Διπλωμαηική Εργαζία. ηος θοιηηηή ηος Τμήμαηορ Ηλεκηπολόγων Μησανικών και. Τεσνολογίαρ Υπολογιζηών ηηρ Πολςηεσνικήρ Σσολήρ ηος. Πανεπιζηημίος Παηπών

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΗΜΙΟ ΠΑΣΡΩΝ ΣΜΗΜΑ ΗΛΕΚΣΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΥΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΣΕΥΝΟΛΟΓΙΑ ΤΠΟΛΟΓΙΣΩΝ ΣΟΜΕΑ:ΣΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ ΚΑΙ ΣΕΥΝΟΛΟΓΙΑ ΣΗ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑ ΕΡΓΑΣΗΡΙΟ:ΕΝΤΡΜΑΣΗ ΣΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ Διπλωμαηική Εργαζία ηος θοιηηηή ηος Τμήμαηορ Ηλεκηπολόγων Μησανικών και Τεσνολογίαρ Υπολογιζηών ηηρ Πολςηεσνικήρ Σσολήρ ηος Πανεπιζηημίος Παηπών Σηούμπος Σηαςπούλα Απιθμόρ Μηηπώος: 6098 Θέμα Ενηοπιζμόρ πεπιοσών ενδιαθέπονηορ ζε μαζηογπαθίερ ακηίνων Φ Επιβλέπων Δεπμαηάρ Εςάγγελορ Αριθμός Διπλωμαηικής Εργαζίας: Πάηπα, Ιούνιορ

2 ΠΙΣΟΠΟΙΗΗ Πιζηοποιείηαι όηι η Διπλωμαηική Επγαζία με θέμα «Ενηοπιζμός περιοχών ενδιαθέρονηος ζε μαζηογραθίες ακηίνων Υ» Τος θοιηηηή ηος Τμήμαηορ Ηλεκηπολόγων Μησανικών και Τεσνολογίαρ Υπολογιζηών Σηούμπος Σηαςπούλα Απιθμόρ Μηηπώος:6098 Παποςζιάζηηκε δημόζια και εξεηάζηηκε ζηο Τμήμα Ηλεκηπολόγων Μησανικών και Τεσνολογίαρ Υπολογιζηών ζηιρ.../../ Ο Επιβλέπων Εςάγγελορ Δεπμαηάρ Επίκοςπορ Καθηγηηήρ Ο Διεςθςνηήρ ηος Τομέα Νικόλαορ Φακωηάκηρ Καθηγηηήρ 2

3 Πεξίιεςε ηελ παξνχζα δηπισκαηηθή εξγαζία ζηφρνο είλαη ε κειέηε ηεο δπλαηφηεηαο επεμεξγαζίαο ησλ εηθφλσλ ησλ καζηνγξαθηψλ κε ζθνπφ ηελ αλίρλεπζε ζε απηέο χπνπησλ πεξηνρψλ. Ζ κειέηε απηή βαζίδεηαη ζηηο ήδε ππάξρνπζεο επηζηεκνληθέο γλψζεηο γχξσ απφ ηνλ θαξθίλνπ ηνπ καζηνχ θαη ηηο ηδηφηεηέο ηνπ θαη γίλεηαη κέζσ επεμεξγαζίαο ησλ εηθφλσλ κε Matlab. ην πξψην θεθάιαην αλαθέξνληαη νη γλψζεηο πνπ έρνπκε ζπιιέμεη απφ επηζηεκνληθέο πεγέο ζρεηηθά κε ηηο αηηίεο, ηε θαηλνκελνινγία, ηελ έθηαζε θαη ηα είδε ηνπ θαξθίλνπ ηνπ καζηνχ θαζψο θαη ηε δηαδηθαζία ηεο αλαινγηθήο θαη ηεο ςεθηαθήο καζηνγξαθία. ην δεχηεξν θεθάιαην αλαιχνληαη ελδειερψο φια ηα ραξαθηεξηζηηθά ηεο ςεθηαθήο καζηνγξαθίαο. ην ηξίην θεθάιαην γίλεηαη αλαζθφπεζε ησλ ηερληθψλ νη νπνίεο έρνπλ πξνηαζεί ή ρξεζηκνπνηεζεί γηα ηελ απηνκαηνπνηεκέλε δηάγλσζε, θαηεγνξηνπνίεζε θαη επεμεξγαζία καζηνγξαθηθψλ εηθφλσλ. ην ηέηαξην θεθάιαην γίλεηαη αλάιπζε ηεο κεζφδνπ εληνπηζκνχ θαξθίλνπ απφ εηθφλεο καζηνγξαθίαο κε ηε ρξήζε κεηαζρεκαηηζκνχ Watershed. ην πέκπην θεθάιαην εμεηάδεηαη ε θιηληθή ρξεζηκφηεηα ηεο θακπχιεο ROC θαη JAFROC ζηε δηαγλσζηηθή έξεπλα. ην έθην θαη ηειεπηαίν θεθάιαην γίλεηαη νιφθιεξε ε πεηξακαηηθή δηαδηθαζία ζηελ νπνία δνθηκάδνληαη δηάθνξνη ηξφπνη επεμεξγαζίαο ηεο εηθφλαο γηα φια ηα είδε θαξθίλσλ ηνπ καζηνχ ζε έλα κεγάιν πιήζνο καζηνγξαθηψλ θαη εμάγνληαη ζεκαληηθά ζπκπεξάζκαηα γηα ηελ επηινγή θάπνησλ απφ απηψλ αλά είδνο. 3

4 Αριθμός Διπλωμαηικής Εργαζίας: Θέμα: «Ενηοπιζμός περιοχών ενδιαθέρονηος ζε μαζηογραθίες ακηίνων Υ» Φοιηηηήρ: Σηούμπος Σηαςπούλα Επιβλέπων:Δεπμαηάρ Εςάγγελορ 4

5 Δπραξηζηίεο Ζ παξνχζα δηπισκαηηθή εξγαζία εθπνλήζεθε θαηά ηε δηάξθεηα ησλ ζπνπδψλ κνπ ζην Σκήκα Ζιεθηξνιφγσλ Μεραληθψλ θαη Σερλνινγίαο Ζιεθηξνληθψλ Τπνινγηζηψλ. Ζ εξγαζία απηή έγηλε ππφ ηελ επίβιεςε ηνπ Δπίθνπξνπ θαζεγεηή θ. Δπάγγεινπ Γεξκαηά, ρσξίο ηελ βνήζεηα ηνπ νπνίνπ δελ ζα ήηαλ δπλαηή ε εθπφλεζε ηεο εξγαζίαο απηήο. Ζ επηζηεκνληθή ηνπ θαηάξηηζε πάλσ ζην αληηθείκελν ηεο εξγαζίαο, ην ελδηαθέξνλ ηνπ θαζψο θαη ε δηαζεζηκφηεηά ηνπ ζπληέιεζαλ ζηελ άκεζε θαη απνηειεζκαηηθή δηεθπεξαίσζή ηεο. Ζ ζπλεξγαζία κνπ κε ηνλ θ. Δπάγγειν Γεξκαηά ήηαλ άςνγε θαζ φιε ηε δηάξθεηα ηεο εθπφλεζεο απηήο ηεο εξγαζίαο. Σειεηψλνληαο ζέισ λα επραξηζηήζσ ηνπο γνλείο κνπ θαη ηνπο θίινπο κνπ γηα ηελ εζηθή θαη πξαθηηθή ηνπο ζπκπαξάζηαζε φιν ην δηάζηεκα εθπφλεζεο ηεο δηπισκαηηθήο κνπ εξγαζίαο. Σηούμπος Σηαςπούλα Πάηπα Ιούνιορ

6 Πίνακας περιεχομένων Διπλωμαηική Επγαζία...1 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 1:Ο ΚΑΡΚΗΝΟ ΣΟΤ ΜΑΣΟΤ Δηζαγσγή Παξάγνληεο θηλδχλνπ εκθάληζεο θαξθίλνπ ηνπ καζηνχ Πξνιεπηηθφο έιεγρνο θαη ζεξαπεία Αλαηνκία θαη θπζηνινγία ηνπ καζηνχ Καηεγνξίεο θαξθίλνπ ηνπ καζηνχ Γηαγλσζηηθέο κέζνδνη Γηαγλσζηηθή αθξίβεηα-αηηία ησλ ζθαικάησλ Γηάγλσζε κε ηε βνήζεηα ππνινγηζηή...21 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 2:ΣΗ ΓΝΧΡΗΕΟΤΜΔ ΓΗΑ ΣΖΝ ΦΖΦΗΑΚΖ ΜΑΣΟΓΡΑΦΗΑ Δηζαγσγή Δθηίκεζε ηεο πνηφηεηαο εηθφλαο ςεθηαθήο καζηνγξαθίαο πζηήκαηα ςεθηαθήο καζηνγξαθίαο Κιηληθή ζχγθξηζε ςεθηαθήο θαη θιαζηθήο καζηνγξαθίαο Μηθξναζβεζηψζεηο Δπηπηψζεηο ζηνλ ηξφπν εξγαζίαο Γηάγλσζε CAD πκπέξαζκαηα...38 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 3 :...39 ΑΤΣΟΜΑΣΟΠΟΗΖΜΔΝΖ ΓΗΑΓΝΧΖ Δηζαγσγή Σερληθέο αλίρλεπζεο πεξηνρψλ ελδηαθέξνληνο Histogram equalization Καησθιίσζε Καηάηκεζε κε ρξήζε ηειεζηή βαζκίδαο Καηάηκεζε βαζηδφκελε ζηελ ηερληθή αλάπηπμεο πεξηνρψλ

7 3.2.5 Fractal θσδηθνπνίεζε χγθξηζε αξηζηεξνχ θαη δεμηνχ καζηνχ Αλάιπζε Τθήο Μεηαζρεκαηηζκφο Laplace κηαο εηθφλαο Αζαθήο Λνγηθή Σαίξηαζκα πεξηγξάκκαηνο Πξνζέγγηζε θιίκαθαο ηνπ δηαζηήκαηνο Σερληθέο θπκαηηδίσλ Νεπξσληθά Γίθηπα...49 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 4:...51 ΔΠΗΠΛΔΟΝ ΣΔΥΝΗΚΔ ΓΗΑΓΝΧΖ Δηζαγσγηθά Τιηθά θαη Μέζνδνη πκπεξάζκαηα θαη ζπδήηεζε Σειηθά ζπκπεξάζκαηα Σερληθέο FOURIER γηα ηαηξηθή επεμεξγαζία εηθφλαο θαη ελίζρπζε αληίζεζεο θάζεο...60 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 5:...65 ΣΑΣΗΣΗΚΖ ΑΝΑΛΤΖ-Ζ ΚΑΜΠΤΛΖ ROC θαη JAFROC ΣΖ ΓΗΑΓΝΧΣΗΚΖ ΔΡΔΤΝΑ Κακπχιε ROC Κακπχιε JAFROC Αμηνιφγεζε ησλ ηαηξηθψλ αιγνξίζκσλ επεμεξγαζίαο εηθφλαο πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη ζηελ ςεθηαθή καζηνγξαθία-πεηξακαηηθή δηαδηθαζία ηαηηζηηθή αλάιπζε Aπνηειέζκαηα...69 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 6:...76 ΠΔΗΡΑΜΑΣΗΚΖ ΓΗΑΓΗΚΑΗΑ Δηθφλεο πξνο επεμεξγαζία Οη θψδηθεο επεμεξγαζίαο Ζ Sobel κέζνδνο Ζ κέζνδνο Prewitt

8 6.2.3 H κέζνδνο Roberts Ζ Laplacian of Gaussian κέζνδνο Ζ κέζνδνο Canny Πεηξακαηηθά απνηειέζκαηα Γηα εηθφλεο κε θαινζρεκαηηζκέλνπο ζηξνγγπινχο φγθνπο: Γηα εηθφλεο αζπκκεηξίαο καζηψλ: Γηα εηθφλεο φγθσλ ηζηψλ κε αηρκέο: Γηα εηθφλεο άιισλ φρη πξνζδηνξηζκέλσλ φγθσλ: Γηα εηθφλεο κε κηθξναζβεζηψζεηο: Πξνεπεμεξγαζία εηθφλσλ- histogram equalization - specification πκπεξάζκαηα ΒΗΒΛΗΟΓΡΑΦΗΑ

9 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 1:Ο ΚΑΡΚΗΝΟ ΣΟΤ ΜΑΣΟΤ 1.1 Δηζαγσγή Καξθίλνο ή θαθνήζεο φγθνο ή θαθνήζεο λεφπιαζκα. νβαξφηαηε θαη ζαλαηεθφξα πάζεζε θάζε δσληαλνχ νξγαληζκνχ,ε νπνία ραξαθηεξίδεηαη απφ άζθνπν θαη αλεμέιεγθην πνιιαπιαζηαζκφ ελφο ή πεξηζζνηέξσλ θπηηάξσλ ηνπ, ηα νπνία μεθεχγνπλ απφ ηελ θαλνληθή ηνπο ιεηηνπξγία κε θαηάιεμε ηε δεκηνπξγία πεξίζζεηαο ηζηνχ θαη ηελ δηείζδπζε θαξθηληθψλ θπηηάξσλ ζε γεηηνληθά φξγαλα κε απνηέιεζκα ηε δεκηνπξγία κεηαζηάζεσλ. Μεηάζηαζε είλαη ε θηλεηνπνίεζε, εγθαηάζηαζε θαη αλάπηπμε λέσλ θαθνεζψλ φγθσλ ζε άιιεο πεξηνρέο ηνπ ζψκαηνο. Ο θαξθίλνο ηνπ καζηνχ είλαη ν πην ζπρλφο θαξθίλνο πνπ παξαηεξείηαη ζηηο γπλαίθεο κεηά ηνλ θαξθίλν ηνπ δέξκαηνο, θαη απνηειεί ηε δεχηεξε ζε ζπρλφηεηα αηηία ζαλάηνπ απφ θαθνήζε λφζν κεηά απφ ηνλ θαξθίλν ηνπ πλεχκνλα. Κάζε ρξφλν γίλεηαη δηάγλσζε πεξίπνπ λέσλ πεξηζηαηηθψλ θαξθίλνπ ηνπ καζηνχ ζηελ Δπξψπε θαη πεξηζηαηηθψλ ζηηο Ζλσκέλεο Πνιηηείεο, ελψ ηα εηήζηα πνζνζηά ζαλάηνπ είλαη πάλσ απφ αζζελείο ζηελ Δπξψπε θαη ζηηο Ζλσκέλεο Πνιηηείεο. ε νιφθιεξν ηνλ θφζκν πεξηζζφηεξεο απφ γπλαίθεο πεζαίλνπλ απφ θαξθίλν ηνπ καζηνχ ην ρξφλν, ελψ εθηηκάηαη φηη πνζνζηφ 8% κε 9% ησλ γπλαηθψλ ζα αλαπηχμνπλ θαξθίλν ηνπ καζηνχ θαηά ηε δηάξθεηα ηεο δσήο ηνπο. Αληίζηνηρα γηα ηα ειιεληθά δεδνκέλα ε πηζαλφηεηα πξνζβνιήο απφ ηε λφζν θαηά ηε δηάξθεηα ηεο δσήο ηεο Διιελίδαο ππνινγίδεηαη ζε 1 ζηηο 12 γπλαίθεο θαη πάλσ απφ ην 70% ηνπ ζπλφινπ ησλ γπλαηθψλ πνπ εκθαλίδνπλ θαξθίλν ηνπ καζηνχ δελ έρνπλ θαλ νηθνγελεηαθφ ηζηνξηθφ ηεο λφζνπ. Γεγνλφο πνπ αλαδεηθλχεη ηε ζπνπδαηφηεηα ηνπ πξνιεπηηθνχ ειέγρνπ. Αλ θαη φκσο ν θαξθίλνο ηνπ καζηνχ είλαη ε πην ζπρλή απεηιή γηα ηελ θάζε γπλαίθα, νη Διιελίδεο εμαθνινπζνχλ λα ζεσξνχλ φηη ν θίλδπλνο δελ ηηο αθνξά. Παξά ην γεγνλφο φηη θάζε ρξφλν πεξίπνπ γπλαίθεο ζηε ρψξα καο καζαίλνπλ φηη πάζρνπλ απφ ηελ αζζέλεηα, κφλν ζην 5% ησλ πεξηπηψζεσλ ε δηάγλσζε ηεο λφζνπ έγηλε ζε πξψηκα ζηάδηα. Αληίζεηα ζηηο ππφινηπεο επξσπατθέο ρψξεο ην πνζνζηφ ηεο πξψηκεο δηάγλσζεο θζάλεη έσο θαη ην 60%.Πάλησο, ν θαξθίλνο ηνπ καζηνχ ζεσξείηαη φηη πιήηηεη ιηγφηεξν ηνλ ειιεληθφ γπλαηθείν πιεζπζκφ ζε ζρέζε κε ηνπο αληίζηνηρνπο πιεζπζκνχο ηεο βφξεηαο θαη θεληξηθήο Δπξψπεο. Ίδηα ρακειή ζπρλφηεηα ζπλαληάηαη θαη ζηηο κεζνγεηαθέο ρψξεο θαη νη εηδηθνί ηελ απνδίδνπλ ζην νηθνινγηθφ πεξηβάιινλ, ηε δηαηξνθή θαη ην κέηξην βηνηηθφ επίπεδν, θαζψο ν θαξθίλνο ηνπ καζηνχ ζεσξείηαη λφζνο ηνπ πνιηηηζκνχ. 9

10 Σν πεληαεηέο ζρεηηθφ πνζνζηφ επηβίσζεο γηα ηηο γπλαίθεο κε θαξθίλν ηνπ καζηνχ πξψηκνπ ζηαδίνπ είλαη 95%. Δπηπρψο, νη ηξέρνπζεο δηαζέζηκεο ζεξαπείεο γηα ηνλ θαξθίλν ηνπ καζηνχ επηηξέπνπλ ζηηο πεξηζζφηεξεο γπλαίθεο λα επηβηψζνπλ. Δίλαη ελδεηθηηθφ φηη απφ ην 1989, ν αξηζκφο ησλ γπλαηθψλ κε θαξθίλν ηνπ καζηνχ πνπ επηβίσζαλ απφ ηε λφζν απμάλεηαη ζηαζεξά. Μφλν ζηηο ΖΠΑ, φπνπ ν πξνιεπηηθφο ηαηξηθφο έιεγρνο είλαη ζπλήζεηα, δνπλ ζήκεξα πεξίπνπ δχν εθαηνκκχξηα γπλαίθεο πνπ έρνπλ επηβηψζεη απφ θαξθίλν ηνπ καζηνχ. Μεηά ηελ αξρηθή ζεξαπεία, πεξίπνπ 50% ησλ αζζελψλ αλαπηχζζνπλ κεηαζηαηηθφ (πξνρσξεκέλν) θαξθίλν ηνπ καζηνχ (MBC). Μεηά ηελ αξρηθή δηάγλσζε κεηαζηαηηθνχ θαξθίλνπ ηνπ καζηνχ, ν κέζνο ρξφλνο επηβίσζεο απηψλ ησλ αζζελψλ είλαη 18 έσο 30 κήλεο. 1.2 Παξάγνληεο θηλδύλνπ εκθάληζεο θαξθίλνπ ηνπ καζηνύ Αλ θαη ζε γεληθέο γξακκέο δελ είλαη απφιπηα γλσζηή ε αηηία ε νπνία πξνθαιεί ηνλ θαξθίλν ηνπ καζηνχ, ππάξρνπλ πξνδηαζεζηθνί παξάγνληεο πνπ παίδνπλ ξφιν ζηελ εκθάληζε ηνπ.ζ παξνπζία απηψλ ησλ παξαγφλησλ ζην ηζηνξηθφ κηαο γπλαίθαο ηελ θαηαηάζζεη απηφκαηα ζηελ νκάδα πςεινχ θηλδχλνπ. Μεξηθνί απφ απηνχο είλαη νη αθφινπζνη: Γνληδηαθέο κεηαιιάμεηο ζηα γνλίδηα BRCA1, BRCA2 10

