنی بر شبکه‌های عصبی عمیق انجام شده است. شبکه‌ی عصبی استفاده شده در این بخش یک شبکه‌ی عصبی کانوولوشنی عمیق است که از لایه‌های کانوولوشن، رأی‌گیری و معکوس کانوولوشن تشکیل شده‌است. در این روش برخی از موارد تأثیر‌گذار از جمله ابعاد تصویر ورودی، نرمال‌سازی خروجی هر لایه از شبکه و متعادل کردن تعداد پیکسل‌های هدف و غیر‌هدف بررسی شده است. نتایج به دست آمده از شبیه‌سازی‌ّهای انجام شده نشان‌دهنده‌ی برتری روش پیشنهادی در مقایسه با برخی از روش‌های مقایسه شده می‌باشد. کلمات کلیدی: ?- بیماری‌های قلبی و عروقی ?- بخش‌بندی تصاویر پزشکی ?- شبکه‌های عصبی عمیق ?- بخش‌بندی بطن چپ ?- بخش‌بندی تصاویر ام‌آر‌آی ?- تطبیق بلوک ?- ردیابی بطن چپ

ارتقاء امنیت وب با وف بومی