Monitoring Nodule Progression in Chest X-ray Images

Abstract

Akciğer nodülleri kanser vakalarında sıkça gözlenmektedir. Günümüzde nodüller, tomografi veya MRI gibi teknolojiler kullanılarak görüntülenebilmektedir. Ancak, x-ray görüntüleme yaygın kullanımının yanı sıra düşük maliyetli bir yöntemdir. Bu bağlamda, nodüllerin gelişimlerinin sık aralıklarla takip edilmesinde x-ray görüntülerinin kullanılması birçok yönden fayda sağlamaktadır. Bu çalışmada akciğer x-ray görüntülerinden nodüllerin gelişimlerini otomatik olarak takip edebilen üç aşamalı yenilikçi bir yaklaşım önerilmiştir. İlk aşamada; bir hastaya ait nodül gelişiminin değerlendirilebilmesi için farklı zamanlarda çekilen görüntülerin üst üste bindirilmesi gerçekleştirilmiştir. Üst üste bindirme yapabilmek için öz nitelik çıkarma ve eşleştirme yöntemleri kullanılarak homografi matrisi elde edilmiş ve sonrasında görüntü çakıştırma işlemi gerçekleştirilmiştir. İkinci aşamada; çakıştırılmış görüntüler üzerindeki nodüllerin daha önceden bilinen konum bilgilerine göre her iki görüntüde eşleşen nodüller tespit edilmiştir. İlk görüntüde eşleşmeyen nodüllerin kaybolduğu, sadece ikinci görüntüde yer alan nodüllerin yeni ortaya çıktığı değerlendirilmiştir. Son aşamada; nodüller, görüntü üzerinde piksel kümesinden oluşan kapalı alan olarak değerlendirilmiş olup eşleşmeden sonra kapalı alanların oluşturduğu alan bilgileri hesaplanmıştır. Bu şekilde büyüme ya da küçülme durumları sayısal olarak ortaya konulmuştur. Geliştirilen yaklaşımın test edilmesi için Başkent Üniversitesi Radyoloji Bölümü tarafından temin edilen hasta veri kümesi kullanılmıştır. Test sonuçlarının doğrulanması uzman bir radyolog desteği ile gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada sunulan nodül gelişim takip sisteminde umut verici sonuçlara ulaşılmıştır. Lung nodules are frequently observed in cases of cancer. Nodules can be monitored with technologies such as computed tomography (CT) or magnetic resonance imaging (MRI). However, x-ray imaging is a lowcost method as well as its widespread usage. In this context, monitoring the nodules in short intervals by x-ray imaging gives benefits in many aspects. In this study, a three-stage novel approach is proposed to trace the nodule progressions from the lung x-ray images, automatically. In the first stage, x-ray images of a patient taken at different times must be registered to evaluate the nodule progression. To perform the registration, feature extraction and matching methods are employed, and then the homography matrix is calculated. In the second stage, according to previously known nodule positions, matched nodules are detected on registered images. Mismatched nodules in the first image are considered as lost, while the nodules only found in the second image are evaluated as newly appeared. In the last stage, nodules are considered as closed contours consisting of pixel set where closed contour area is calculated after nodule matching process. In this way, growth and shrink states are determined numerically. To test the proposed approach, a patient data set provided by Baskent University, Department of Radiology i...

Breast cancer diagnosis using deep belief networks on ROI images

“…Hand-crafted feature extraction is an efficient method for image processing, recognition, and computer vision. However, data size and image resolution advancements lead to extracting hand-crafted features, including morphology, area, shape, and more [18], [19]. Moreover, they are not robust, method dependent, and are computationally intensive due to high dimensionality.…”

Design and implementation of a spirometric measurement system that can measure COPD parameters

“…Kronik Obstrüktif Akciğer Hastalığı (KOAH); zatürre, astım, bronşit gibi tüm dünyada oldukça yaygın görülebilen solunumsal hastalıklardandır. Günümüzde bu tip hastalıkların teşhis ve tedavi sürecinde bilgisayarlı tomografi (BT), röntgen (x-ray), MRI gibi görüntüleme teknikleri kullanılmaktadır [1]. Koah son yıllarda tıbbi çalışmalarda yoğun bir ilgi görmesine rağmen, hala tam anlamı ile müdahale edilemeyen ve hala ölümle sonuçlanabilen önemli bir hastalıktır [2].…”