Segmentación de hematomas epidurales, usando una técnica computacional no lineal en imágenes de tomografía computarizada cerebral

Mediante este trabajo se propone una técnica computacional no lineal para segmentar un hematoma epidural (EDH), presente en imágenes de tomografía computarizada multicapa. Esta técnica consta de 4 etapas desarrolladas en el dominio tridimensional. Ellas son: pre-procesamiento, segmentación, pos-proc...

Full description

Autores:
Vera, Miguel
Huérfano, Yoleidy
Contreras, Julio
Vera, Maria
Salazar, Williams
Vargas, Sandra
Chacón, Gerardo
Rodriguez, Jhoel
Tipo de recurso:
Fecha de publicación:
2017
Institución:
Universidad Simón Bolívar
Repositorio:
Repositorio Digital USB
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:bonga.unisimon.edu.co:20.500.12442/1903
Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/20.500.12442/1903
Palabra clave:
Tomografía cerebral
Hematoma epidural
Técnica computacional no lineal
Segmentación
Brain Tomography
Epidural Hematoma
Nonlinear Computational Technique
Segmentation
Rights
License
Licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional
id USIMONBOL2_5f118314b4957dca133f2991ef2afce7
oai_identifier_str oai:bonga.unisimon.edu.co:20.500.12442/1903
network_acronym_str USIMONBOL2
network_name_str Repositorio Digital USB
repository_id_str
dc.title.spa.fl_str_mv Segmentación de hematomas epidurales, usando una técnica computacional no lineal en imágenes de tomografía computarizada cerebral
dc.title.alternative.eng.fl_str_mv Segmentation of epidural hematomas, using a non-linear computational technique in computerized brain tomography images
title Segmentación de hematomas epidurales, usando una técnica computacional no lineal en imágenes de tomografía computarizada cerebral
spellingShingle Segmentación de hematomas epidurales, usando una técnica computacional no lineal en imágenes de tomografía computarizada cerebral
Tomografía cerebral
Hematoma epidural
Técnica computacional no lineal
Segmentación
Brain Tomography
Epidural Hematoma
Nonlinear Computational Technique
Segmentation
title_short Segmentación de hematomas epidurales, usando una técnica computacional no lineal en imágenes de tomografía computarizada cerebral
title_full Segmentación de hematomas epidurales, usando una técnica computacional no lineal en imágenes de tomografía computarizada cerebral
title_fullStr Segmentación de hematomas epidurales, usando una técnica computacional no lineal en imágenes de tomografía computarizada cerebral
title_full_unstemmed Segmentación de hematomas epidurales, usando una técnica computacional no lineal en imágenes de tomografía computarizada cerebral
title_sort Segmentación de hematomas epidurales, usando una técnica computacional no lineal en imágenes de tomografía computarizada cerebral
dc.creator.fl_str_mv Vera, Miguel
Huérfano, Yoleidy
Contreras, Julio
Vera, Maria
Salazar, Williams
Vargas, Sandra
Chacón, Gerardo
Rodriguez, Jhoel
dc.contributor.author.none.fl_str_mv Vera, Miguel
Huérfano, Yoleidy
Contreras, Julio
Vera, Maria
Salazar, Williams
Vargas, Sandra
Chacón, Gerardo
Rodriguez, Jhoel
dc.subject.spa.fl_str_mv Tomografía cerebral
Hematoma epidural
Técnica computacional no lineal
Segmentación
topic Tomografía cerebral
Hematoma epidural
Técnica computacional no lineal
Segmentación
Brain Tomography
Epidural Hematoma
Nonlinear Computational Technique
Segmentation
dc.subject.eng.fl_str_mv Brain Tomography
Epidural Hematoma
Nonlinear Computational Technique
Segmentation