11 Ζιηθία : νη πεξηζζφηεξεο πεξηπηψζεηο θαξθίλνπ εκθαλίδνληαη ζε κεγαιχηεξε ειηθία (κεγάιε πηζαλφηεηα εκθάληζεο κεηαμχ 40 θαη 70 εηψλ) Πξφσξε έλαξμε εκκήλνπ ξχζεο(θάησ ησλ 11 εηψλ) ή θαζπζηεξεκέλε εκκελφπαπζε(άλσ ησλ 55) Γηαηξνθή πινχζηα ζε θνξεζκέλα ιίπε, καθξνρξφληα θαηαλάισζε βνδηλνχ ή κνζραξίζηνπ θξέαηνο Γέλλεζε πξψηνπ παηδηνχ ζε ειηθία κεηά ηα ρξφληα, αηεθλία θαζψο θαη έθηξσζε Πξνζσπηθφ ηζηνξηθφ θαξθίλνπ ηνπ καζηνχ(ζπρλή εκθάληζε ηεο λφζνπ θαη ζηνλ άιιν καζηφ,φηαλ ππάξρεη ηζηνξηθφ ζηνλ έλαλ) ή θάπνηα άιιε πάζεζε ηνπ καζηνχ ή θαξθίλνπ σνζήθεο, ελδνκεηξίνπ θαη παρέσο εληέξνπ Οηθνγελεηαθφ ηζηνξηθφ θαη θπξίσο αλ ε κεηέξα ή θάπνηα αδειθή έρεη πξνζβιεζεί ππάξρεη 8 θνξέο κεγαιχηεξε πηζαλφηεηα πξνζβνιήο απφ ηε λφζν Έθζεζε ζε αθηηλνβνιία ζηελ πεξηνρή ηνπ ζηήζνπο Ππθλφο ηζηφο ηνπ καζηνχ Λήςε νξκνλψλ φπσο ηα νηζηξνγφλα θαη ε πξνγεζηεξφλε Παρπζαξθία Μεγάιε θαηαλάισζε αιθνφι (πεξηζζφηεξα απφ 2 πνηά ηελ εκέξα) Υξφληα ςπρηθή έληαζε Χζηφζν νη αηηίεο ηεο αζζέλεηαο δελ είλαη ζαθείο θαη δελ ππάξρεη θάπνηα κνλαδηθή, θπξίαξρε αηηία σο ηψξα. Αθνχ δελ ππάξρεη πξνο ην παξφλ θαλέλαο γλσζηφο ηξφπνο απνθπγήο ηεο,ε έγθαηξνο δηάγλσζή είλαη ε κφλε πνπ επηηξέπεη ηε ζεξαπεία πξνηνχ ν θαξθίλνο εμαπισζεί ζε άιια κέξε ηνπ ζψκαηνο. Ζ έγθαηξνο δηάγλσζε επηηπγράλεηαη θπξίσο κε ηελ θιηληθή εμέηαζε απφ εμεηδηθεπκέλν γηαηξφ θαη ηνλ έιεγρν κε καζηνγξαθία. 1.3 Πξνιεπηηθόο έιεγρνο θαη ζεξαπεία Οη γπλαίθεο ζα πξέπεη λα θάλνπλ ηελ πξψηε ηνπο καζηνγξαθία ζε ειηθία εηψλ θαη λα εμεηάδνληαη θιηληθά θάζε 2-3 ρξφληα, ζηηο ειηθίεο εηψλ λα θάλνπλ καζηνγξαθίεο θάζε 1-2 ρξφληα θαη θιηληθή εμέηαζε θάζε ρξφλν θαη νη κεγαιχηεξεο άλσ ησλ 50 εηψλ γπλαίθεο λα θάλνπλ θιηληθή εμέηαζε θαη καζηνγξαθία θάζε ρξφλν. Θα πξέπεη λα ηνληζζεί φηη επεηδή ππάξρεη έλα πνζνζηφ 8-12% ησλ θαξθίλσλ πνπ δελ απεηθνλίδεηαη ζηε καζηνγξαθία είλαη απαξαίηεηνο ν ζπλδπαζκφο ηεο καζηνγξαθίαο κε ηελ θιηληθή εμέηαζε. Δπίζεο κε ηα ζχγρξνλα κεραλήκαηα ν θίλδπλνο απφ ηελ αθηηλνβνιία ηεο καζηνγξαθίαο είλαη πξαθηηθά αλχπαξθηνο.σέινο ην ππεξερνγξάθεκα ησλ καζηψλ δελ αληηθαζηζηά ηε καζηνγξαθία. Πξνζθέξεη ζεκαληηθά ζηε δηάγλσζε, έρεη φκσο ζπγθεθξηκέλεο κφλν ελδείμεηο θαη γηα απηφ ην ιφγν ρξεζηκνπνηείηαη ζπκπιεξσκαηηθά. Όζνλ αθνξά ηε ζεξαπεία, απφ ηελ πιεπξά ηεο ρεηξνπξγηθήο ππάξρεη ζήκεξα ε δπλαηφηεηα εθαξκνγήο ζπληεξεηηθψλ επεκβάζεσλ, θπξίσο φηαλ πξφθεηηαη γηα φγθνπο κηθξνχ κεγέζνπο, δειαδή ηελ ηνπηθή αθαίξεζε κφλν ηνπ φγθνπ θαη ηελ πξνζζήθε αθηηλνζεξαπείαο, κε άξηζην θνζκεηηθφ απνηέιεζκα. ε κεξηθέο φκσο πεξηπηψζεηο ρξεηάδεηαη λα αθαηξεζεί νιφθιεξνο ν καδηθφο αδέλαο(καζηεθηνκή).ηε δεχηεξε πεξίπησζε ε 11

12 πιαζηηθή ρεηξνπξγηθή έρεη ηε δπλαηφηεηα λα απνθαηαζηήζεη ην καζηφ κε δηάθνξεο κεζφδνπο(ζηιηθφλε, κπνδεξκαηηθνί θξεκλνί) κε θαιά απνηειέζκαηα. ήκεξα ε καζηνγξαθία είλαη ε κφλε πην απνηειεζκαηηθή ρακεινχ θφζηνπο θαη πςειήο επαηζζεζίαο ηερληθή γηα ηελ αλίρλεπζε κηθξψλ θαξθηλνπαζεηψλ κε κηα αλαθεξφκελε έγθπξε αθξίβεηα ηεο ηάμεο ηνπ 85% κε 95%, θηάλνληαο ηνπιάρηζηνλ ζε 30% κείσζε ησλ ζαλάησλ ηνπ θαξθίλνπ ηνπ καζηνχ. Ζ καζηνγξαθία απνηειεί ηελ αζθαιή εμέηαζε γηα αλαγλψξηζε ηεο αξρηηεθηνληθήο ηνπ καζηνχ θαη ηελ αλεχξεζε βιαβψλ. Ζ θπηηαξνινγηθή εμέηαζε κε παξαθέληεζε ή απφ έθθξηζε ηεο ζειήο θαη ε βηνςία απνηεινχλ ηνλ πιένλ αζθαιή ηξφπν γηα ηελ ηειηθή αλαγλψξηζε ή απνθιεηζκφ ηεο λφζνπ. 1.4 Αλαηνκία θαη θπζηνινγία ηνπ καζηνύ Οη καζηηθνί αδέλεο είλαη εηδηθνί επηθνπξηθνί αδέλεο, ηθαλνί λα εθθξίλνπλ γάια. ηε γπλαίθα, πξηλ απφ ηελ πιήξε αλάπηπμή ηεο, νη καζηηθνί αδέλεο είλαη παξφκνηνη κε ηνπ άλδξα. Οη ζειέο είλαη κηθξέο, αιιά νη ζειαίεο άισ είλαη πιήξσο ζρεκαηηζκέλεο. Ο αδεληθφο ηζηφο ηνπ καζηνχ απνηειείηαη απφ ζχζηεκα πφξσλ πνπ βξίζθνληαη κέζα ζε ζπλδεηηθφ ηζηφ θαη δελ εθηείλνληαη πέξα απφ ηα φξηα ηεο ζειαίαο άισ. Καηά ηελ ήβε, νη καζηηθνί αδέλεο ηεο γπλαίθαο κεγαιψλνπλ θαη νη καζηνί απνθηνχλ ην εκηζθαηξηθφ ηνπο ζρήκα ππφ ηελ επήξεηα ησλ σνζεθηθψλ νξκνλψλ. Οη πφξνη ησλ αδέλσλ επηκεθχλνληαη, αιιά ε αχμεζε ηνπ κεγέζνπο ηνπ καζηνχ νθείιεηαη ζηελ ελαπφζεζε ιίπνπο. Ζ βάζε ηνπ καζηνχ εθηείλεηαη απφ ηε δεχηεξε σο ηελ έθηε πιεπξά θαη απφ ην έμσ ρείινο ηνπ ζηέξλνπ σο ηε κέζε καζραιηαία γξακκή. Ο καζηηθφο αδέλαο απνηειείηαη απφ δεθαπέληε σο είθνζη ινβνχο, νη νπνίνη δηαηάζζνληαη αθηηλνεηδψο γχξσ απφ ηε ζειή. Ο θχξηνο πφξνο θάζε ινβνχ εθβάιιεη αλεμάξηεηα ζηελ θνξπθή ηεο ζειήο θαη εκθαλίδεη ην δηεπξπκέλν γαιαθηνθφξν θφιπν ιίγν πξηλ απφ ηελ εθβνιή ηνπ. Ζ βάζε ηεο ζειήο πεξηβάιιεηαη απφ θπθιηθή πεξηνρή βαζπρξσκαηηθνχ δέξκαηνο πνπ ιέγεηαη ζειαία άισο. Μηθξφηαηα νδίδηα παξάγνληαη ζηε ζειαία άισ απφ ηνπο ππνθείκελνπο αισαίνπο αδέvεο. Οη ινβνί ηνπ αδέλα ρσξίδνληαη κε ηλψδε δηαθξάγκαηα. ηε λεαξή γπλαίθα νη καζηνί ηείλνπλ λα πξνβάιινπλ πξνο ηα εκπξφο απφ κηα θπθιηθή βάζε. Φζάλνπλ ην κέγηζην κέγεζφο ηνπο θαηά ην ζειαζκφ. ηηο ειηθησκέλεο γπλαίθεο νη καζηνί θξέκνληαη πξνο ηα θάησ. ηηο παξαθάησ δχν εηθφλεο θαίλνληαη ε αλαηνκία ηνπ καζηνχ θαζψο θαη ε καζηνγξαθηθή αλαηνκία απηνχ. 12

13 Ο καζηφο κπνξεί λα είλαη είηε ππθλά αδελψδεο, θάηη πνπ ζπλαληάηαη ηδηαίηεξα θαηά ηε λεαξή ειηθία, είηε αδελψδεο, είηε ιηπνβξηζήο, ην ζπλεζέζηεξν ζε κία πξνρσξεκέλε ειηθία. Παξαδείγκαηα θαη γηα ηηο ηξεηο θαηεγνξίεο θαίλνληαη ζηηο ηξεηο εηθφλεο πνπ αθνινπζνχλ 13

14 Ληπνβξηζήο καζηφο Αδελψδεο καζηφο 14

15 Ππθλά αδελψδεο καζηφο 1.5 Καηεγνξίεο θαξθίλνπ ηνπ καζηνύ Ζ νκάδα ησλ θπηηάξσλ πνπ θάζε θνξά πξνζβάιιεηαη απφ θαξθίλν πθίζηαηαη κία αιιαγή ηφζν ζηελ θαηαζθεπή φζν θαη ζηηο ηδηφηεηεο ησλ θπηηάξσλ ηα νπνία ιέκε φηη έρνπλ ππνζηεί εμαιιαγή θαη ζηηο ηδηφηεηεο ησλ θπηηάξσλ. Τπάξρνπλ δηάθνξεο βαζκίδεο ηεο εμαιιαγήο ησλ θπηηάξσλ, αλάινγα κε ηελ βαξχηεηα ησλ βιαβψλ πνπ έρνπλ ππνζηεί. ε γεληθέο γξακκέο κπνξνχκε λα θαηαηάμνπκε έλα λεφπιαζκα ζε θαινήζε (bening) θαη θαθνήζε (malignant) κε επίζεο ελδηάκεζεο δηαβαζκίζεηο. Οη θαινήζεηο παζήζεηο είλαη αξθεηά ζπρλέο θαη απνηεινχλ ην 90% ησλ παζνινγηθψλ θαηαζηάζεσλ ηνπ καζηνχ. Παξνπζηάδνπλ κεγάιε πνηθηινκνξθία, φζνλ αθνξά ηελ θιηληθή εηθφλα. Κχξην ραξαθηεξηζηηθφ επίζεο είλαη ε αδεληθή θαη ε ηλψδεο δπζπιαζία. Οη ζπρλφηεξεο παζήζεηο επηγξακκαηηθά είλαη: ε αδέλσζε (ζθιεξπληηθή αδέλσζε), ε ζεινκάησζε, ε ππεξπιαζία γαιαθηνθφξσλ πφξσλ, ηα ηλναδελψκαηα, ην ηλναδελνιίπσκα, ην ιίπσκα, νη θχζηεο, ε ηλνθπζηηθή καζηνπάζεηα, ε καζηίηηδα, ην απφζηεκα, ε ιηπψδεο λέθξσζε θαη νη ελδνκαζηηθνί ιεκθαδέλεο.ηελ πξάμε σζηφζν δελ είλαη εληειψο αζθαιήο θαη δπλαηφο ν ηέιεηνο δηαρσξηζκφο ησλ δχν απηψλ θαηεγνξηψλ γηαηί έλα θαινήζεο λεφπιαζκα είλαη δπλαηφ, κε δηάθνξεο ζπλζήθεο θαη πξνυπνζέζεηο, λα γίλεη θαθφεζεο. Τπάξρεη δειαδή κεγάιε πνηθηιία ζηελ φιε εμέιημε ελφο λενπιάζκαηνο. 15

16 Γηα πξαθηηθνχο ιφγνπο ηα καζηνγξαθηθά ζεκεία ηνπ θαξθίλνπ ζα κπνξνχζαλ λα ηαμηλνκεζνχλ ζε δχν θαηεγνξίεο, ηα θχξηα θαη ηα δεπηεξεχνληα. Σα θχξηα ζεκεία αλαθέξνληαη ζηελ θαξθηληθή κάδα, ε νπνία ζηε καζηνγξαθία εκθαλίδεηαη ππφ κνξθή : Οδψδνπο ζθηάζεσο. Αζχκκεηξεο απεηθφληζεο ζηε ζπγθξηηηθή κειέηε ησλ δχν καζηψλ. Μηθξναπνηηηαλψζεσλ, κε ή ρσξίο ζθίαζε. αιινίσζε ηεο δνκήο γεηηνληθψλ ηζηψλ Σα δεπηεξεχνληα ζεκεία έρνπλ ζρέζε κε ηελ επίδξαζε πνπ αζθεί ν θαξθίλνο ζηνπο γεηηνληθνχο ηζηνχο ηνπ παξεγρχκαηνο θαη είλαη ε κεκνλσκέλε δηάηαζε ελφο γαιαθηνθφξνπ πφξνπ, ε ηνπηθή δηαηαξαρή ηεο δνκήο ηνπ καζηνχ, ε εηζνιθή δέξκαηνο, ε πάρπλζε δέξκαηνο θαη ε εηζνιθή ζειήο. Αλαιπηηθφηεξα ηα παζνινγηθά επξήκαηα εκθαλίδνληαη είηε ππφ κνξθή νδώδνπο ζθίαζεο κε επδηάθξηηα φξηα (circumscribed lesions), είηε έρνπλ απφηνκα φξηα ζε ζρήκα αζηεξηνχ ή φξηα κε αηρκεξέο πξνεθβνιέο καθξηά απφ ην θέληξν επίζεο (spiculated masses), είηε εκθαλίδνληαη κε αθαλφληζην ζρήκα θαη ιηγφηεξν δηαθξηηά φξηα (ill-defined). Α. Β. Οδψδεο ζθίαζε κε επδηάθξηηα φξηα θαθνήζεο (Α) θαη θαινήζεο (Β) λεφπιαζκα αληίζηνηρα. Α. Β. Οδψδεο ζθίαζε κε απφηνκα φξηα ζε ζρήκα αζηεξηνχ, θαθνήζεο (Α) θαη θαινήζεο (Β) λεφπιαζκα αληίζηνηρα. Α. Β. 16

17 Οδψδεο ζθίαζε κε αθαλφληζην ζρήκα,θαθνήζεο (Α) θαη θαινήζεο (Β) λεφπιαζκα αληίζηνηρα. Τπάξρνπλ επίζεο καζηνπάζεηεο πνπ νθείινληαη ζηελ αζύκκεηξε δνκή (assymetry) ησλ δχν καζηψλ θαη εληνπίδνληαη ζηελ απεηθφληζε ηνπο. ε απηέο ηηο πεξηπηψζεηο ε ηνπηθή δηαηαξαρή ηεο δνκήο ηνπ καζηηθνχ ηζηνχ κπνξεί λα πξαγκαηνπνηεζεί κφλν κε ζπγθξηηηθή αλάιπζε ησλ καζηνγξαθηψλ. Α. Β. Αζχκκεηξε δνκή καζηηθνχ ηζηνχ ζε θαθνήζεο (Α) θαη θαινήζεο (Β) λεφπιαζκα αληίζηνηρα. Ζ θαξθηληθή κάδα είλαη δπλαηφλ λα εκθαλίδεηαη ζηε καζηνγξαθία ππφ ηε κνξθή κηθξναζβεζηώζεσλ, κε ή ρσξίο ζθίαζε (microcalcifications). Οη κηθξναπνηηηαλψζεηο είλαη κηθξέο ελαπνζέζεηο αζβεζηίνπ ζηνλ ηζηφ ηνπ καζηνχ θαη εκθαλίδνληαη σο κηθξά ιακπεξά ζεκεία ζηε καζηνγξαθία. Έλα ζχκπιεγκα απνηειείηαη απφ ηνπιάρηζηνλ 3 έσο 5 κηθξναπνηηηαλψζεηο, ζε κηα πεξηνρή ελφο ηεηξαγσληθνχ εθαηνζηνχ. Α. Β. Μηθξναζβεζηψζεηο ζε θαινήζεο (Α) θαη θαθνήζεο (Β) λεφπιαζκα αληίζηνηρα. Δπίζεο πνιιέο θνξέο ε χπαξμε λενπιαζίαο αλαγλσξίδεηαη απφ ηελ αιινίσζε ηεο δνκήο γεηηνληθψλ ηζηψλ (architectular distorsion).οη δνκέο ηνπ καζηνχ, φζνλ αθνξά ηνλ αδελψδε ηζηφ, ζπγθιίλνπλ πξνο ηε ζειή. Οπνηαδήπνηε δηαηαξαρή ζε απηή ηε ζπκκεηξηθή ξνή είλαη ζεκάδη πηζαλήο αλσκαιίαο. Α. Β. Αιινίσζε δνκήο ηνπ καζηηθνχ ηζηνχ (Α) Καθφεζεο θαη (Β) θαινήζεο λεφπιαζκα. 17

