Metody transformacji prostującej i analizy zewnętrznych konturów obiektów w rozpoznawaniu obrazów medycznych

Abstract

The article presents an algorithm of the transformation straightening outer contours of objects, allowing to transform biological structures of interest, visible in medical images, from two-dimensional space of the image into two-dimensional graph, representing contours of the straightened object with its possible outer morphological changes, indicating the progress of pathological processes. The developed method is based on a sequence of geometrie transformations of the analyzed objects in the image, and its operation was described in detail and illustrated by exampIes of transformation of main pancreatie ducts, appearing in X-ray images acquired by ERCP, as well as by graphs showing outer morphology of blood vessels in the fundus of the eye. The proposed method is universal, and due to the fact that the transformation preserves and exposes pathologic morphological changes, such as abnormal lateral branches, Iocal dilatations or projections it can also be used in the recognition and analysis of other structure images acquired by va-rious techniques of computer tomography, e.g. cerebral vessels, bile ducts, coronary vessels or fragments of gastrointestinal tract. The graphs of the structures of interest obtained as a result of the transformation straightening outer contours of objects are a starting point for the recognition of morphological changes, important for diagnosis, using syntactic methods of pattern recognition.

W artykule przedstawiono algorytm transformacji prostującej, pozwalającej przekształcać wybrane struktury biologiczne, widoczne w analizowanych obrazach medycznych, z przestrzeni dwuwymiarowego obrazu do postaci dwuwymiarowego wykresu, przedstawiającego kontury wyprostowanego obiektu wraz z możliwymi do wystąpienia zewnętrznymi zmianami morfologicznymi, świadczącymi o postępowaniu procesów chorobowych. Wprowadzona metoda działa w oparciu o sekwencję geometrycznych przekształceń analizowanych obiektów w obrazie, a jej działanie zostało szczegółowo opisane i zilustrowane przykładami transformacji głównych przewodów trzustkowych, widocznych w obrazach RTG uzyskanych w trakcie badań metodą ERCP, jak również przykładami uzyskiwania wykresów przedstawiających zewnętrzną morfologię naczyń krwionośnych dna oka. Proponowana metoda ma charakter uniwersalny. Z uwagi na fakt zachowywania i eksponowania w wyniku transformacji patologicznych zmian morfologicznych takich jak np. nieprawidłowe odgałęzienia boczne, lokalne poszerzenia i przewężenia czy zewnętrzne uwypuklenia, może ona być również wykorzystana w rozpoznawaniu i analizie innych struktur, obrazowanych różnymi technikami tomografii komputerowej, takich jak naczynia krwionośne mózgu, przewody żółciowe, naczynia wieńcowe czy fragmenty przewodu pokarmowego. Uzyskane w rezultacie zastosowania transformacji prostującej wykresy badanych struktur stanowią punkt wyjścia do rozpoznawania istotnych z punktu widzenia diagnostyki morfologicznych zmian, przy użyciu syntaktycznych metod rozpoznawania obrazów.