description Mediante este trabajo se propone una técnica computacional no lineal para segmentar un hematoma epidural (EDH), presente en imágenes de tomografía computarizada multicapa. Esta técnica consta de 4 etapas desarrolladas en el dominio tridimensional. Ellas son: pre-procesamiento, segmentación, pos-procesamiento y entonación de parámetros. La etapa de pre-procesamiento se divide en dos fases. En la primera, denominada definición de un volumen de interés (VOI), se emplea un algoritmo de umbralización por bandas el cual permite, fundamentalmente, acotar el EDH considerado. En la segunda fase, identificada como filtrado, se aplica un banco de algoritmos computacionales para disminuir el impacto de los artefactos y atenuar el ruido presente en las imágenes. Los algoritmos que conforman esta fase son: el filtro de erosión morfológica (MEF) y el filtro de mediana (MF). Por otra parte, durante la etapa de segmentación se implementa un algoritmo de agrupamiento, denominado crecimiento de regiones (RG), el cual es aplicado a las imágenes pre-procesadas. A fin de compensar el efecto del MEF el EDH, segmentado preliminarmente, es sometido a la etapa de pos-procesamiento la cual se basa en la aplicación de un filtro de dilatación morfológica de tipo binaria (MDF). Durante la entonación de parámetros, el coeficiente de Dice (Dc) es utilizado para comparar las segmentaciones dilatadas del EDH, obtenidas automáticamente, con la segmentación del EDH generada por un neurocirujano de manera manual. La combinación de parámetros que generan el Dc más elevado, permite establecer los parámetros óptimos de cada una de los algoritmos computacionales que conforman la técnica no lineal propuesta. Los resultados obtenidos permiten reportar un Dc superior a 0.90 lo cual indica una buena correlación entre las segmentaciones generadas por el experto neurocirujano y las producidas por la técnica computacional desarrollada.
publishDate 2017
dc.date.issued.none.fl_str_mv 2017
dc.date.accessioned.none.fl_str_mv 2018-03-22T19:55:49Z
dc.date.available.none.fl_str_mv 2018-03-22T19:55:49Z
dc.type.spa.fl_str_mv article
dc.type.coar.fl_str_mv http://purl.org/coar/resource_type/c_6501
dc.identifier.issn.none.fl_str_mv 26107988
dc.identifier.uri.none.fl_str_mv http://hdl.handle.net/20.500.12442/1903
identifier_str_mv 26107988
url http://hdl.handle.net/20.500.12442/1903
dc.language.iso.spa.fl_str_mv spa
language spa
dc.rights.coar.fl_str_mv http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.license.spa.fl_str_mv Licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional
rights_invalid_str_mv Licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional
http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.publisher.spa.fl_str_mv Sociedad Venezolana de Farmacología Clínica y Terapéutica
dc.source.spa.fl_str_mv AVFT-Archivos Venezolanos de Farmacología y Terapéutica
Vol. 36, No.6 (2017)
institution Universidad Simón Bolívar
dc.source.uri.none.fl_str_mv http://www.revistaavft.com/images/revistas/2017/avft_6_2017/segmentacion.pdf
bitstream.url.fl_str_mv https://bonga.unisimon.edu.co/bitstreams/c0f51bb3-0c31-49b8-a444-b06b19dd6033/download
bitstream.checksum.fl_str_mv 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
repository.name.fl_str_mv Repositorio Digital Universidad Simón Bolívar
repository.mail.fl_str_mv repositorio.digital@unisimon.edu.co
_version_ 1812100493613203456
spelling Licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacionalhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Vera, Miguelc485e4e3-5bbd-4d00-8ec7-e5bc8a0a21e3Huérfano, Yoleidy769899ba-e6a1-4144-95c2-ff4614f93578Contreras, Julioee6833d4-08fc-4f10-8638-cd5206d5aeddVera, Mariab8494eff-4c57-44ba-9df5-b72aa42631c0Salazar, Williamsfd007214-08c4-4cd6-ae19-7f2ba4f184eaVargas, Sandra4cca68cc-a0b3-45aa-b15f-adb1e5f084efChacón, Gerardo09c43ece-2735-4074-9b8c-5852a95df0e4Rodriguez, Jhoel661b86d9-a6de-4ec2-a734-80bb51a4c9c12018-03-22T19:55:49Z2018-03-22T19:55:49Z201726107988http://hdl.handle.net/20.500.12442/1903Mediante este trabajo se propone una técnica computacional no lineal para segmentar un hematoma epidural (EDH), presente en imágenes de tomografía computarizada multicapa. Esta técnica consta de 4 etapas desarrolladas en el dominio