18 1.6 Γηαγλσζηηθέο κέζνδνη Τπεξερνγξάθεκα ζηελ εμέηαζε ησλ καζηψλ: Ο ππέξερνο καζηψλ ρξεζηκνπνηείηαη ζπρλά γηα λα αμηνινγήζεη ηηο αλσκαιίεο ηνπ καζηνχ πνπ βξίζθνληαη κε πξναζπκπησηηθή ή δηαγλσζηηθή καζηνγξαθία ή θαηά ηε δηάξθεηα εμέηαζεο απφ ηνλ θιηληθφ γηαηξφ. Ο ππέξερνο επηηξέπεη ζεκαληηθή ειεπζεξία ζηε ιήςε ησλ απεηθνλίζεσλ ηνπ καζηνχ ζρεδφλ απφ νπνηνδήπνηε πξνζαλαηνιηζκφ. Ζ αμία ηνπ είλαη κεγάιε ζηνλ δηαρσξηζκφ κεηαμχ ζπκπαγψλ θαη θπζηηθψλ καδψλ. Υξεζηκνπνηείηαη επίζεο κε κεγάιε επηηπρία γηα ηνλ εληνπηζκφ κηθξψλ ζε κέγεζνο βιαβψλ (π.ρ. ελδναπιηθφ ζήισκα). Δπηπιένλ, ν ππέξερνο κπνξεί ζπρλά λα θαζνξίζεη εάλ κηα χπνπηε πεξηνρή είλαη ζηελ πξαγκαηηθφηεηα κηα θχζηε (πάληα κε-θαξθηλψδεο) ή κηα απμαλφκελε ππθλφηεηα ηνπ ζηεξενχ ηζηνχ (ππθλή κάδα) πνπ κπνξεί λα απαηηήζεη βηνςία γηα λα θαζνξίζεη εάλ είλαη θαθνήζεο (θαξθηλψδεο). Αμνληθή ηνκνγξαθία: Δίλαη κηα αθηηλνινγηθή κέζνδνο ζηελ νπνία ρξεζηκνπνηνχληαη αθηίλεο Υ γηα ηελ απεηθφληζε εγθάξζησλ ηνκψλ ηνπ αλζξψπηλνπ ζψκαηνο. Γηα ηελ παξαγσγή κηαο ηέηνηαο εμέηαζεο, ν αζζελήο «πεξλά» κέζα απφ έλαλ θπιηλδξηθνχ ζρήκαηνο ζαξσηή. Οη αθηίλεο Υ κε ηηο νπνίεο αθηηλνβνιείηαη ν αζζελήο ςεθηνπνηνχληαη απφ αληρλεπηέο πνπ βξίζθνληαη ηνπνζεηεκέλνη ζηελ απέλαληη πιεπξά ηνπ ζαξσηή. Οη αμνληθνί ηνκνγξάθνη επηηξέπνπλ ηνλ ππνινγηζκφ ηεο ππθλφηεηαο ηζηνχ ζε κία εγθάξζηα ηνκή ηνπ αζζελή. Με ηε ρξήζε πνιιαπιψλ εηθφλσλ κπνξεί λα ππνινγηζηεί έλα ηξηζδηάζηαην κνληέιν ηνπ εμεηαδφκελνπ νξγάλνπ θαη λα γίλεη ε πεξαηηέξσ επεμεξγαζία κε ηε ρξήζε ειεθηξνληθνχ ππνινγηζηή.h κέζνδνο απηή γίλεηαη κφλν ζε άθξσο επηιεγκέλεο πεξηπηψζεηο. Δίλαη εμέηαζε επηινγήο θπξίσο ζε επείγνπζεο θαη νμείεο θαηαζηάζεηο π.ρ. ζε ηξαχκαηα, ζε εγθεθαιηθά επεηζφδηα θαζψο επίζεο ζε ζηαδηνπνίεζε θαξθηλνπαζνχο. Μαγλεηηθή ηνκνγξαθία: Αληίζεηα κε ηε καζηνγξαθία πνπ ρξεζηκνπνηεί ρακειή δφζε αθηηλψλ Υ γηα ηελ απεηθφληζε ηνπ καζηνχ, ε καγλεηηθή ηνκνγξαθία ρξεζηκνπνηεί ηζρπξά καγλεηηθά πεδία θαη ξαδηνθχκαηα γηα λα δεκηνπξγήζεη απεηθνλίζεηο ηνπ καζηνχ. Σν ζχζηεκα καγλεηηθήο καζηνγξαθίαο (Magnetic resonance (MRI, MR)) είλαη ζε ζέζε λα κεηαζηξέςεη ηα καγλεηηθά πεδία θαη ηα ξαδηνθχκαηα γηα λα πεηχρεη πξνβνιέο ζε νπνηνδήπνηε επίπεδν θαη πξνζαλαηνιηζκφ ελψ ε καζηνγξαθία αθηηλψλ X απαηηεί ηνλ επαλαπξνζαλαηνιηζκφ ηνπ καζηνχ θαη ηνπ ζπζηήκαηνο καζηνγξαθίαο γηα θάζε επηζπκεηή πξνβνιή. Ππξεληθή ηαηξηθή: Σν ζπηλζεξνγξάθεκα είλαη κηα ζπκπιεξσκαηηθή εμέηαζε καζηψλ πνπ κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί ζε κεξηθνχο αζζελείο γηα λα εξεπλήζεη κηα αλσκαιία καζηψλ. Μηα εμέηαζε ππξεληθήο ηαηξηθήο δελ είλαη έλα αξρηθφ εμεηαζηηθφ εξγαιείν γηα ηνλ θαξθίλν ηνπ καζηνχ αιιά κπνξεί λα είλαη ρξήζηκε ζε επηιεγκέλεο πεξηπηψζεηο κεηά ηελ δηαγλσζηηθή καζηνγξαθία. Ζ ππξεληθή ηαηξηθή πεξηιακβάλεη ηελ έγρπζε ελφο ξαδηελεξγνχ αληρλεπηή (ρξσζηηθή νπζία) ζηνλ αζζελή. Γεδνκέλνπ φηη ε ρξσζηηθή νπζία ζπζζσξεχεηαη δηαθνξεηηθά ζηνπο θαξθηλψδεηο θαη κε-θαξθηλψδεηο ηζηνχο, ην ζπηλζεξνγξάθεκα κπνξεί λα βνεζήζεη ηνπο παζνιφγνπο λα θαζνξίζνπλ εάλ ππάξρεη θαξθίλνο. Μαζηνγξαθία: Δίλαη ε αθηηλνγξαθία ηνπ καζηνχ κε εηδηθφ κεράλεκα πνπ νλνκάδεηαη καζηνγξάθνο. Δίλαη ε εμέηαζε πνπ θαηέρεη ην κεγαιχηεξν πνζνζηφ αμηνπηζηίαο γηα ηελ δηεξεχλεζε χπαξμεο θαξθίλνπ ηνπ καζηνχ θαζψο θαη γηα ηνλ εληνπηζκφ ηνπ ζε πξψηκν ζηάδην δειαδή φηαλ ην κέγεζφο ηνπ είλαη κφλν ιίγα ρηιηνζηά θαη κε ςειαθεηφο. ηε καζηνγξαθία ν καζηφο ηνπνζεηείηαη ζε εηδηθή ζέζε ηνπ κεραλήκαηνο, ζπκπηέδεηαη ειαθξά θαη ε 18

19 απεηθφληζε γίλεηαη ζε ιεπηφθνθθα θηικ, πςειήο δηαθξηηηθφηεηνο. Οη θσηεηλέο πεξηνρέο θαη ζθνηεηλέο πεξηνρέο πνπ ζρεκαηίδνληαη νθείινληαη ζηελ απνξξνθεηηθφηεηα ηνπ καζηνχ. Δπεηδή ν καζηφο απνηειείηαη απφ ιηπψδε ηζηφ ν νπνίνο είλαη πνιχ πην εχθνια δηαπεξαηφο απφ φηη ηα νζηά, ε δφζε ηεο αθηηλνβνιίαο γηα ηελ ιήςε κηαο καζηνγξαθίαο είλαη πνιχ ρακειφηεξε απφ απηή ηεο θαλνληθήο αθηηλνγξαθίαο. Έηζη, επηηπγράλεηαη ε επηζπκεηή ιήςε ρσξίο λα επηβαξχλεηαη κε κεγάιε δφζε αθηηλνβνιίαο ε πξνο εμέηαζε πεξηνρή, επνκέλσο πξφθεηηαη γηα κηα αζθαιή θαη αλψδπλε εμέηαζε. ηελ εηθφλα ε νπνία πξνθχπηεη κε ζθνχξν ρξψκα απεηθνλίδνληαη νη πεξηνρέο ηνπ ιηπψδνπο ηζηνχ ηνπ καζηνχ θαη γεληθά πεξηνρέο πνπ παξνπζηάδνπλ ρακειή ππθλφηεηα θαη είλαη εχθνια δηαπεξαηέο απφ ηελ αθηηλνβνιία. Με αλνηρηφ ρξψκα πνιχ θνληά ζην ιεπθφ απεηθνλίδνληαη εθείλεο νη πεξηνρέο πνπ ραξαθηεξίδνληαη είηε απφ πνιχ πςειή ππθλφηεηα ηζηνχ είηε είλαη νη παζνινγηθέο πεξηνρέο, νπφηε αλαθεξφκαζηε ζε φγθνπο. Ζ καζηνγξαθία δελ πνλάεη, πξέπεη λα ππάξμεη φκσο κία ειαθξά πίεζε γηα θαζαξφηεξε εηθφλα. Αλ ν καζηφο είλαη ππθλφο ηφηε ρξεηάδεηαη κεγαιχηεξε πίεζε πνπ κπνξεί λα πξνθαιέζεη πφλν. Ζ θαηάιιειε πίεζε ζην καζηφ είλαη απαξαίηεηε ψζηε λα πιαηχλεη ν καζηφο θαη λα κπνξεί λα απεηθνληζηεί θαη λα εμεηαζηεί ε κεγαιχηεξε δπλαηή πνζφηεηα ηζηνχ. Ζ ζπκπίεζε ηνπ καζηνχ κπνξεί λα πξνθαιέζεη κηα κηθξή ελφριεζε ζηνλ αζζελή αιιά δηαξθεί πνιχ ιίγν θαηά ηε καζηνγξαθηθή δηαδηθαζία. Ζ ζπκπίεζε ηνπ καζηνχ ζα πξέπεη λα εθαξκφδεηαη κφλν 2 κε 4 θνξέο αλά καζηφ θαη γηα ιίγα δεπηεξφιεπηα θάζε θνξά. Παξφιν πνπ ε εμέηαζε γίλεηαη κε αθηίλεο ρακειήο δηαπεξαηφηεηνο, δελ είλαη επηθίλδπλε αθνχ, νη ζεκεξηλνί καζηνγξάθνη είλαη ρακειήο δφζεο θαζψο εθπέκπνπλ πνιχ κηθξή δφζε αθηηλνβνιίαο 0,1-0,2 rad ε νπνία δελ βάδεη ζε θίλδπλν ηελ πγεία ηεο γπλαίθαο. Ζ απιή καζηνγξαθία παξνπζηάδεη αξθεηέο νκνηφηεηεο κε ηελ θνηλή αθηηλνγξαθία κε ηελ έλλνηα φηη γηα ηελ ιήςε θαη ησλ δχν ρξεζηκνπνηνχληαη αθηίλεο Υ θαη ε εηθφλα απνηππψλεηαη ζε έλα θηικ. ηελ πξάμε νη καζηνγξαθίεο ιακβάλνληαη είηε γηα πξνιεπηηθνχο ζθνπνχο (screening mammography) είηε γηα δηαγλσζηηθνχο ζθνπνχο (diagnostic mammography). ηφρνο ηεο πξνιεπηηθήο καζηνγξαθίαο είλαη ε εχξεζε θαξθηλνγελέζεσλ νη νπνίεο βξίζθνληαη ζε πξψηκν ζηάδην θαη νη γπλαίθεο νη νπνίεο ππνβάιινληαη ζε απηή ηελ εμέηαζε δελ έρνπλ παξνπζηάζεη θάπνηα ζπκπηψκαηα θαξθηλνγέλεζεο. Γηα ηελ εμέηαζε απηή ιακβάλνληαη ζπλνιηθά 4 εηθφλεο, 2 γηα θάζε καζηφ νη νπνίεο είλαη νη αθφινπζεο: Cranio-Caudal (CC) θαη MedioLateral-Oblique (MLO) αλάινγα κε ηελ γσλία ιήςεο φπσο θαίλεηαη θαη ζηελ εηθφλα. Αληίζεηα, ε δηαγλσζηηθή καζηνγξαθία ζηνρεχεη ζηελ δηάγλσζε θαη ηνλ ραξαθηεξηζκφ ησλ φγθσλ νη νπνίνη έρνπλ γίλεη ήδε ςειαθεηνί ή έρνπλ αληρλεπζεί κε άιιν ηξφπν. Δπνκέλσο, νη γπλαίθεο νη νπνίεο ππνβάιινληαη ζε απηή ηελ εμέηαζε έρνπλ παξνπζηάζεη θάπνηεο αλσκαιίεο νη νπνίεο είλαη απαξαίηεην λα εμεηαζζνχλ πεξαηηέξσ. Μέζσ ηεο δηαγλσζηηθήο καζηνγξαθίαο κεηξνχληαη θπξίσο ην κέγεζνο ηνπ φγθνπ θαη ε αθξηβήο ζέζε ηνπ. Οη ηππηθέο ιήςεηο ηεο δηαγλσζηηθήο καζηνγξαθίαο πεξηιακβάλνπλ εθηφο απφ ηηο πξναλαθεξζείζεο γηα ηελ πξνιεπηηθή καζηνγξαθία θαη ηηο LateroMedial (LM) θαη MedioLateral (ML) νη νπνίεο θαίλνληαη ζηηο εηθφλεο. 19

20 α. β. γ. α. Σππηθέο ιήςεηο ζηελ πξνιεπηηθή καζηνγξαθία. β, γ. Σππηθέο ιήςεηο ζηελ δηαγλσζηηθή καζηνγξαθία. 1.7 Πιενλεθηήκαηα θαη κεηνλεθηήκαηα καζηνγξαθίαο Σν κεγαιχηεξν πιενλέθηεκα ηεο καζηνγξαθίαο είλαη ε ηθαλφηεηα ηεο λα αλαδεηθλχεη θαξθίλνπο κηθξφηεξνπο ηνπ κεγέζνπο ησλ 0.5 εθ., φπσο είλαη ν κηθξφηεξνο θαξθίλνο ηνπ καζηνχ ζε πξνθιηληθφ ζηάδην. Γειαδή ζε ζηάδην πνπ ιφγσ ηνπ κηθξνχ κεγέζνπο ηνπ θαη θάπνηεο θνξέο ιφγσ ηεο ζέζεο (πίζσ απφ ην ζηεζηθφ ηνίρσκα) δελ ςειαθηέηαη. Δπηπιένλ ζεκαληηθφ πιενλέθηεκα είλαη ε δπλαηφηεηα απεηθφληζεο κηθξναπνηηηαλψζεσλ, νη νπνίεο είλαη ελδεηθηηθέο θαθνήζεηαο ζε αξρηθφ ζηάδην. Έηζη νη καζηνγξαθίεο ζεσξνχληαη νη πην απνηειεζκαηηθέο, ρακεινχ θφζηνπο θαη πςειήο επαηζζεζίαο ηερληθέο απεηθφληζεο γηα ηελ αλίρλεπζε κηθξψλ θαξθηλνπαζεηψλ, κε αλαθεξφκελε έγθπξε αθξίβεηα ηεο ηάμεο ηνπ 85% κε 95%, θηάλνληαο ζε κείσζε ησλ ζαλάησλ ηνπ θαξθίλνπ ηνπ καζηνχ ηνπιάρηζηνλ θαηά 30%, ελψ φζνλ αθνξά ηε αθηηλνβνιία πνπ δέρεηαη ν αζζελήο, απηή είλαη πνιχ κηθξή φπσο αλαθέξακε θαη δελ ππάξρεη θίλδπλνο θαξθηλνγέλεζεο. Όζν αμηφπηζηε θαη δηαδεδνκέλε φκσο θαη αλ είλαη ζαλ απεηθνληζηηθή κέζνδνο ε καζηνγξαθία εκθαλίδεη νξηζκέλα κεηνλεθηήκαηα σο ηερληθή. Σα ζπλεζέζηεξα είλαη: o o o Παξνπζηάδνληαη κηθξέο δηαθνξέο ζηελ αληίζεζε κεηαμχ θαξθηληθψλ θαη πγηψλ ηζηψλ. Ζ δηαγλσζηηθή αμηνιφγεζε ησλ κηθξναζβεζηψζεσλ, νη νπνίεο κπνξεί λα ζπλδένληαη άκεζα κε ηελ εκθάληζε θαθνήζσλ φγθσλ, παξεκπνδίδεηαη απφ ηελ χπαξμε ζνξχβνπ, ηελ θαθή δηαθξηηηθή ηθαλφηεηα θαη ηελ ρακειή αληίζεζε. Απφ ηηο βηνςίεο πνπ ζπζηήλνληαη κεηά απφ καζηνγξαθία κφλν έλα κηθξφ πνζνζηφ πεξηπηψζεσλ απνδεηθλχεηαη φηη επξφθεηην πξαγκαηηθά γηα θαθνήζεηα 20

21 1.8 Γηαγλσζηηθή αθξίβεηα-αηηία ησλ ζθαικάησλ Ζ απνηειεζκαηηθφηεηα ηεο καζηνγξαθίαο, ζαλ δηαγλσζηηθφ εξγαιείν, βαζίδεηαη ζηε ηθαλφηεηα ηνπ ξαδηνιφγνπ λα εξκελεχζεη ζσζηά ην καζηνγξάθεκα. Τπάξρνπλ δχν είδε ιαζψλ πνπ ζπλαληψληαη θαηά ηελ αλάγλσζε κηαο καζηνγξαθίαο, ε ιάζνο-ζεηηθή δηάγλσζε (false-positive) θαη ε ιάζνο-αξλεηηθή δηάγλσζε (falsenegative). H ιάζνο-αξλεηηθή δηάγλσζε απαληάηαη φηαλ έλα καζηνγξάθεκα, πνπ πεξηέρεη λενπιαζία (θαινήζε ή θαθνήζε), δηαγλσζηεί σο θπζηνινγηθφ, πνπ ζεκαίλεη φηη δελ έρεη εληνπηζηεί ν φγθνο. Γειαδή κηα γπλαίθα πνπ πάζρεη απφ θαξθίλν ηνπ καζηνχ ζε αξρηθφ ζηάδην ιακβάλεη ηε δηάγλσζε φηη είλαη πγηήο. Απηφ ην ιάζνο έρεη ηε κεγαιχηεξε βαξχηεηα απφ φια ηα ιάζε, δηφηη ε θαζπζηέξεζε ηεο ζσζηήο δηάγλσζεο νδεγεί ζηελ θαζπζηέξεζε ηεο θαηάιιειεο ζεξαπείαο, πξάγκα πνπ κπνξεί λα απνβεί κνηξαίν γηα ηελ εμέιημε ηεο πγείαο ηνπ αζζελή. Ο άιινο ηχπνο ζθάικαηνο, ε ιάζνο ζεηηθή δηάγλσζε, πξνθχπηεη απφ ηε δηάγλσζε ηνπ θπζηνινγηθνχ καζηνγξαθήκαηνο σο κε θπζηνινγηθφ. Ο ηχπνο απηνχ ηνπ ζθάικαηνο δελ είλαη απεηιεηηθφο, φκσο έρεη αξλεηηθέο ζπλέπεηεο πάλσ ζηνλ αζζελή, θπξίσο ςπρνινγηθέο. Γηα ηελ θαηαλφεζε ηεο απφδνζεο ηνπ παξαηεξεηή πνπ αζρνιείηαη κε ξαδηνινγηθά έξγα αλίρλεπζεο φπσο είλαη ε πξναζπκπησηηθή καζηνγξαθία, έρνπλ γίλεη δηάθνξεο ςπρνινγηθέο πξνζεγγίζεηο ηεο δηαδηθαζίαο ιήςεο απφθαζεο πνπ ρξεζηκνπνηεί. Με βάζε απηή ηελ πξνζέγγηζε θαζνξίζηεθαλ ηξεηο ηχπνη ζθαικάησλ πνπ κπνξνχλ λα νδεγήζνπλ ζε ιάζνο αξλεηηθή δηάγλσζε θαηά ηε ξαδηνινγηθή δηεξεχλεζε. Σα ιάζε απηά είλαη εξεπλεηηθά, αληρλεπηηθά θαη ηειηθήο απφθαζεο. Δξεπλεηηθά ιάζε πξνθχπηνπλ φηαλ ε θαθνήζεηα δελ πέζεη κέζα ζηελ πεξηνρή πνπ ζαξψλεη νπηηθά ν ξαδηνιφγνο. Αληρλεπηηθά ιάζε ζπκβαίλνπλ φηαλ ε θαθνήζεηα βξίζθεηαη κέζα ζηελ πεξηνρή ζάξσζεο ηνπ ξαδηνιφγνπ αιιά ε ρξνληθή δηάξθεηα παξαηήξεζεο ηεο είλαη κηθξφηεξε απφ έλα εκπεηξηθά θαζνξηζκέλν θαηψθιη. Σέινο ηα ιάζε ηειηθήο απφθαζεο ζπκβαίλνπλ φηαλ ε ρξνληθή δηάξθεηα παξαηήξεζεο κηαο θαθνήζεηαο είλαη κεγαιχηεξε απφ ην πξναλαθεξζέλ θαηψθιη. Γειαδή γηα δηάξθεηα παξαηήξεζεο ηεο πεξηνρήο κε ηελ χπνπηε κάδα πεξηζζφηεξν απφ έλα ρξνληθφ θαηψθιη έρνπκε σο απνηέιεζκά ηελ αλίρλεπζε ηεο θαθνήζεηαο θαη φηη ιάζε ζπκβαίλνπλ κεηά είλαη ιάζε ηειηθήο απφθαζεο. Αληίζεηα αλ ε δηάξθεηα παξαηήξεζεο ηεο πεξηνρήο είλαη κηθξφηεξε απφ ην ζπγθεθξηκέλν ρξνληθφ θαηψθιη, ηφηε ε κάδα δελ αληρλεχεηαη θαη έρνπκε ιάζε αλίρλεπζεο. 1.9 Γηάγλσζε κε ηε βνήζεηα ππνινγηζηή Μέρξη ζήκεξα, ε αμηνιφγεζε ηαηξηθψλ εηθφλσλ γηλφηαλ απνθιεηζηηθά απφ εηδηθεπκέλνπο ηαηξνχο. Χζηφζν ε αμηνιφγεζε απφ αλζξψπνπο πεξηνξίδεηαη απφ ηα κε ζπζηεκαηηθά πξφηππα αλαδήηεζεο ηνπ αλζξψπνπ, ηελ παξνπζία δνκηθνχ ζνξχβνπ ζηελ εηθφλα θαη ηελ χπαξμε πνιχπινθσλ αζζελεηψλ πνπ απαηηνχλ ην ζπλδπαζκφ ηεξάζηηαο πνζφηεηαο απεηθνληζηηθψλ θαη θιηληθψλ δεδνκέλσλ. Σα ηειεπηαία ρξφληα ε δηάγλσζε κέζσ ππνινγηζηή έρεη εμειηρζεί εμαηηίαο ηεο νινέλα θαη απμαλφκελεο αλάγθεο γηα απηνκαηνπνηεκέλε ππνβνεζεηηθή 21

22 δηάγλσζε κέζσ ππνινγηζηή (Computer Aided Diagnosis - CAD). Οη καζηνγξαθίεο κεηά ηελ ιήςε είηε ςεθηνπνηνχληαη θαη απνζεθεχνληαη ζε ππνινγηζηή είηε ζε πην ζχγρξνλα κεραλήκαηα ην θηικ έρεη αληηθαηαζηαζεί απφ αληρλεπηέο ζηεξεάο θαηάζηαζεο. Οη αληρλεπηέο απηνί είλαη κεηαηξνπείο αλαινγηθνχ ζήκαηνο ζε ςεθηαθφ, νπφηε πιένλ απφ ηελ παξαδνζηαθή καζηνγξαθία έρνπκε πξνρσξήζεη ζηελ ςεθηαθή καζηνγξαθία. Έλα απφ ηα κεγάια πιενλεθηήκαηα ηνπ απηνκαηνπνηεκέλνπ απηνχ ζπζηήκαηνο είλαη ε βειηίσζε θαη απνθαηάζηαζε ηεο καζηνγξαθίαο. Με ηελ επεμεξγαζία ηεο εηθφλαο αθαηξείηαη ν ζφξπβνο θαη νη θπζηθνί θαη ηερληθνί παξάγνληεο πνπ αιινηψλνπλ ηελ εηθφλα θαηά ηε ιήςε ηεο, απνθαζίζηαηαη ε πιεξνθνξία θαη κε θαηάιιειε κνληεινπνίεζε ηεο δηαδηθαζίαο απεηθφληζεο παξνπζηάδεηαη ην καζηνγξάθεκα κε εληνλφηεξεο ηηο δνκέο θαη ηα ραξαθηεξηζηηθά ηνπ. Με ηνλ ηξφπν απηφ γίλεηαη επθνιφηεξε ε αλίρλεπζε ησλ λενπιαζηψλ θαη κεηψλεηαη ν αξηζκφο ησλ πεξηπηψζεσλ πνπ δελ αληρλεχνληαη. Βαζηθή αδπλακία ηεο απεηθνληζηηθήο απηήο ηερληθήο είλαη ε αβεβαηφηεηα πνπ δεκηνπξγείηαη γηα νξηζκέλεο πεξηπηψζεηο εμαηηίαο ηεο δηάρπζεο ή ηεο ζθέδαζεο ησλ αθηίλσλ θαη αζηνρίεο ζηελ εζηίαζε ηεο δέζκεο ησλ αθηίλσλ Υ. Ζ θπξηφηεξε δπζθνιία ζηελ αλάιπζε εηθφλσλ καζηνγξαθίαο είλαη φηη ν ππθλφο θπζηνινγηθφο ηζηφο θαη ν παζνινγηθφο ηζηφο ζπλήζσο παξνπζηάδνπλ πεξίπνπ ίδηα εμαζζέλεζε ησλ αθηίλσλ πνπ ηνπο δηαπεξλνχλ θαη απεηθνλίδνληαη ζρεδφλ παξφκνηα ηφζν φζνλ αθνξά ζηελ έληαζε ηε θσηεηλφηεηαο φζν θαη ηελ πθή ησλ πεξηνρψλ απηψλ. 22

23 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 2:ΣΗ ΓΝΧΡΗΕΟΤΜΔ ΓΗΑ ΣΖΝ ΦΖΦΗΑΚΖ ΜΑΣΟΓΡΑΦΗΑ 2.1 Δηζαγσγή Ζ ηδέα ηεο ςεθηαθήο καζηνγξαθίαο κε φια ηα πιενλεθηήκαηά ηεο ζπκπεξηιακβαλνκέλνπ ηεο δπλαηφηεηαο πην εχθνιεο απνζήθεπζεο ηεο εηθφλαο θαη επεμεξγαζίαο εηθφλαο κε κέζνδν ζπλέλσζεο (tailored image processing) δελ είλαη λέα. Σν 1967 ν Fred Winsberg ηνπ university of Chicago πξφηεηλε έλαλ αιγφξηζκν αλίρλεπζεο θαξθίλνπ ηνπ καζηνχ κέζσ ηνπ ειεθηξνληθνχ ππνινγηζηή ρξεζηκνπνηψληαο ςεθηνπνηεκέλεο αλαινγηθέο καζηνγξαθίεο. Δλψ ε ςεθηνπνίεζε ησλ αλαινγηθψλ κπνξεί λα παξάγεη πςειήο πνηφηεηαο ςεθηαθή καζηνγξαθία, απηή ε δηαδηθαζία φρη κφλν είλαη εξγαζηεξηαθά πνιχ απαηηεηηθή θαη πνιχ δαπαλεξή, αιιά θπξίσο δελ μεπεξλά ηνπο πεξηνξηζκνχο πξνεξρφκελνη απφ ηελ αλαινγηθή κνξθή, θπξίσο ε πεξηνξηζκέλε δπλακηθή πεξηνρή πνπ νθείιεηαη ζηε κε γξακκηθή ραξαθηεξηζηηθή ηνπ θηικ. Οη αξρηθνί πεηξακαηηζκνί κε ηελ ςεθηαθή καζηνγξαθία πνπ βαζίδνληαη ζην CR άξρηζαλ ζηα ηέιε ηεο δεθαεηίαο ηνπ 80. Παξφια απηά ε πνηφηεηα ηεο εηθφλαο ήηαλ θαηψηεξε ζε ζρέζε κε ηεο αλαινγηθήο,ζε ζπγθξίζηκε δφζε, ιφγσ ηεο ρακειήο δπλαηφηεηαο αληρλεπζηκφηεηαο απηψλ ησλ πξσηαξρηθψλ ζπζηεκάησλ. Γηα πνιιά ρξφληα ηψξα λέα αληρλεπηηθά ζπζηήκαηα ζε καζηνγξαθίεο κέζσ ε/π θαζψο θαη έλα πιήζνο δηαθφξσλ νινθιεξσκέλσλ πνιχπιεπξσλ ςεθηαθψλ ζπζηεκάησλ είλαη πιένλ δηαζέζηκα,πνιιά εθ ησλ νπνίσλ έρνπλ ιάβεη θαη θαλνληζηηθή έγθξηζε. Όζν δηαδίδνληαη απηά ηα λέα ζπζηήκαηα αληηθαζηζηνχλ ηηο αλαινγηθέο καζηνγξαθίεο ηφζν γηα ηελ πξνιεπηηθή φζν θαη γηα ηελ δηαγλσζηηθή καζηνγξαθία. Παξαθάησ ζπλνςίδνληαη ηα πιενλεθηήκαηα θαη ηα κεηνλεθηήκαηα ηεο ςεθηαθήο καζηνγξαθίαο. 23

24 24

25 2.2 Δθηίκεζε ηεο πνηόηεηαο εηθόλαο ςεθηαθήο καζηνγξαθίαο Ζ πνηφηεηα εηθφλαο ζηελ θιαζηθή καζηνγξαθία κπνξεί λα εθηηκεζεί ζηελ νπζία κέζσ 3 παξακέηξσλ: ηελ ραξαθηεξηζηηθή θακπχιε ηεο θιαζηθήο καζηνγξαθίαο (ζρ.1) ζρ.1 ηελ επαηζζεζία ηνπ θηικ(ηαρχηεηα) θαη ηελ πςειήο αληίζεζεο(high-contrast) ζε δεχγε γξακκψλ(άζπξν-καχξν line-pair) επθξίλεηα. Καη ηα 3 απηά θξηηήξηα δελ αθνξνχλ θαη ηελ ςεθηαθή καζηνγξαθία. Οη ςεθηαθνί αληρλεπηέο παξνπζηάδνπλ γξακκηθή ζρέζε κεηαμχ πνζφηεηαο έθζεζεο ζε αθηηλνβνιία θαη έληαζεο απνηειέζκαηνο θαη δελ παξνπζηάδνπλ ζπγθεθξηκέλε ραξαθηεξηζηηθή φπσο νη αλαινγηθνί. Ζ κεηάθξαζε ηεο έληαζεο ηνπ ζήκαηνο ζε θσηεηλφηεηα ζηελ νζφλε γίλεηαη κέζσ ελφο πξνγξάκκαηνο windows θαη θάπνησλ κε γξακκηθψλ πηλάθσλ αλαδήηεζεο πνπ κπνξνχλ λα ηξνπνπνηεζνχλ γηα λα βειηηψζνπλ ην contrast ζε ζπγθεθξηκέλν ζεκείν ελδηαθέξνληνο. Δλψ ε επαηζζεζία ζε έλα ζχζηεκα θιαζηθήο καζηνγξαθίαο νξίδεη ηελ πνζφηεηα ηεο δφζεο (αθηηλνβνιίαο) πνπ απαηηείηαη γηα λα έρνπκε κία ζπγθεθξηκέλε νπηηθή ππθλφηεηα ζην απνηέιεζκα, δελ ππάξρεη θάπνηα ζπγθεθξηκέλε κνλαδηθή βέιηηζηε νπηηθή ππθλφηεηα ζηελ ςεθηαθή καζηνγξαθία. Μεηψλνληαο ηε δφζε απμάλεηαη ν ζφξπβνο ζην απνηέιεζκα θαη αληίζηξνθα. Αιιάδνληαο ην ελεξγεηαθφ θάζκα ησλ αθηίλσλ Υ κπνξνχκε αληηθαηαζηήζνπκε ην ζφξπβν επεξεάδνληαο ην contrast αιιά δηαηεξψληαο ηελ παξεγρπκαηηθή δφζε ζηνλ αζζελή ζηαζεξή. ηελ ςεθηαθή καζηνγξαθία είλαη γεληθά ρξήζηκν λα κεηαθηλεζνχκε ζε πςειφηεξν ελεξγεηαθφ θάζκα απφ φηη ζηελ θιαζηθή θαζψο ν ζφξπβνο κεηψλεηαη θαη ε απψιεηα contrast πνπ έρνπκε κπνξεί λα αληηκεησπηζηεί κε ηξνπνπνίεζε ηνπ πξνγξάκκαηνο ζηα windows. 25