tridimensional. Ellas son: pre-procesamiento, segmentación, pos-procesamiento y entonación de parámetros. La etapa de pre-procesamiento se divide en dos fases. En la primera, denominada definición de un volumen de interés (VOI), se emplea un algoritmo de umbralización por bandas el cual permite, fundamentalmente, acotar el EDH considerado. En la segunda fase, identificada como filtrado, se aplica un banco de algoritmos computacionales para disminuir el impacto de los artefactos y atenuar el ruido presente en las imágenes. Los algoritmos que conforman esta fase son: el filtro de erosión morfológica (MEF) y el filtro de mediana (MF). Por otra parte, durante la etapa de segmentación se implementa un algoritmo de agrupamiento, denominado crecimiento de regiones (RG), el cual es aplicado a las imágenes pre-procesadas. A fin de compensar el efecto del MEF el EDH, segmentado preliminarmente, es sometido a la etapa de pos-procesamiento la cual se basa en la aplicación de un filtro de dilatación morfológica de tipo binaria (MDF). Durante la entonación de parámetros, el coeficiente de Dice (Dc) es utilizado para comparar las segmentaciones dilatadas del EDH, obtenidas automáticamente, con la segmentación del EDH generada por un neurocirujano de manera manual. La combinación de parámetros que generan el Dc más elevado, permite establecer los parámetros óptimos de cada una de los algoritmos computacionales que conforman la técnica no lineal propuesta. Los resultados obtenidos permiten reportar un Dc superior a 0.90 lo cual indica una buena correlación entre las segmentaciones generadas por el experto neurocirujano y las producidas por la técnica computacional desarrollada.The main is to propose a non-linear computational technique to segment an epidural hematoma (EDH), present in multilayer computed tomography images. This technique consists of 4 stages developed in the three-dimensional domain: preprocessing, segmentation, post-processing and intonation of parameters. The pre-processing stage is divided into two phases. In the first one, called the definition of a volume of interest (VOI), a thresholding algorithm by bands is used, which allows, fundamentally, to delimit the EDH considered. In the second phase, identified as filtering, a bank of computational algorithms is applied to reduce the impact of the artifacts and attenuate the noise present in the images. The algorithms that make up this phase are: the morphological erosion filter (MEF) and the median filter (MF). On the other hand, during the segmentation stage a grouping algorithm is implemented, called growth of regions (RG), which is applied to the preprocessed images. In order to compensate the effect of the MEF, the EDH, preliminarily segmented, is submitted to the post-processing stage, which is based on the application of a morphological dilation filter of binary type (MDF). During the intonation of parameters, the coefficient of Dice (Dc) is used to compare the dilated segmentations of the EDH, obtained automatically, with the segmentation of the EDH generated by a neurosurgeon manually. The combination of parameters that generate the highest Dc, allows to establish the optimal parameters of each of the computational algorithms that make up the proposed nonlinear technique. The obtained results allow to report a Dc superior to 0.90 which indicates a good correlation between the segmentations generated by the expert neurosurgeon and those produced by the developed computational technique.spaSociedad Venezolana de Farmacología Clínica y TerapéuticaAVFT-Archivos Venezolanos de Farmacología y TerapéuticaVol. 