26 Λφγσ ηεο ζπλερνχο εμέιημεο ηεο modulation transfer function(mtf) ζηελ αλαινγηθή καζηνγξαθία,πςεινχ contrast αλαιχζεηο(high-contrast resolution), ζε lp/mm, κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ ψζηε λα πξνβιέςνπκε ηε ζπκπεξηθνξά ηνπ ζπζηήκαηνο ζε ρακειφηεξεο ζπρλφηεηεο. ηηο ζχγρξνλεο επίπεδεο νζφλεο ςεθηαθέο καζηνγξαθίεο ην MTF κεηψλεη απφηνκα ηε ζπρλφηεηα ζηελ νξηαθή ζπρλφηεηα Nyquist πνπ πξνθαζνξίδεηαη απφ ην κέγεζνο pixel ηνπ αληρλεπηή. Απηφ θαηαιήγεη νπζηαζηηθά ζε κείσζε ηεο ρσξηθήο αλάιπζεο (spatial,linepair resolution) παξφιν πνπ ην MTF ζηηο ρακειφηεξεο ζπρλφηεηεο έρεη πηζαλφηεηα αξθεηά πςειφηεξε ηηκή απφ φηη ζηηο αλαινγηθέο καζηνγξαθίεο.πλεπψο ζηελ ςεθηαθή καζηνγξαθία είλαη αλνχζην λα κηιάκε γηα line -pair αλάιπζε θαη ε ζπκπεξηθνξά ηνπ ζπζηήκαηνο πεξηγξάθεηαη θαιχηεξα απφ ηελ επνλνκαδφκελε contrast-detailed αλάιπζε, ε δπλαηφηεηα λα νπηηθνπνηεζνχλ νη ιεπηνκέξεηεο ελφο αληηθεηκέλνπ ζπγθεθξηκέλνπ κεγέζνπο θαη αληίζεζεο αθηηλνβνιίαο (radiation contrast).ζ contrast-detail αλάιπζε γηα ζπγθεθξηκέλε έθζεζε αθηηλνβνιίαο(δφζε) θαζνξίδεηαη κε ηε ζεηξά ηεο απφ ην DQE ηνπ ςεθηαθνχ αληρλεπηή. Έλα ζχζηεκα κε πςειφηεξν DQE ζα έρεη ηελ ίδηα contrast-detail αλάιπζε ζε ρακειφηεξε έθζεζε ζε ζρέζε κε έλα άιιν παξφκνην ζχζηεκα κε ρακειφηεξν DQE.Απηφ κπνξεί λα βξεί εθαξκνγή ζηελ ηαηξηθή πξαθηηθή, φπνπ νινθιεξσκέλα ζπζηήκαηα ςεθηαθήο καζηνγξαθίαο κε πςειφ DQE ζπρλά ρξεζηκνπνηνχληαη κε κέζε αδεληθή δφζε 20-30% ιηγφηεξν απφ ηελ δφζε αλαινγηθήο καζηνγξαθίαο. Καζψο ην DQE ελφο ςεθηαθνχ ζπζηήκαηνο είλαη δχζθνιν λα ππνινγηζζεί κε θάπνην ηππνπνηεκέλν ηξφπν θαη κπνξεί λα εμαξηάηαη απφ κηα πνηθηιία παξαγφλησλ φπσο ε πνηφηεηα ηεο δέζκεο αθηίλσλ Υ θαη ε δφζε αλίρλεπζεο, ν απνδεθηφο ηξφπνο ειέγρνπ ςεθηαθψλ ζπζηεκάησλ είλαη κέζσ ζπζηήκαηνο κε ζπγθεθξηκέλα νκνηψκαηα φπσο ην νκνίσκα CDMAM.Παξφια απηά contrast-detail αλάιπζεο νκνηψκαηα φπσο ην CDMAM πνπ απεηθνλίδνπλ αληηθείκελα κε έλα νκνηφκνξθν θφλην ίζσο δελ είλαη ηδαληθά γηα λα κειεηήζνπλ ηε ζπκπεξηθνξά ελφο ζπζηήκαηνο ζε ηαηξηθή ρξήζε. Σέηνηα ζπζηήκαηα έρνπλ ηελ ηάζε λα «επλννχλ» ηα ςεθηαθά ζπζηήκαηα αθνχ ππεξεθηηκνχλ ηελ αληρλεπηηθή ηνπο ηθαλφηεηα γηα κεγαιχηεξα ρακεινχ contrast αληηθείκελα,πηζαλφηαηα ιφγσ ηεο κε ξεαιηζηηθήο πεξηνξηζκέλεο ξχζκηζεο ησλ windows γηα απηέο ηηο ςεθηαθέο εηθφλεο, πνπ δεκηνπξγείηαη πηζαλφηαηα απφ ηελ έιιεηςε δνκεκέλνπ θφληνπ ηνπο. Με ηελ πξνζζήθε ελφο δνκεκέλνπ θφληνπ(ππφβαζξνπ) ζην νκνίσκα CDMAM, ν Grosjean θαη ν Μuller ήηαλ ζε ζέζε λα δείμνπλ φηη ελψ ε νξαηφηεηα κηθξψλ ιεπηνκεξεηψλ < 0,4 mm ήηαλ αθφκα πεξηνξηζκέλε ιφγν ησλ πεγψλ ζνξχβνπ πνπ εκθαλίδνληαη ζηε δηαδηθαζία απφθηεζεο ηεο εηθφλαο, ε αλίρλεπζε κεγαιχηεξσλ ρακεινχ-contrast αληηθεηκέλσλ εμαξηήζεθε θπξίσο απφ ην δνκεκέλν ππφβαζξν. Απηφ, αλ ηεξήζνπκε θαη ηα απνηειέζκαηα ηεο έσο ηψξα πεηξακαηηθήο έξεπλαο,νθείιεηαη ζην ςεθηνπνηεκέλν θηικ θαη ζπκπίπηεη θαη κε ηελ εκπεηξηθή άπνςε ηεο θιηληθήο πξαθηηθήο. Δλψ ε επαξθήο δφζε έθζεζεο θαη ηα ρακειά επίπεδα θβαληηθνχ ζνξχβνπ είλαη πξνυπφζεζε γηα λα απνηππσζνχλ επαξθψο νη κηθξναζβεζηψζεηο, ε νξαηφηεηα ησλ κεγαιχηεξσλ καδψλ επεξεάδεηαη πνιχ ιηγφηεξν απφ ην ζφξπβν ηεο εηθφλαο πνπ ζπλδέεηαη κε ηε ρακειφηεξε δφζε ή ην ρακειφηεξν DQE ηνπ αληρλεπηή. Απηφ ην ραξαθηεξηζηηθφ κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί ψζηε λα κεησζεί ζεκαληηθά ε παξεγρπκαηψδε δφζε ζην αζζελή γηα ηπρφλ επηπξφζζεηεο ηνπηθέο νπηηθέο γσλίεο ιήςεο π.ρ. ζην ηκήκα κηαο εγρεηξεηηθήο δηαδηθαζίαο ζηηο νπνίεο ε παξνπζία κηαο νξηζκέλεο αλσκαιίαο είλαη ήδε γλσζηή. 26

27 2.3 πζηήκαηα ςεθηαθήο καζηνγξαθίαο ήκεξα ππάξρνπλ δηαζέζηκνη δηάθνξνη ηχπνη ζπζηεκάησλ ςεθηαθήο καζηνγξαθίαο, νη νπνίνη είλαη φινη ηθαλνί λα παξάγνπλ πςειήο πνηφηεηαο ςεθηαθέο καζηνγξαθίεο, αιιά φινη έρνπλ θάπνηα ζπγθεθξηκέλα πιενλεθηήκαηα θαη κεηνλεθηήκαηα. Σα ςεθηαθά απηά ζπζηήκαηα κπνξνχλ λα θαηεγνξηνπνηεζνχλ αλάινγα κε ην αληηθείκελν αλίρλεπζεο, εάλ είλαη νινθιεξσκέλα ή πξνυπνζέηνπλ θαη ηε ρξήζε θαζέηαο, ή εάλ ρξεζηκνπνηνχλ ηνπηθφ αληρλεπηή ή ηερληθή αλίρλεπζεο ζρηζκήο. Σα νινθιεξσκέλα ζπζηήκαηα καο επηηξέπνπλ ζπλήζσο κηα πςειφηεξε απφδνζε απφ απηά πνπ ρξεζηκνπνηνχλ θαζέηεο, αιιά είλαη αθξηβφηεξα. Σα ζπζηήκαηα αλίρλεπζεο ζρηζκήο κπνξνχλ ζπρλά λα ιεηηνπξγήζνπλ ζε ρακειφηεξε δφζε, θαζψο ε επζπγξάκκηζε ηεο ζρηζκήο είλαη απνηειεζκαηηθή ζηε κείσζε ηεο δηαζπνξάο ηεο αθηηλνβνιίαο, απνθεχγνληαο θαηά ζπλέπεηα ηελ αλάγθε γηα έλα πξφζζεην πιέγκα αληη-δηαζπνξάο. Σα κεηνλεθηήκαηα ησλ ζπζηεκάησλ ηερληθήο αλίρλεπζεο ζρηζκψλ είλαη νη κεγάινη ζε δηάξθεηα ρξφλνη αλίρλεπζεο, ε πςειή πίεζε ζσιήλσλ θαη ε αλάγθε γηα ηελ αθξηβή κεραληθή εγγξαθή ηεο θηλνχκελεο ζρηζκήο επζπγξάκκηζεο θαη ηνπ αληρλεπηή. Τπάξρνπλ δχν δηαθνξεηηθνί βαζηθνί ηχπνη νινθιεξσκέλσλ ηνπηθψλ αληρλεπηψλ,έλαο ηχπνο βαζηζκέλνο ζε έλα ζπηλζεξηζηή θσζθφξνπ καδί κε κηα ζεηξά δηφδσλ θσηνγξαθηψλ πνπ ζπιιακβάλνπλ ην θσο πνπ παξάγεηαη απφ ην ζηξψκα θσζθφξνπ θαη ν δεχηεξνο ηχπνο πνπ ρξεζηκνπνηεί έλα άκνξθν ζηξψκα ζειελίνπ κε ηελ άκεζε κεηαηξνπή ησλ θσηνλίσλ αθηίλαο X ζε ειεθηξηθφ θνξηίν. Καη ηα δχν ζπζηήκαηα ρξεζηκνπνηνχλ γηα ηελ αλάγλσζε ηνπ ζήκαηνο κηα δηάηαμε TFT ηνπνζεηεκέλε ζε κηα άκνξθε βάζε ππξηηίνπ. Σα δνκηθά ζηνηρεία ησλ αληρλεπηψλ ζηα ζπζηήκαηα θσζθφξσλ κε κέγεζνο pixel 100 mκ είλαη ζπλήζσο ειαθξψο κεγαιχηεξα απ' φ,ηη ζηα ζπζηήκαηα ζειελίσλ (70 85 mκ). Ζ κείσζε ηνπ κεγέζνπο ησλ δνκηθψλ ζηνηρείσλ ησλ αληρλεπηψλ ζηα ζπζηήκαηα θσζθφξνπ είλαη δχζθνιε, θαζψο κε κηα ηέηνηα κείσζε ην αληίζηνηρν ηκήκα ηεο ελεξγνχο πεξηνρήο αληρλεπηψλ ζα κεησλφηαλ γξήγνξα έλαληη εθείλνπ ηεο αλελεξγνχο πεξηνρήο ηνπ αληρλεπηή,ηεο ζρεηηθήο κε ηελ αλάγλσζε ζεκάησλ, κε ζπλέπεηα έλα ρακειφηεξν DQE θαη πςειφηεξε παξεγρπκαηηθή δφζε ζηνλ αζζελή. Έλα πιενλέθηεκα ησλ ζπζηεκάησλ θσζθφξσλ είλαη φηη εηθφλεο κπνξνχλ λα ιεθζνχλ κε ζρεηηθά ζχληνκε αθνινπζία, ην νπνίν είλαη ρξήζηκν γηα ηελ βειηίσζε ηεο εμππεξέηεζεο ηνπ αζζελνχο θαη γηα ρξήζε πξνεγκέλσλ εθαξκνγψλ φπσο ε ηνκνζχλζεζε θαη ε καζηνγξαθία εληζρπκέλεο αληίζεζεο. Έλα κεηνλέθηεκα ησλ ζπζηεκάησλ πνπ βαζίδνληαη ζην ζειήλην έλαληη ησλ ζπζηεκάησλ θσζθφξνπ είλαη ε κεγαιχηεξε θαζπζηέξεζε εηθφλαο (γηα ζήκα εηθφλαο πνπ θέξεηαη απφ κηα πξνεγνχκελε ζε κηα επφκελε ιήςε(έθζεζε)) θαη ghosting (πξνζσξηλή αιιαγή ζηε βάζε επαηζζεζίαο ζε πξνγελέζηεξε έθζεζε).παξ φια απηά ε εμέιημε ησλ αληρλεπηψλ ζπλερίδεηαη θαη ηφζν ε θαζπζηέξεζε φζν θαη ην ghosting έρνπλ κεησζεί αηζζεηά ζηα λεψηεξα ζπζηήκαηα ζειελίνπ. Ζ αμία ησλ ζπζηεκάησλ CR έλαληη ησλ πην νινθιεξσκέλσλ ζπζηεκάησλ ήηαλ πξφζθαηα ζέκα έληνλεο ζπδήηεζεο.έλα ζεκαληηθφ πιενλέθηεκα 27

28 πψιεζεο ησλ ζπζηεκάησλ CR είλαη ην ρακειφηεξν θφζηνο επέλδπζεο, εηδηθά εθφζνλ ππάξρσλ καζηνγξαθηθφο εμνπιηζκφο κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί γηα ηελ απφθηεζε καζηνγξαθηθψλ εηθφλσλ. Απηφ ην πιενλέθηεκα δαπαλψλ, εληνχηνηο, είλαη ζεκαληηθά κηθξφηεξν εάλ αλαθεξφκαζηε ζε λέα εγθαηάζηαζε εμνπιηζκνχ.έλα επηρείξεκα πνπ θέξεηαη πξνο ζπδήηεζε ελάληηα ζηε καζηνγξαθία CR είλαη φηη ε δφζε απαξαίηεηε λα ελεξγνπνηήζεη ηα ζπζηήκαηα CR ζηα απνδεθηά πνηνηηθά επίπεδα εηθφλαο ηνπο είλαη πην πςειή απφ απηή ησλ νινθιεξσκέλσλ ζπζηεκάησλ. Αλ θαη αλακθηζβήηεηα ηα ζπζηήκαηα CR έρνπλ έλα ειαθξψο ρακειφηεξν DQE απφ ηα νινθιεξσκέλα ζπζηήκαηα, έλα κέξνο απηνχ ηνπ κεηνλεθηήκαηνο δφζεο κπνξεί λα εμεγεζεί απφ άιινπο παξάγνληεο. Σα νινθιεξσκέλα ζπζηήκαηα ζπλήζσο βειηηζηνπνηνχλ νιφθιεξε ηελ αιπζίδα απεηθφληζεο ζπκπεξηιακβαλνκέλεο ηεο επηινγήο ησλ παξακέηξσλ έθζεζεο φπσο ηα kvp θαη ηνλ ζπλδπαζκφ αλφδνπθίιηξνπ. Έρεη απνδεηρζεί φηη ε ζεκαληηθφηεξε κείσζε ηεο δφζεο ζηα ζπζηήκαηα ςεθηαθήο καζηνγξαθίαο επηηπγράλεηαη ζε αζζελείο κε κεγαιχηεξα ζηήζε κε ηε κεηαπήδεζε ζε κηα δέζκε αθηίλσλ πςειφηεξεο ελέξγεηαο λσξίηεξα απ' φηη κε ηα ζπζηήκαηα θιαζηθήο καζηνγξαθίαο. Απφ ηε ζηηγκή πνπ ηα ζπζηήκαηα CR ρξεζηκνπνηνχληαη κε ηνλ ηππνπνηεκέλν εμνπιηζκφ καζηνγξαθίαο πνπ παξαδνζηαθά είλαη ζρεδηαζκέλνο γηα ηελ θιαζηθή καζηνγξαθία, απηή ε βειηηζηνπνίεζε ζηηο παξακέηξνπο ηεο έθζεζεο ζπρλά δελ ζπκβαίλεη. Έλα άιιν ζπρλφ πξφβιεκα ζηε καζηνγξαθία CR είλαη φηη ρξεζηκνπνηνχληαη αιγφξηζκνη επεμεξγαζίαο εηθφλαο πνπ αλαπηχζζνληαη γηα άιιεο αθηηλνινγηθέο εμεηάζεηο (π.ρ. αθηηλνγξαθία ζψξαθνο). Ο ζφξπβνο ησλ ςεθηαθψλ εηθφλσλ είλαη πςειφηεξνο ζηηο πεξηνρέο ρακειφηεξεο δφζεο φπσο π.ρ. ζην κεζνζψξαθα. Γεδνκέλνπ φηη απηφο ν ζφξπβνο κπνξεί ζεσξεζεί ελνριεηηθφο, εηδηθνί αιγφξηζκνη επεμεξγαζίαο εηθφλαο έρνπλ αλαπηπρζεί γηα ηηο CR εηθφλεο γηα λα κεηψζνπλ ην ζφξπβν ζηηο θσηεηλέο πεξηνρέο ηεο εηθφλαο. ηε καζηνγξαθία ηέηνηνη αιγφξηζκνη νδεγνχλ ζηελ εμαζζεληζκέλε νξαηφηεηα ησλ κηθξναζβεζηψζεσλ ζηηο πεξηνρέο ηνπ ππθλνχ παξεγρχκαηνο θαη πξέπεη επνκέλσο λα κελ ρξεζηκνπνηεζνχλ. ηελ εηθφλα 2.1 δίλεηαη ε ζρέζε κεηαμχ ηεο κέζεο αδεληθήο δφζεο ζε 6cm πάρνπο ζπκπηεζκέλνο ζηήζνο θαη αληίζεζεο θαηψηαησλ νξίσλ αθηηλνβνιίαο γηα ιεπηνκέξεηεο 0.1mm κε CR (Fuji Profect) θαη κηα επίπεδεο νζφλεο (Siemens Φεθηαθφ ζχζηεκα καζηνγξαθίαο Novation). Σα ζεκεία έμσ απφ ηε γθξίδα απνδεθηή/επηηεχμηκε πεξηνρή δελ εθπιεξψλνπλ ηα ειάρηζηα θξηηήξηα γηα ηελ contrast-detail αλάιπζε ή αληηζηνηρνχλ ζε έλαλ κέζν φξν αδεληθήο δφζεο επάλσ απφ ην κέγηζην απνδεθηφ επίπεδν δφζεσλ φπσο θαζνξίδεηαη απφ Δπξσπατθέο νδεγίεο γηα ηελ εμαζθάιηζε πνηφηεηαο ζηελ πξφιεςε θαη δηάγλσζε ηνπ θαξθίλνπ ηνπ καζηνχ. Σα απνηειέζκαηα ππνινγίδνληαη θαηά κέζν φξν απφ ηξεηο αλαγλψζηεο, θάζε έλαο βαζκνινγψληαο ηέζζεξηο εηθφλεο CDMAM. Οη ηηκέο ηεο αληίζεζεο θαηψηαησλ νξίσλ πνπ παξνπζηάδνληαη είλαη νλνκαζηηθέο ζε 28 kv MO/MO, νη παξάκεηξνη ηεο πξαγκαηηθήο έθζεζεο ήηαλ 26 kv MO/Rh γηα ην ζχζηεκα CR θαη 28 kv W/Rh γηα ην ζχζηεκα επίπεδεο νζφλεο. Έλαληη ηνπ ζπζηήκαηνο CR, ην ζχζηεκα επίπεδεο νζφλεο κπνξεί ελαιιαθηηθά λα ρξεζηκνπνηεζεί ζηελ ίδηα δφζε κε πςειφηεξν πνηφηεηα εηθφλαο ή ζηελ ίδηα πνηφηεηα εηθφλαο κε ηε ρακειφηεξε δφζε 28

29 Δηθφλα 2.1 ηελ εηθφλα 2.2 θαίλεηαη ε επίδξαζε ησλ δηάθνξσλ βαζκψλ ηπραίνπ Γθανπζζηαλνχ ζνξχβνπ (απμαλφκελνο απφ αξηζηεξά ζηα δεμηά) ζηελ νξαηφηεηα ησλ αληηθεηκέλσλ κε δηαθνξεηηθά κεγέζε. Σν κεγάιν αληηθείκελν ρακειήο-αληίζεζεο (ζηελ πάλσ γξακκή) πνπ αλαπαξηζηά έλαλ φγθν είλαη ζρεδφλ απξφζβιεην απφ ην ζφξπβν εηθφλαο θαη είλαη νξαηφ ζε φιεο ηηο εηθφλεο. Σα πέληε κηθξφηεξα αληηθείκελα (θάησ γξακκή) πνπ αλαπαξηζηνχλ ηηο κηθξναζβεζηψζεηο ράλνληαη γξήγνξα κε ηνλ απμαλφκελν ζφξπβν ζηελ εηθφλα. Δηθφλα

30 ηελ εηθφλα 2.3 βιέπνπκε ηε δηαδηθαζία επέκβαζεο ζηήζνπο ζε καζηνγξαθηθέο εηθφλεο κεησκέλεο πνζφηεηαο αθηηλνβνιίαο. Έλαο εβδνκήληα εμάρξνλνο αζζελήο κε δηπινεζηηαθφ δηεζεηηθφ πνξνγελέο θαξθίλσκα πεξηζηνηρηζκέλν απφ πςειήο δηαθνξνπνίεζεο ελδνπνξηθφ θαξθίλσκα. εηθφλεο καζηνγξαθίαο θαλνληθήο δφζεο αθηηλνβνιίαο (a) θαη εηθφλα ηνπνζέηεζεο ηεο βειφλαο ζε 50% κεησκέλε αθηηλνβνιία (b) κε κεγέζπλζε ησλ πεξηνρψλ φπνπ βξίζθνληαη ηα κηθξναζβεζηψκαηα (c,d) γεηηνληθά ηνπ βαζηθνχ φγθνπ. θαη νη δπν φγθνη θαίλνληαη ην ίδην θαζαξά ζηελ εηθφλα κεησκέλεο αθηηλνβνιίαο θαηά ηε δηαδηθαζία ηνπνζέηεζεο ηεο βειφλαο. Άιισζηε νη αλεμάξηεηεο κηθξναζβεζηψζεηο (βέιε) απεηθνλίδνληαη ιηγφηεξν θαιά ζηελ εηθφλα κηθξφηεξεο πνζφηεηαο αθηηλνβνιίαο. (d) απ φηη ζηελ εηθφλα κε θαλνληθή πνζφηεηα αθηηλνβνιίαο. (c) εμ αηηίαο ηνπ ειαθξψο κεγαιχηεξνπ πνζνχ ζνξχβνπ ζηελ εηθφλα κε ιηγφηεξε αθηηλνβνιία. Δηθφλα

31 2.4 Κιηληθή ζύγθξηζε ςεθηαθήο θαη θιαζηθήο καζηνγξαθίαο Οη πξψηεο θιηληθέο κειέηεο πνπ ζπγθξίλνπλ ηελ ςεθηαθή καζηνγξαθία κε ηελ θιαζηθή καζηνγξαθία ήηαλ αλαπνηειεζκαηηθέο. Κακία απφ ηηο θιηληθέο δνθηκέο ζε έλα πιήζνο απεηθνλίζεσλ κέρξη ηψξα δελ έρεη θαηαδείμεη ζεκαληηθέο δηαθνξέο ζηελ απφδνζε αλίρλεπζεο κεηαμχ ηεο θιαζηθήο θαη ηεο ςεθηαθήο καζηνγξαθίαο.δλψ ζηε κειέηε Lewin et al ην πνζνζηφ νξζήο εθηίκεζεο (επαηζζεζία-recall rate) ζηελ ςεθηαθή καζηνγξαθία ήηαλ ζεκαληηθά ρακειφηεξν απ 'φ,ηη κε ηελ αλαινγηθή καζηνγξαθία, θαη νη δχν κειέηεο ηνπ Όζιν Η θαη ΗΗ βξήθαλ έλα πςειφηεξν recall rate ζηελ ςεθηαθή καζηνγξαθία. Απηά ηα απνηειέζκαηα είλαη δχζθνια λα ζπγθξηζνχλ, δεδνκέλνπ φηη ηα recall rate ζηηο ΖΠΑ είλαη γεληθά πνιχ πςειφηεξα απ' φ,ηη ζηα επξσπατθά πξνγξάκκαηα απεηθφληζεο.έλαο ιφγνο γηα ηα δηαθνξεηηθά απνηειέζκαηα ησλ δνθηκαζηηθψλ θιηληθψλ καζηνγξαθηψλ είλαη φηη νη δηαθνξέο ζηνλ πξνζδηνξηζκφ ηεο ζέζεο θαη ζηελ δηαδηθαζία αλάγλσζεο είλαη πνιχ ζεκαληηθφηεξεο απφ νπνηαδήπνηε δηαθνξά ζηελ ηερληθή απφθηεζεο, είηε κεηαμχ ηεο αλαινγηθήο θαη ηεο ςεθηαθήο καζηνγξαθίαο είηε κεηαμχ ησλ δηαθνξεηηθψλ ςεθηαθψλ ζπζηεκάησλ καζηνγξαθίαο. Απηφ θαηαδεηθλχεηαη εχθνια απφ ην γεγνλφο φηη ζηηο δνθηκαζηηθέο απεηθνλίζεηο δχν ηαπηφρξνλσλ μερσξηζηψλ καζηνγξαθηθψλ εμεηάζεσλ (κηα αλαινγηθή θαη κηα ςεθηαθή) ν αξηζκφο αληρλεπκέλσλ θαξθίλσλ απμάλεηαη θαηά 30% θαη αθφκα πεξηζζφηεξν, απιψο απνθηψληαο έλα δεχηεξν ζχλνιν καζηνγξαθηθψλ εηθφλσλ αλεμάξηεηα αλαγλσζκέλεο απφ έλαλ ή πεξηζζφηεξνπο αθηηλνιφγνπο, ελψ νη δηαθνξέο ζηελ θαξθηληθή αλίρλεπζε αλαινγηθήο θαη ςεθηαθήο καζηνγξαθίαο είλαη ζην ζχλνιν ακειεηέεο. Ζ ςεθηαθή καζηνγξαθία κε ηελ δπλαηφηεηα πνπ έρεη ηεο ηνπηθήο βειηίσζεο ηνπ contrast,έρεη παξφια απηά έλα μεθάζαξν πιενλέθηεκα ζε λεψηεξνπο αζζελείο κε ππθλά αδελψδεηο καζηνχο, φπσο εληππσζηαθά απνδείρζεθε απφ ην Digital Mammographic Screening Trial (DMIST).Παξαδφμσο, ε απφηνκε κείσζε ηεο επαηζζεζίαο πνπ ζπρλά παξαηεξείηαη ζηηο αλαινγηθέο καζηνγξαθίεο ππθλφηεξσλ καζηψλ δελ παξαηεξήζεθε ζηηο δνθηκαζηηθέο ςεθηαθέο καζηνγξαθίεο κε ην DMIST,φπνπ ε επαηζζεζία ησλ ςεθηαθψλ καζηνγξαθηψλ ζηελ ππνθαηεγνξία ησλ γπλαηθψλ κε ππθλνχο καζηνχο ήηαλ αθξηβψο ίδηα κε ηελ επαηζζεζία ησλ ππνινίπσλ γπλαηθψλ. Απηφ ην πιενλέθηεκα ηεο ςεθηαθήο καζηνγξαθίαο κπνξεί λα θαλεί εμαηξεηηθά ζεκαληηθφ γηα αζζελείο κε γελεηηθή πξνδηάζεζε γηα θαξθίλν ηνπ καζηνχ, νη νπνίνη ίζσο μεθηλνχλ εληαηηθέο αληρλεπηηθέο κεηξήζεηο θαξθίλνπ αθφκα θαη απφ ηελ ειηθία ησλ 25 ή 30 εηψλ. Παξφια απηά είλαη αβέβαην αλ νη κεηξήζεηο ηνπ DMIST κπνξνχλ λα κεηαθεξζνχλ θαη ζηα επξσπατθά ζπζηήκαηα,φπνπ νη καζηνγξαθηθέο εμεηάζεηο ζπρλά δηπινεμεηάδνληαη θαη ηα recall rates είλαη αθφκα πνιχ ρακειά. Σν Per Scanne ζηελ κειέηε Oslo II κε recall rate 3.7% γηα ςεθηαθή καζηνγξαθία θαη 3.0% γηα αλαινγηθή καζηνγξαθία (ζε ζρέζε κε πνζνζηφ γχξσ ζην 10% γηα ειηθίεο αζζελψλ <50 εηψλ ζην δνθηκαζηηθφ DMIST) είρε ζηελ πξάμε έλα πνιχ κηθξφ, ζηαηηζηηθά αζήκαλην πιενλέθηεκα ηεο ςεθηαθήο καζηνγξαθίαο. Γηα λα κπνξνχκε λα 31

32 εθκεηαιιεπηνχκε πιήξσο ηα πιενλεθηήκαηα ηεο ςεθηαθήο καζηνγξαθίαο ζηηο γπλαίθεο κε ππθλφ καζηφ κπνξεί παξφια απηά λα ρξεηάδεηαη λα επηκείλνπκε εληαηηθά ζηα δπζδηάθξηηα επξήκαηα, επνλνκαδφκελα minimal signs φπσο νξίδεηαη ζην νιιαλδηθφ πξφγξακκα αλίρλεπζεο. Παξφια απηά ζηα επξσπατθά αληρλεπηηθά πξνγξάκκαηα ππάξρεη ε ηάζε λα αγλννχληαη απηά ηα ειάρηζηα ζεκάδηα κε ζθνπφ λα δηαηεξεζεί ην recall rate ζε έλα απνδεθηά ρακειφ επίπεδν 32

33 2.5 Μηθξναζβεζηώζεηο Γηα κεγάιν ρξνληθφ δηάζηεκα ην εξψηεκα αλ ε ςεθηαθή καζηνγξαθία κε ρσξηθή αλάιπζε κηθξφηεξε απφ απηή ησλ αλαινγηθψλ καζηνγξαθηψλ ζπζηεκάησλ (film-screen) κπνξεί λα απεηθνλίζεη επαξθψο αλεπαίζζεηεο κηθξναζβεζηψζεηο απνηέιεζε ην επίθεληξν έληνλσλ ζπδεηήζεσλ. Θεσξεηηθά ε ςεθηνπνίεζε κε κηα πεξηνξηζκέλε ρσξηθή αλάιπζε κπνξεί λα πξνθαιέζεη αιινηψζεηο ζηελ απεηθφληζε κηθξψλ ιεπηνκεξεηψλ κε δπν ηξφπνπο : Αθ ελφο αληηθείκελα κηθξφηεξα απφ ην κέγεζνο εηθνλνζηνηρείνπ ελφο ςεθηαθνχ αληρλεπηή ζα θαίλνληαη κεγαιχηεξα θαη κε κηθξφηεξε αληίζεζε αθ εηαίξνπ ε πιεξνθνξία γηα ην ζρήκα κηθξψλ αληηθεηκέλσλ είλαη πηζαλφ λα ραζεί απφ ηε ζηηγκή πνπ αληηθείκελα ειαθξψο κεγαιχηεξα απφ ην κέγεζνο ελφο εηθνλνζηνηρείνπ ζα πεξηγξάθνληαη απφ αξθεηά ηεηξάγσλα pixels. Όπσο θαη λα ρεη ηφζν νη πεηξακαηηθέο κειέηεο φζν θαη νη θιηληθέο έξεπλεο έρνπλ απνδείμεη πσο θάηη ηέηνην δελ έρεη ζρέζε νχηε κε ηελ αλίρλεπζε αιιά νχηε κε ην ραξαθηεξηζκφ ησλ κηθξναζβεζηψζεσλ. Απηφ νθείιεηαη ζην γεγνλφο φηη γεληθά ζηηο ( κε κεγεζπκέλεο ) θσηνγξαθίεο καζηνγξαθίαο κπνξνχλ λα αληρλεπζνχλ κηθξναζβεζηψζεηο ιίγν κεγαιχηεξεο απφ 130κm. Με απηέο ηηο ακειεηέεο κηθξναζβεζηψζεηο πνπ βξίζθνληαη ζην θαηψθιη αλίρλεπζεο αθφκα θαη κε αλαινγηθή καζηνγξαθία δελ κπνξνχκε λα πάξνπκε ζαθείο πιεξνθνξίεο γηα ην ζρήκα εμ αηηίαο ηεο κε επθξίλεηαο ηεο νζφλεο, ηεο δηαζπνξάο ηεο αθηηλνβνιίαο θαη ηνπ γεσκεηξηθνχ ζακπψκαηνο ην νπνίν ζρεηίδεηαη κε ηελ αχμεζε ηεο εζηίαζεο. Παξφιν πνπ ζε γεληθέο γξακκέο είλαη δπλαηφ λα κελ ππάξρνπλ δηαθνξέο ζηελ απεηθφληζε ησλ κηθξναζβεζηψζεσλ αλάκεζα ζηελ αλαινγηθή θαη ηελ ςεθηαθή καζηνγξαθία θαη νη δπν κέζνδνη ίζσο έρνπλ πιενλεθηήκαηα θαη κεηνλεθηήκαηα ζε ζπγθεθξηκέλεο πεξηπηψζεηο αζζελψλ. Δλνπνηεκέλα ςεθηαθά ζπζηήκαηα κε κεγάιε θβαληηθή απφδνζε DQE ρξεζηκνπνηψληαο έλα επαξθέο πνζφ αθηηλνβνιίαο ίζσο ππεξηεξνχλ έλαληη ηεο αλαινγηθήο καζηνγξαθίαο φζνλ αθνξά ηελ απεηθφληζε κηθξναζβεζηψζεσλ ζηελ πεξίπησζε ππθλνχ παξεγρχκαηνο ιφγσ ηεο κεγαιχηεξεο αληίζεζεο.. Απηφ δελ είλαη αιήζεηα γηα ηα CR ζπζηήκαηα ηα νπνία ζε θιηληθά απνδεθηέο δφζεηο έρνπλ έλα ζρεηηθά πςειφ επίπεδν ζνξχβνπ ζε πεξηνρέο ππθλνχ παξεγρχκαηνο πεξηνξίδνληαο ηελ απεηθφληζε ησλ δπζδηάθξηησλ κηθξναζβεζηψζεσλ. Δλψ γεληθά ε ειάρηζηε ρσξηθή αλάιπζε ηεο ςεθηαθήο καζηνγξαθίαο δελ παίδεη ξφιν ζηελ θιηληθή εθαξκνγή, ε ςεθηαθή καζηνγξαθία παξνπζηάδεη έλα αζήκαλην κεηνλέθηεκα ζηνπο αζζελείο κεγαιχηεξεο ειηθίαο κε κηθξφ θαη δηαπγέο ζηήζνο, γηα ην νπνίν ε αλαινγηθή καζηνγξαθία ίζσο έδηλε πιεξνθνξίεο θαη γηα θάησ απφ ην ζπλεζηζκέλν θαηψθιη ηνπ πεδίνπ νξαηφηεηαο ησλ 130 κm. Παξφηη δελ αλαιχεηαη μερσξηζηά ίζσο ππάξρεη έλα κηθξφ πιενλέθηεκα ζηελ αλαινγηθή καζηνγξαθία δνθηκαζηηθνχ DMIST. Μεξηθνί ζπγγξαθείο έρνπλ ηζρπξηζηεί φηη κε ηελ ςεθηαθή καζηνγξαθία είλαη απαξαίηεηεο ιηγφηεξεο κεγεζχλζεηο. Βαζηδφκελνη ζε ζεσξεηηθέο κειέηεο θαη ηελ θιηληθή καο εκπεηξία απφ ηηο ςεθηαθέο καζηνγξαθίεο γηα πεξηζζφηεξα απφ 7 ρξφληα ηψξα απηή ε ζεσξία δελ κπνξεί λα ππνζηεξηρηεί. Ζ ειεθηξνληθή κεγέζπλζε ( δνπκ ) ησλ ςεθηαθψλ καζηνγξαθηψλ πεξηιακβάλεη ιηγφηεξε πιεξνθνξία ζε ζχγθξηζε κε ηε ρξήζε ελφο ηζρπξνχ κεγεζπληηθνχ θαθνχ πςειήο ρσξηθήο αλάιπζεο αλαινγηθήο καζηνγξαθίαο. Με ηα ςεθηαθά ζπζηήκαηα καζηνγξαθίαο ιφγσ ηεο πεξηνξηζκέλεο ρσξηθήο αλάιπζεο νη αλεπαίζζεηεο κηθξναζβεζηψζεηο 33

34 γίλνληαη αληηιεπηέο απφ ειάρηζηα αλεμάξηεηα εηθνλνζηνηρεία. Ζ ειεθηξνληθή κεγέζπλζε κπνξεί λα επηηεπρηεί είηε κε κεγέζπλζε δηα δηπιαζηαζκνχ ησλ εηθνλνζηνηρείσλ ( pixel replication ) είηε κε παξεκβνιή ( interpolation). Όηαλ ρξεζηκνπνηνχκε Pixel replication νη αλεπαίζζεηεο κηθξναζβεζηψζεηο ζα θαίλνληαη πάληα κε ηξαρηά φξηα ιφγσ ηεο κεγέζπλζεο ησλ ηεηξάγσλσλ εηθνλνζηνηρείσλ. Σφζν κε ηε δηγξακκηθή φζν θαη κε ηε δηθπβηθή παξεκβνιή πνπ απνηεινχλ ηνπο πην δηαδεδνκέλνπο ηξφπνπο νη αλεπαίζζεηεο κηθξναζβεζηψζεηο ζα εκθαλίδνληαη πάληα πεξηκεηξηθά ηεο κεγεζπκέλεο εηθφλαο. θαη ζηηο δπν πεξηπηψζεηο θακία ζρεηηθή επηπξφζζεηε πιεξνθνξία δελ παξέρεηαη απφ ηελ ειεθηξνληθή κεγέζπλζε πέξαλ ηνπ φηη νη κηθξναζβεζηψζεηο είλαη επθνιφηεξν λα εληνπηζηνχλ. Σφζν κε ηε ζπκβαηηθή αλαινγηθή φζν θαη κε ηελ ςεθηαθή καζηνγξαθία επηπξφζζεηα παξαηεξήζεηο κε γεσκεηξηθή κεγέζπλζε είλαη απαξαίηεηεο γηα πεξηζζφηεξν ιεπηνκεξή αλάιπζε ησλ κηθξναζβεζηψζεσλ. Λφγσ ηεο πςειφηεξεο ρσξηθήο αλάιπζεο πνπ ζρεηίδεηαη κε ηε κεγέζπλζε φζν θαη κε ηελ απμεκέλε γεσκεηξηθή επθξίλεηα πνπ πξνζθέξεη ε κηθξφηεξε εζηίαζε, πξαγκαηηθέο γεσκεηξηθέο παξαηεξήζεηο ζα θαλεξψζνπλ επηπξφζζεηεο αλεπαίζζεηεο κηθξναζβεζηψζεηο νη νπνίεο είλαη αζέαηεο απφ κηα γεληθή επηζθφπεζε ηεο καζηνγξαθίαο θαζψο επίζεο ην ζρήκα ησλ κηθξναζβεζηψζεσλ απηψλ ζα κπνξεί λα εληνπηζηεί κε κεγαιχηεξε επθξίλεηα. Σφζν κε ηελ αλαινγηθή φζν θαη κε ηελ ςεθηαθή καζηνγξαθία κπνξεί θάπνηεο θνξέο λα είλαη δχζθνιν λα δηαθξίλνπκε κε βεβαηφηεηα δπζδηάθξηηεο άκνξθεο κηθξναζβεζηψζεηο ζην θαηψθιη αλίρλεπζεο εμ αηηίαο ηνπ ζνξχβνπ ηεο εηθφλαο. επηπξφζζεηα ε ειεθηξνληθή κεγέζπλζε δε ζα βνεζήζεη ζ απηή ηελ πεξίπησζε απ ηε ζηηγκή πνπ ηφζν ν ζφξπβνο φζν θαη νη κηθξναζβεζηψζεηο ζα θαίλνληαη κεγεζπκέλεο, θαη νη πξαγκαηηθέο γεσκεηξηθέο παξαηεξήζεηο ησλ κεγεζχλζεσλ είλαη απαξαίηεηεο γηα ηελ απάληεζε ηνπ εξσηήκαηνο απηνχ. ηελ εηθφλα 2.4 βιέπνπκε ηελ επίδξαζε κηαο πξαγκαηηθήο γεσκεηξηθήο κεγέζπλζεο πάλσ ζηε δηάθξηζε ησλ κηθξναζβεζηψζεσλ. Έλαο αζζελήο 52 εηψλ κε χπνπηεο ζπγθεληξψζεηο κηθξναζβεζηψζεσλ (δηάγλσζε: πςειήο δηαθνξνπνίεζεο ελδνπνξηθν θαξθίλσκα ) ειεθηξνληθή κεγέζπλζε ηεο ςεθηαθήο καζηνγξαθίαο κε ηε ρξήζε pixel replication (a) θαη δηθπβηθήο παξεκβνιήο (b) ζε ζχγθξηζε κε ηε γεσκεηξηθή x 1.8.(c) Σν ζρήκα ησλ μερσξηζηψλ κηθξναζβεζηψζεσλ είλαη πνιχ θαιχηεξα νξηζκέλν ζηε γεσκεηξηθή κεγέζπλζε ελψ επηπξνζζέησο αξθεηνί επηπιένλ κηθξφηεξνη φγθνη κπνξνχλ λα εληνπηζηνχλ. Οη εηθφλεο πνπ παξαηίζεληαη αληηζηνηρνχλ ζε κηα πεξηνρή 1x1 εθαηνζηψλ. Δηθφλα