36, No.6 (2017)http://www.revistaavft.com/images/revistas/2017/avft_6_2017/segmentacion.pdfTomografía cerebralHematoma epiduralTécnica computacional no linealSegmentaciónBrain TomographyEpidural HematomaNonlinear Computational TechniqueSegmentationSegmentación de hematomas epidurales, usando una técnica computacional no lineal en imágenes de tomografía computarizada cerebralSegmentation of epidural hematomas, using a non-linear computational technique in computerized brain tomography imagesarticlehttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501Stippler M. Craniocerebral trauma. In: Daroff RB, Jankovic J, Mazziotta JC, Pomeroy SL. (editors.), Bradley’s Neurology in Clinical Practice. 7th ed. Philadelphia, PA: Elsevier; 2016.chap 62.Maiera A, Wigstrm L, Hofmann H, Hornegger J, Zhu L, Strobel N, Fahrig R. Three-dimensional anisotropic adaptive filtering of projection data for noise reduction in cone beam CT. Medical Physics. 2011; 38(11): 5896–909.Kroft L, De Roos A, Geleijns J. Artifacts in ECG–synchronized MDCT coronary angiography. American Journal of Roentgenology. 2007;189(3): 581–91.Liao C, Xiao F, Wong J, Chiang I. Computer-aided diagnosis of intracranial hematoma with brain deformation on computed tomography. Computerized Medical Imaging and Graphics.2010; 34(7): 563–571.Dice L. Measures of the amount of ecologic association between species. Ecology, 1945; vol. 26, n. 3: pp. 297-302.Kamnitsas K, Lediga C. Newcombeb V., Simpsonb J., Kaneb A., Menonb D., Rueckerta D., Glockera B. Efficient Multi-Scale 3D CNN with fully connected CRF for Accurate Brain Lesion Segmentation. Medical Image Analysis. 2017;Vol 23: pp.1603-1659.Sezgin M, Sankur B. Survey over image thresholding techniques and quantitative performance evaluation. Journal of Electronic Imaging. 2004; vol. 13: pp. 146–165.Pham D, Xu C, Prince J.Current methods in medical image segmentation. Annual Review of Biomedical Engineering.2000; 2(1): pp. 315–337.Serra J. Image Analysis Using Mathematical Morphology. London, England: Academic Press; 1982.Pratt W. Digital Image Processing. USA: John Wiley & Sons Inc; 2007.Mukhopadhyay S, Chanda BA multiscale morphological approach to local contrast enhancement. Signal Processing. 2000; vol. 80(4): pp. 685–696.Yu Z, Wei G, Zhen C, Jing T, Ling L. Medical images edge detection based on mathematical morphology. En Proceedings of the IEEE Engineering in Medicine and Biology 27th Annual Conference, Shanghai–China, September 2005; pp. 6492–6495.Chen T, Wu Q, Rahmani R, Hughes JA. pseudo top-hat mathematical morphological approach to edge detection in dark regions. Pattern Recognition. 2002; 35(1):199–210.Fischer M, Paredes J, Arce G. Weighted median image sharpeners for the world wide web. IEEE Transactions on Image Processing. 2002;11(7):717-27.Suykens JA, Vandewalle J. Least squares support vector machine classifiers. Neural processing letters. 1999; 9(3):293-300.Mezzadri J, Goland J, Sokolvsky M. Introducción a la Neurocirugía. Capítulo: Patología vascular II. Buenos Aires, Argentina: Ediciones Journal. Segunda edición; 2011.Vera M. Segmentación de estructuras cardiacas en imágenes de tomografía computarizada multi-corte. Ph.D. dissertation. Mérida- Venezuela: Universidad de los Andes; 2014.Passarielo G, Mora F. Imágenes Médicas, Adquisición, Análisis, Procesamiento e Interpretación. Venezuela: Equinoccio Universidad Simón Bolívar; 1995.Vera M, Molina V, Huérfano Y, Vera M, Del Mar A, Salazar W, Wilches S, Graterol M, Rojas J, Garicano C, Peña A, Contreras J, Arias V, Chacón J. Segmentación automática tridimensional de estructuras ventriculares cerebrales en imágenes de resonancia magnética. Latinoamericana de Hipertensión. 2016; 11(2): 20-24.LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://bonga.unisimon.edu.co/bitstreams/c0f51bb3-0c31-49b8-a444-b06b19dd6033/download8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD5220.500.12442/1903oai:bonga.unisimon.edu.co:20.500.12442/19032024-08-14 21:53:14.553metadata.onlyhttps://bonga.unisimon.edu.coRepositorio Digital Universidad Simón Bolívarrepositorio.digital@unisimon.edu.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