35 2.6 Δπηπηώζεηο ζηνλ ηξόπν εξγαζίαο Ζ εηζαγσγή ηεο ςεθηαθήο εηθφλαο ζηε καζηνγξαθία έρεη ζεκαληηθφ αληίθηππν ζηνλ ηξφπν εξγαζίαο. Σα πεξηζζφηεξα πιενλεθηήκαηα ηεο ςεθηαθήο καζηνγξαθίαο ζρεηίδνληαη κε ην γεγνλφο φηη απαιιαρηήθακε απφ ην θηικ. Με ηα ελνπνηεκέλα ςεθηαθά ζπζηήκαηα ε έιιεηςε ελαζρφιεζεο κε ην θηικ δίλεη ηε δπλαηφηεηα ζηνλ ηερλνιφγν λα ελαζρνιεζεί πεξηζζφηεξν ρξφλν κε ηνλ αζζελή. Ηδηαίηεξα παξεκβαηηθέο δηαδηθαζίεο φπσο πξνεγρεηξεηηθέο ηνπνζεηήζεηο θαισδίσλ είλαη πνιχ γξεγνξφηεξεο κε ελνπνηεκέλα ςεθηαθά ζπζηήκαηα ρσξίο ηελ αλάγθε αλάπηπμεο θηικ ζε θάζε βήκα ηεο δηαδηθαζίαο. Οη ςεθηαθέο εηθφλεο κπνξνχλ απηφκαηα λα κεηαθεξζνχλ, απνζεθεπηνχλ θαη λα αλαθηεζνχλ ρσξίο αλζξψπηλε δηακεζνιάβεζε. Γελ ππάξρνπλ ρακέλα ε ηνπνζεηεκέλα ζε ιάζνο ζέζε θηικ θαη νη ςεθηαθέο εηθφλεο κπνξνχλ λα κειεηεζνχλ απφ πνιινχο δηαθνξεηηθνχο αλζξψπνπο ηελ ηδία ζηηγκή. Γε ρξεηάδεηαη επηπιένλ πξνζσπηθφ θαη ρψξνο θχιαμεο ησλ θηικ ελψ ην πςειφηεξν θφζηνο επέλδπζεο γηα ςεθηαθή καζηνγξαθία είλαη ηνπιάρηζηνλ αληαπνδνηηθφ ζε ζρέζε κε ην κέγεζνο ηεο εμνηθνλφκεζεο. Αλ αλαινγηζηεί θαλείο ηνλ αληίθηππν ηεο ςεθηαθήο καζηνγξαθίαο ζηελ θαηαλφεζε ησλ κεηαγξαθηθψλ δεδνκέλσλ ηφηε ε εηθφλα είλαη ιηγφηεξν μεθάζαξε. δελ ππάξρεη ακθηβνιία φηη νη ςεθηαθέο εηθφλεο ζα ήηαλ θαιχηεξν λα εθιακβάλνληαη ζαλ έλα αληίγξαθν πνπ πξνβάιιεηαη ζε κηα νζφλε. Μφλν κ απηφλ ηνλ ηξφπν είλαη δπλαηφ ηα βαζηθά πιενλεθηήκαηα ηεο ςεθηαθήο καζηνγξαθίαο. Χζηφζν αλάινγα κε ηελ πεξηνρή αλίρλεπζεο θαη ην κέγεζνο ηνπ εηθνλνζηνηρείνπ νη ςεθηαθέο καζηνγξαθίεο είλαη δπλαηφ λα έρνπλ έλαλ πίλαθα εηθφλαο κεγέζνπο 4800x6400 εηθνλνζηνηρεία ελψ ην κέγεζνο ηνπ αξρείνπ κπνξεί λα είλαη κεγαιχηεξν απφ 50 Mb. Απηέο νη εηθφλεο είλαη πνιχ κεγάιεο ψζηε λα εκθαληζηνχλ ζε πιήξε 1:1 αλάιπζε ζε κηα νζφλε ησλ 5 Megapixel.πνπ απνηειεί ην ηξέρνλ πξφηππν ησλ καζηνγξαθηψλ εξγαζηεξίσλ. Σφζν ην hardware φζν θαη ην software ησλ εξγαζηεξίσλ απηψλ βειηηψζεθε ζεκαληηθά ηα ηειεπηαία ρξφληα. Σα απνθιεηζηηθψο καζηνγξαθηθά εξγαζηήξηα ζήκεξα επηηξέπνπλ ηε ζρεδφλ απηφκαηε ζπζρέηηζε αλάκεζα ζε 35

36 δηαθνξεηηθέο δηαηάμεηο θσηνγξαθηψλ ζπκπεξηιακβαλφκελνπ ελφο δηαδνρηθά απμαλφκελνπ ηεηξαγψλνπ δνπκαξίζκαηνο. Βιέπνληαο νιφθιεξε ηελ εηθφλα θνκκάηη θνκκάηη ζε πιήξε αλάιπζε ίζσο λα είλαη θνπξαζηηθφ αιιά είλαη απαξαίηεην λα ζηγνπξεπηνχκε φηη δελ παξαιείςακε θάπνηεο κηθξναζβεζηψζεηο. Πξφζθαηα έγηλε ζπδήηεζε γχξσ απφ ηε ρξήζε ησλ δηαγλσζηηθψλ ηερληθψλ CAD, νη νπνίεο έρνπλ ζρεδφλ ηέιεηα επαηζζεζία ζηηο κηθξναζβεζηψζεηο ζε πνζνζηφ κεγαιχηεξν ηνπ 98%, ζαλ έλα πξνδηαδηθαζηηθφ εξγαιείν., δείρλνληαο κφλν ηηο πεξηνρέο απηέο ηεο εηθφλαο ζε πιήξε αλάιπζε ζηνλ αθηηλνιφγν, φπνπ ηα CAD ζπζηήκαηα έρνπλ εληνπίζεη πηζαλέο κηθξναζβεζηψζεηο. Γηαθνξεηηθέο γλψκεο ππάξρνπλ ζηνλ ηξφπν ρεηξηζκνχ ησλ πξνγελέζηεξσλ καζηνγξαθηψλ θηικ φηαλ δηαβάδνπλ ην καζηνγξαθία ςεθηαθφ αληίγξαθν. Ζ ςεθηνπνίεζε ησλ πξνγελέζηεξσλ θηικ είλαη αθξηβή θαη ηα ραξαθηεξηζηηθά ηεο εηθφλαο ησλ ςεθηνπνηεκέλσλ θηικ είλαη δηαθνξεηηθά απφ ηηο αξρηθέο ςεθηαθέο καζηνγξαθίεο θάλνληαο ηελ απεπζείαο ζχγθξηζε δχζθνιε. θξαηψληαο ηε κεραλή αλάγλσζεο θηικ δίπια ζηνλ ππνινγηζηή δελ είλαη κφλν άβνιν αιιά θαη ην θσο απφ ην θσο απφ ην θνπηί αλάγλσζεο κπνξεί λα παξεκβαίλεη ζηε θσηνγξαθία πνπ εκθαλίδεηαη ζηελ νζφλε. Γη απηφ θαη θάπνηεο νκάδεο έρνπλ απνθαζίζεη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο πξψηεο αλάγλσζεο ησλ αληηγξάθσλ πνπ εκθαλίδνληαη ζηελ νζφλε λα κελ δίλνπλ πξνεγνχκελα καζηνγξαθηθά θηικ, παξά κφλν εθφζνλ απνθαζηζηεί νκφθσλα ζηελ πεξίπησζε πνπ ππάξρνπλ αθχζηθα επξήκαηα ζηελ ηξέρνπζα εμέηαζε πνπ απαηηνχλ ζχγθξηζε κε παιαηφηεξεο εμεηάζεηο. Έλαο αθφκε πεξηνξηζκφο ηεο αλάγλσζεο ηεο εηθφλαο πνπ εκθαλίδεηαη ζηελ νζφλε ζρεηίδεηαη κε ηε ρακειφηεξε κέγηζηε αληίζεζε ησλ νζνλψλ ζε ζχγθξηζε κε ηελ εμέηαζε ηνπ θηικ κπξνζηά απφ έλαλ ελαιιάθηε πςειήο έληαζεο. Οη πεξηζζφηεξνη πσιεηέο πξνζπαζνχλ λα απνδεκηψζνπλ γηα απηφ ην κεηνλέθηεκα αλάγλσζεο ηεο νζφλεο πξνζθέξνληαο εμεηδηθεπκέλε κε γξακκηθή αλάιπζε εηθφλαο, ζπκπηέδνληαο ηα δπλακηθά φξηα δηαθχκαλζεο ηεο έηζη πνπ νιφθιεξν ην ζηήζνο απφ ην ζψξαθα κέρξη ηελ επηδεξκίδα κπνξεί λα εηδσζεί ηαπηφρξνλα κε ηε κεγίζηε αληίζεζε. Σν θιεηδί γη απηή ηελ ηερληθή είλαη ε ιεγφκελε αλαπιήξσζε πάρνπο ε εμίζσζε ππθλφηεηαο ε νπνία θέξλεη ηε θσηεηλφηεηα ησλ ζθνηεηλψλ πεξηθεξεηαθψλ πεξηνρψλ ηνπ ζηήζνπο θνληχηεξα ζ απηή ηνπ δέξκαηνο έηζη ψζηε λα ηαηξηάμεη κε ηε θσηεηλφηεηα ησλ θεληξηθψλ ηνπ ηκεκάησλ. ηελ ςεθηαθή καζηνγξαθία είλαη δηαζέζηκνο έλαο αξηζκφο δηαθνξεηηθψλ αιγνξίζκσλ πξνζέγγηζεο εηθφλαο φπσο π.ρ ε ελίζρπζε ηεο επθξηλείαο ζπγθεθξηκέλσλ ζρεηηθψλ επξεκάησλ φπσο αθαζφξηζηεο κάδεο ή κηθξναζβεζηψζεηο.. Ζ επεμεξγαζία εηθφλαο δηαθέξεη ζεκαληηθά αλάκεζα ζε δηαθνξεηηθνχο πσιεηέο ςεθηαθψλ καζηνγξαθηψλ. ζε βαζκφ πνπ λα δηαθηλδπλεχεηαη ε ζπκβαηφηεηα αλάκεζα ζε δηαθνξεηηθά εξγαζηήξηα καζηνγξαθίαο. Όρη αλαπάληερα δελ ππάξρεη νκνθσλία κεηαμχ ησλ αθηηλνιφγσλ γηα ηνλ θαιχηεξν ηξφπν πξνζέγγηζεο εηθφλαο,θαη πξέπεη λα ππάξμεη θξνληίδα έηζη ψζηε λα κελ παξαηείλεηαη ε δηάγλσζε δηαζηαπξψλνληαο πνιιά ζηνηρεία αλάκεζα ζηνπο δηαθνξεηηθνχο ηξφπνπο πξνζέγγηζεο ηεο εηθφλαο θαη ηηο ξπζκίζεηο παξάζπξνπ. ηελ εηθφλα 2.4 θαίλεηαη ε πεξηθεξεηαθή δηφξζσζε ππθλφηεηαο ζε ςεθηαθή καζηνγξαθία. Έλαο 57 ρξνλνο αζζελήο κε ελδνπνξηθν θαξθίλσκα ρακειήο βαζκίδαο.ζ ζρεηηθά επηδεξκηθή θάθσζε κε εζσηεξηθά κηθξναζβεζησκαηα θαίλεηαη κφλν κεξηθψο ζηελ αλεπεμέξγαζηε θσηνγξαθία (a) ε νπνία είλαη παξαπιήζηα κε ηε ζπκβαηηθή αλαινγηθή καζηνγξαθία. ηελ επεμεξγαζκέλε εηθφλα (b) ην 36

37 δέξκα θαη ν ππνδφξηνο ηζηφο παξνπζηάδνληαη κε ηελ ίδηα αληίζεζε θαη θσηεηλφηεηα φπσο νη θεληξηθέο πεξηνρέο ηνπ ζηήζνπο θαη ε θάθσζε δηαθξίλεηαη ζπλνιηθά. Δηθφλα Γηάγλσζε CAD H CAD δηάγλσζε κπνξεί λα νξηζηεί σο κηα δηάγλσζε πνπ γίλεηαη απφ αθηηλνιφγνπο ιακβάλνληαο ππφςε ηελ έμνδν ελφο ππνινγηζηή ζαλ δεχηεξε γλψκε, φπσο ζα γίλνληαλ κε έλα πξφγξακκα ηζεθαξίζκαηνο ζπιιαβηζκνχ ε θηινζνθία ηεο CAD δηάγλσζεο ζηε καζηνγξαθία κεηξά γχξσ ζηα ζαξάληα ρξφληα. Μεγάιν κέξνο ηεο πξφηεξεο εξγαζίαο φπσο θαη ην πξψην εγθεθξηκέλν θιηληθφ ζχζηεκα απφ ηε δηεχζπλζε ηξνθίκσλ θαη θαξκάθσλ πνπ παξνπζηάζηεθε ην 1998 βαζηζηήθαλ ζε ςεθηνπνηεκέλεο αλαινγηθέο καζηνγξαθίεο. Άιισζηε ε ελζσκάησζε ησλ CAD ζπζηεκάησλ ζηνλ ηξφπν εξγαζίαο είλαη πνιχ επθνιφηεξε κε ρξήζε ςεθηαθήο καζηνγξαθίαο φπνπ ε CAD έμνδνο κπνξεί λα θαλεί απ επζείαο ζηελ νζφλε ηνπ ζηαζκνχ εξγαζίαο. Παξφιν πνπ ηα CAD ζπζηήκαηα πηνζεηεζήθαλ επξέσο ζηηο ελσκέλεο πνιηηείεο,φπνπ ππάξρεη κηα επηπξφζζεηε απνδεκίσζε γηα ηε ρξήζε ησλ CAD, ε θιηληθή ζεκαζία ησλ CAD ζπδεηείηαη αθφκε. Πνιιέο θιηληθέο έξεπλεο έρνπλ θαηαδείμεη φηη κε ηε ρξήζε ηνπο πεξηζζφηεξνη θαη κηθξφηεξνη θαξθίλνη κπνξνχλ λα αληρλεπηνχλ, ζπρλά κε ηελ επηβάξπλζε κηαο ειαθξψο απμεκέλεο επαηζζεζίαο. Ζ ρξεζηκφηεηα ησλ CAD ζπζηεκάησλ πνηθίιεη αλάινγα κε ηελ εκπεηξία πνπ έρεη πάλσ ζηηο καζηνγξαθίεο εθείλνο πνπ ηηο εμεηάδεη, θαη πιήξεο εθπαίδεπζε πάλσ ζηε ρξήζε ηνπο ζα βειηηψζεη ηα απνηειέζκαηα. Έλα κεγάιν πξφβιεκα ησλ CAD είλαη ν αθφκα απμεκέλνο αξηζκφο ιάζνο ζεηηθψλ δηαγλψζεσλ κε κέζν φξν έλα ε δπν αλά πεξίπησζε ην νπνίν ζεκαίλεη φηη ζηελ νζφλε ιηγφηεξεο απφ κηα ζηηο εθαηφ απαγνξεχζεηο ηνπ ππνινγηζηή αλαπαξηζηνχλ θαξθίλν. Δίλαη ζεκαληηθφ λα θαηαιάβνπκε φηη ε επαηζζεζία ησλ CAD ζπζηεκάησλ δηαθέξεη γηα αθαλφληζηεο κάδεο θαη κηθξναζβεζηψζεηο. Δλψ νη κηθξναζβεζηψζεηο κπνξνχλ λα αληρλεπηνχλ αμηφπηζηα κε κηα επαηζζεζία 37

38 κεγαιχηεξε απφ 98% ε επαηζζεζία ησλ CAD ζπζηεκάησλ γηα κηθξναζβεζηψζεηο είλαη ζεκαληηθά κηθξφηεξε. Αθφκε θαη κε ξπζκίζεηο πςειήο επαηζζεζίαο//ρακειήο ηδηνκνξθίαο ηα ππάξρνληα ζπζηήκαηα CAD ράλνπλ έλα 10% ηα νπνία κπνξνχλ λα αληρλεπηνχλ απφ έλαλ αλζξψπηλν παξαηεξεηή. Λφγσ ηεο κεγάιεο επαηζζεζίαο ζηηο κηθξναζβεζηψζεηο ηα ζπζηήκαηα CAD ίζσο ρξεζηκνπνηεζνχλ ζην κέιινλ γηα λα βειηηψζνπλ ηε δηαδηθαζία αλάγλσζεο ησλ ςεθηαθψλ καζηνγξαθηψλ. Οη αθηηλνιφγνη δε ζα ρξεηάδεηαη λα θνηηάδνπλ πιένλ νιφθιεξε ηελ εηθφλα ηεο καζηνγξαθίαο ζε πιήξε αλάιπζε, θάηη ην νπνίν εμαξηάηαη απφ ηνλ πίλαθα εηθνλνζηνηρείνπ ίζσο πάξεη αξθεηφ ρξφλν, αιιά ζα ρξεηάδεηαη λα θνηηάδνπλ ζε πιήξε αλάιπζε ηηο πεξηνρέο κε πηζαλέο κηθξναζβεζηψζεηο πνπ έρνπλ αληρλεπηεί απφ ην CAD ζχζηεκα. Άιιεο κειινληηθέο εθαξκνγέο ησλ CAD ζπζηεκάησλ πεξηιακβάλνπλ prescreening φπνπ έλαο αθηηλνιφγνο δε ζα ρξεηάδεηαη λα θνηηάμεη θαζφινπ κηα καζηνγξαθία φπνπ ν ππνινγηζηήο δελ έρεη αληρλεχζεη αλσκαιίεο θαη, δηπιή αλάγλσζε κε CAD, φπνπ έλαο απφ ηνπο δπν αθηηλνιφγνπο θαηά ηε δηάξθεηα ηεο δηπιήο αλάγλσζεο ζα αληηθαηαζηαζεί απφ έλαλ ππνινγηζηή. 2.8 πκπέξαζκαηα Ζ ςεθηαθή καζηνγξαθία έρεη θαζηεξσζεί ζαλ κηα πξαγκαηηθή ελαιιαθηηθή ζηελ αλαινγηθή καζηνγξαθία πξνζθέξνληαο ζεκαληηθή βειηίσζε ζηνλ ηξφπν εξγαζίαο θαη δελ ππάξρεη θακηά ακθηβνιία φηη ελ θαηξψ ζα αληηθαηαζηήζεη ηελ αλαινγηθή. Παξφηη γεληθά ε δηαγλσζηηθή αθξίβεηα ηεο ςεθηαθήο καζηνγξαθίαο είλαη παξαπιήζηα ηεο αλαινγηθήο ε ςεθηαθή καζηνγξαθία ίζσο έρεη ζεκαληηθά πιενλεθηήκαηα ζηηο πεξηπηψζεηο λεφηεξσλ γπλαηθψλ ράξε ζηε δπλαηφηεηα λα βειηηψλεη ζεκαληηθά ηελ αληίζεζε ηεο εηθφλαο ζε πεξηνρέο ππθλνχ παξεγρχκαηνο. Ζ ςεθηαθή καζηνγξαθία παξέρεη κηα ζεηξά πξνρσξεκέλσλ εθαξκνγψλ φπσο ε καζηνγξαθία βειηησκέλεο αληίζεζεο, ε ηνκνζχλζεζε θαη ε CAD δηάγλσζε, ε αμία ησλ νπνίσλ κέλεη λα απνδεηρηεί. Οη κειινληηθέο πξνζπάζεηεο ζα πξέπεη λα βνεζήζνπλ ζε πεξεηαίξσ βειηίσζε ησλ παξακέηξσλ ηεο εηθφλαο ζηελ ςεθηαθή καζηνγξαθία νδεγψληαο ζηε ρακειφηεξε πηζαλή εθπνκπή αθηηλνβνιίαο πξνο ην ζηήζνο θαζψο επίζεο ζηε βειηίσζε θαη ηππνπνίεζε ησλ ηερληθψλ επεμεξγαζίαο εηθφλαο. 38

39 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 3 : ΑΤΣΟΜΑΣΟΠΟΗΖΜΔΝΖ ΓΗΑΓΝΧΖ 3.1Δηζαγσγή ην παξφλ θεθάιαην γίλεηαη αλαζθφπεζε ησλ ηερληθψλ νη νπνίεο έρνπλ πξνηαζεί ή ρξεζηκνπνηεζεί γηα ηελ απηνκαηνπνηεκέλε δηάγλσζε, θαηεγνξηνπνίεζε θαη επεμεξγαζία καζηνγξαθηθψλ εηθφλσλ. Αλαθέξνληαη επίζεο ηερληθέο επεμεξγαζίαο εηθφλαο ή ζηαηηζηηθήο αλάιπζεο νη νπνίεο ππάξρνπλ δηαζέζηκεο ζηελ παγθφζκηα βηβιηνγξαθία θαη ρξεζηκνπνηήζεθαλ ππνζηεξηθηηθά θαηά ηελ πινπνίεζε ηνπ ζπζηήκαηνο. Βάζεη απηψλ ζα γίλεη θαη ε επηινγή ησλ θαηαιιειφηεξσλ θαη εγθπξφηεξσλ κεζφδσλ νη νπνίεο ζα πηνζεηεζνχλ ή ζα επεθηαζνχλ γηα ηελ πινπνίεζε ηνπ παξφληνο ζπζηήκαηνο. 3.2Σερληθέο αλίρλεπζεο πεξηνρώλ ελδηαθέξνληνο Όπσο έρεη ήδε αλαθεξζεί, νη έξεπλεο ζην ρψξν ηεο καζηνγξαθηθήο απεηθφληζεο εζηηάδνληαη θαηά θχξην ιφγν ζηελ θαηάηκεζε ηεο καζηνγξαθηθήο εηθφλαο ψζηε λα εληνπηζηνχλ νη πεξηνρέο ελδηαθέξνληνο κε ηξφπν απηνκαηνπνηεκέλν, ρσξίο λα ρξεηάδεηαη ε επηζήκαλζε ηεο πεξηνρήο ελδηαθέξνληνο απφ ηνλ ρξήζηε. Αλ θαη ν ζθνπφο ηεο παξνχζαο εξγαζίαο δελ ηαπηίδεηαη κε ηελ απηνκαηνπνηεκέλε θαηάηκεζε, ε αθνινπζία ησλ βεκάησλ θαη ν ηξφπνο επεμεξγαζίαο θαη ζηελ πεξίπησζε ηεο απηνκαηνπνηεκέλεο θαηάηκεζεο αιιά θαη ζηελ πεξίπησζε ηεο εκηαπηνκαηνπνηεκέλεο θαηάηκεζεο παξνπζηάδνπλ θνηλή κεζνδνινγία. Πξηλ ηελ αλίρλεπζε ησλ πεξηνρψλ ελδηαθέξνληνο είλαη αλαγθαίν λα πξνεγεζεί ην ζηάδην ηεο βειηίσζεο ησλ καζηνγξαθηθψλ εηθφλσλ, κεηά απφ ην νπνίν ζα θαζίζηαηαη δπλαηή ε απνηειεζκαηηθή αλίρλεζε ηεο πεξηνρήο ελδηαθέξνληνο. Ζ αλαγθαηφηεηα ηεο πξνεπεμεξγαζηαο απηήο γίλεηαη εκθαλήο εμαηηίαο ησλ δπζθνιηψλ νη νπνίεο πξνθχπηνπλ απφ ηελ κνξθνινγία ησλ καζηνγξαθηθψλ εηθφλσλ: Οη εηθφλεο ραξαθηεξίδνληαη απφ ρακειά επίπεδα έληαζεο ζε ζπλδπαζκφ κε πςειή πνζφηεηα ζνξχβνπ. ηελ πξνζπάζεηα βειηίσζεο ηεο έληαζεο κέζσ ελίζρπζεο, εληζρχεηαη θαη ν ζφξπβνο κε απνηέιεζκα ηελ αιινίσζε ηεο καζηνγξαθίαο. 39

40 Δμεηάδνληαο ην ηζηφγξακκα κηαο καζηνγξαθίαο, παξαηεξείηαη κεγάινο αξηζκφο επηπέδσλ θσηεηλφηεηαο ηα νπνία αληηζηνηρνχλ θαη ζε δηαθνξεηηθέο πεξηνρέο ηεο. Σα επίπεδα απηά ηεο θσηεηλφηεηαο είλαη πηζαλφ λα αλήθνπλ ή φρη ζε πεξηνρέο ελδηαθέξνληνο, θάηη ην νπνίν θαζηζηά δχζθνιε ηελ θαηάηκεζε ηεο εηθφλαο γηα ηνλ εληνπηζκφ ησλ πεξηνρψλ ελδηαθέξνληνο. Δίλαη δπλαηφ γηα νξηζκέλεο πεξηπηψζεηο φγθσλ νη νπνίνη είλαη ηδηαίηεξα κηθξνί ή εληνπίδνληαη ζε ζεκεία θνληά ζε αδέλεο νη ηηκέο θσηεηλφηεηαο λα είλαη παξεκθεξείο ζηνλ θπζηνινγηθφ θαη παζνινγηθφ ηζηφ. ηηο πεξηπηψζεηο απηέο ε εξκελεία θαη ε αλίρλεπζε θαζίζηαληαη ηδηαίηεξα δχζθνιεο. Γηα ηνπο αλσηέξσ ιφγνπο, νη καζηνγξαθίεο θαηαηάζζνληαη αλάκεζα ζηηο δπζθνιφηεξεο πξνο επεμεξγαζία θαη εξκελεία εηθφλεο Histogram equalization Μηα απφ ηηο επξχηεξα ρξεζηκνπνηεκέλεο ηερληθέο βειηηζηνπνίεζεο εηθφλσλ, πνπ έρνπλ παξαρζεί απφ αθηίλεο Υ ή εηθφλεο νη νπνίεο έρνπλ ιεθζεί ζε ζπλζήθεο πνιχ ρακεινχ ή πνιχ πςεινχ θσηηζκνχ είλαη ε ηερληθή Histogram equalization (εμηζζνξφπεζεο ηζηνγξάκκαηνο). Ζ κέζνδνο απηή απμάλεη ηνπηθά ζε κηα εηθφλα ηελ αληίζεζε ηεο θσηεηλφηεηαο. Σα απνηειέζκαηα είλαη εκθαλή ζε εηθφλεο ησλ νπνίσλ ην ηζηφγξακκα παξνπζηάδεη κεγάιν αξηζκφ εηθνλνζηνηρείσλ (pixels) γχξσ απφ κηα πεξηνρή θσηεηλφηεηαο, δειαδή φηαλ ηα πεξηζζφηεξα επίπεδα θσηεηλφηεηαο ηεο εηθφλαο ζπγθεληξψλνληαη γχξσ απφ κηα ηηκή. Ζ βειηίσζε ζηελ εηθφλα επηηπγράλεηαη κέζσ ηεο αλαδηαλνκήο ησλ ηηκψλ θσηεηλφηεηαο ζηελ εηθφλα κε ηέηνην ηξφπν ψζηε νη πεξηνρέο κε ρακειή έληαζε λα γίλνληαη ζθνηεηλφηεξεο θαη νη πεξηνρέο κε πςειφηεξε ζρεηηθά έληαζε ζε ζρέζε κε ηηο ππφινηπεο λα γίλνληαη θσηεηλφηεξεο. Έηζη απμάλεηαη ην δπλακηθφ εχξνο ησλ εηθνλνζηνηρείσλ ηεο εηθφλαο θαη ε έθηαζε ηεο θαηαλνκήο ηνπο. ε κνξθή εμηζψζεσλ ηα παξαπάλσ εθθξάδνληαη απφ ηηο εμηζψζεηο πνπ αθνινπζνχλ ζηελ ζπλέρεηα ηεο παξαγξάθνπ. Με p ζπκβνιίδεηαη ε πηζαλφηεηα εκθάληζεο ελφο εηθνλνζηνηρείνπ θσηεηλφηεηαο x i, φπνπ i ην επίπεδν θσηεηλφηεηαο, L ν ζπλνιηθφο αξηζκφο επηπέδσλ θσηεηλφηεηαο, n ν ζπλνιηθφο αξηζκφο ησλ εηθνλνζηνηρείσλ ηεο εηθφλαο θαη n i ν αξηζκφο ησλ εηθνλνζηνηρείσλ γηα ην επίπεδν θσηεηλφηεηαο i ηεο εηθφλαο. Αλ είλαη επνκέλσο θαη νξίζνπκε ηελ πνζφηεηα σο ηελ ζπγθεληξσηηθή ζπλάξηεζε θαηαλνκήο ηεο θσηεηλφηεηαο, ν κεηαζρεκαηηζκφο γηα ηελ εμηζνξξφπεζε ηζηνγξάκκαηνο είλαη ηεο κνξθήο θαη καο δίλεη έλα επίπεδν θσηεηλφηεηαο y γηα θάζε επίπεδν x. Οξίδεηαη σο ηέηνηνο κεηαζρεκαηηζκφο ν. Ζ κεηαηξνπή ηνπ ηζηνγξάκκαηνο φπσο θαη ε αξρηθή θαη ε ηειηθή εηθφλα θαίλνληαη ζηα αθφινπζα δηαγξάκκαηα (Δηθφλεο 3.1 θαη 3.2 αληίζηνηρα). 40

41 Δηθφλα 3.1 Δηθφλα 3.2 Μηα άιιε ηερληθή βειηίσζεο αζπξφκαπξσλ εηθφλσλ ε νπνία πιενλεθηεί ηεο εμηζνξξφπεζεο ηζηνγξάκκαηνο είλαη ε ζηνραζηηθή βειηηζηνπνίεζε εηθφλαο (fuzzy image enhancement) θαη ζπλίζηαηαη ζηελ αληηζηνίρηζε κέζσ κηαο ζπλάξηεζεο κεηαηξνπήο Σ ησλ ηηκψλ απφ ηελ θιίκαθα ηνπ γθξη ζην ζηνραζηηθφ επίπεδν. Αλ κε u r θαη u s ζπκβνιίζνπκε ηελ ηηκή ηεο θσηεηλφηεηαο θαζελφο εηθνλνζηνηρείνπ ζην αξρηθφ επίπεδν θαη ζην ηειηθφ (fuzzy) επίπεδν, θάλνληαο ηελ ππφζεζε φηη γηα θάζε αξρηθφ εηθνλνζηνηρείν u r αληηζηνηρεί θαη έλα εηθνλνζηνηρείν ζην ηειηθφ επίπεδν u s =Σ(u r ). ηφρνο ηεο ηερληθήο απηήο είλαη λα παξάγεη κηα ηειηθή εηθφλα πςειφηεξεο αληίζεζεο απφ ηελ αξρηθή δίλνληαο κεγαιχηεξν βάξνο ζηα γθξίδα επίπεδα πνπ βξίζθνληαη ζρεδφλ ζην κέζν επίπεδν θσηεηλφηεηαο ηεο εηθφλαο. Έζησ φηη f(x,y) είλαη ε αξρηθή αζπξφκαπξε εηθφλα, F ε ζπλάξηεζε κεηαζρεκαηηζκνχ ζην fuzzy επίπεδν (ηελ νπνία νλνκάζακε γεληθεπκέλα πξνεγνπκέλσο Σ) θαη P(x,y) νη ηηκέο ζην fuzzy επίπεδν (φρη ε ηειηθή βειηησκέλε εηθφλα) νη νπνίεο κέζσ ελφο αξηζκεηηθνχ ηειεζηή Α ν νπνίνο κεηαβάιιεη ην ηζηφγξακκά ηνπο απμάλνληαο ηελ αληίζεζε ηεο κεηαζρεκαηηζκέλεο εηθφλαο P(x,y) ε νπνία κεηά ηελ εθαξκνγή ηνπ ηειεζηή Α νλνκάδεηαη P (x,y). Γηα ηελ κεηάβαζε ζην αξρηθφ επίπεδν απφ ην fuzzy επίπεδν, εθαξκφδεηαη ε αληίζηξνθε ζπλάξηεζε F -1 επί ηεο P (x,y) νπφηε θαη πξνθχπηεη ε ηειηθή βειηησκέλε εηθφλα ζην αξρηθφ επίπεδν f (x,y). Με ηελ ζεηξά νη κεηαζρεκαηηζκνί είλαη νη αθφινπζνη : 41

42 F -1 Αθνχ έρεη γίλεη ε βειηίσζε ηεο εηθφλαο αθνινπζεί ε απνκφλσζε ηεο πεξηνρήο ελδηαθέξνληνο (Region Of Interest-ROI), ζπλήζσο επηζεκαίλνληαο ηα φξηά ηεο απφ ηελ ππφινηπε πεξηνρή. ηηο πεξηπηψζεηο πνπ ε πεξηνρή ελδηαθέξνληνο δελ έρεη επηζεκαλζεί απφ θάπνηνλ αθηηλνιφγν ή γηαηξφ, ρξεηάδεηαη λα απνκνλσζεί γηα ηνπο παξαθάησ ιφγνπο : Ζ δηάγλσζε γίλεηαη κε πνιχ κεγαιχηεξε επθνιία Οη απνκνλσκέλεο πεξηνρέο κπνξεί λα εμεηαζηνχλ κε πεξηζζφηεξε ιεπηνκέξεηα απφ αθηίλεο Υ γηα ηελ εμαγσγή πεξαηηέξσ πιεξνθνξηψλ Μηθξναιιαγέο ζηελ πεξηνρή απηή κπνξνχλ λα εληνπηζηνχλ θαηά ηε δηάξθεηα ηνπ ρξφλνπ ψζηε λα εθηηκεζνχλ ηα απνηειέζκαηα ηεο ζεξαπείαο Γίλνληαη δηαζέζηκεο πεξηζζφηεξεο ιεπηνκέξεηεο γηα ην ζρήκα, ηελ πθή θαη ηελ θαζκαηηθή πιεξνθνξία ηεο πεξηνρήο ψζηε λα γίλεηαη ζηελ ζπλέρεηα απηνκαηνπνηεκέλε αλάιπζή ηεο Σα απνηειέζκαηα ηεο απηνκαηνπνηεκέλεο αλάιπζεο απφ ππνινγηζηή κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ γηα ηελ εθπαίδεπζε αθηηλνιφγσλ γηα ηνλ εληνπηζκφ δπζδηάθξηησλ πεξηνρψλ θαη αλσκαιηψλ Μείσζε ησλ δεδνκέλσλ εηζφδνπ γηα ην επφκελν ζηάδην επεμεξγαζίαο πνπ είλαη ν ραξαθηεξηζκφο θαη ε θαηεγνξηνπνίεζε ηεο πεξηνρήο Ζ βαζηθή ηερληθή θαηάηκεζεο κηαο εηθφλαο πεξηιακβάλεη ηελ θαηάηαμε ησλ γθξίδσλ επηπέδσλ κηαο εηθφλαο ζε δηαθξηηέο δψλεο θαη ηνλ θαζνξηζκφ ελφο θαησθιίνπ γηα ηνλ νξηζκφ ησλ πεξηνρψλ ή ησλ νξίσλ ηνπο. Μπνξεί αθφκε λα ρξεζηκνπνηεζνχλ κέγηζηεο θαη ειάρηζηεο ηηκέο απφ θάπνηεο δψλεο θπξίσο γηα αλίρλεπζε αθκψλ, αιιά θαη ε δηαθνξά κέγηζησλ θαη ειάρηζησλ ηηκψλ κπνξεί λα ζεσξεζεί σο θαηψθιη. Σν ηζηφγξακκα ηεο εηθφλαο κπνξεί επίζεο λα παξέρεη έλαλ θαιφ δείθηε αθνχ ηα ηνπηθά κέγηζηα θαη ειάρηζηα κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ σο ηηκέο θαησθιίσλ. Οη θχξηεο κέζνδνη θαηάηκεζεο εκπιέθνπλ ηελ επηινγή ελφο θαηάιιεινπ θαησθιίνπ θαη ηελ εμέηαζε ησλ δηαθνξψλ αλάκεζα ζε δηαδνρηθά pixels. Αλ ε δηαθνξά μεπεξλά ην θαηψθιη ηφηε ε πιεξνθνξία απηή ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηελ αλίρλεπζε νξίσλ ή αθκψλ. Δπίζεο, κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ θαη ηερληθέο θηιηξαξίζκαηνο νη νπνίεο αληρλεχνπλ αθκέο είηε νξηδφληηα είηε θαηαθφξπθα : ηα πην γλσζηά θίιηξα (ηειεζηέο παξαγψγηζεο) είλαη ηα θίιηξα Prewitt, Sobel θαη Isotropic. Αθφκε, γηα ηελ εμαγσγή ραξαθηεξηζηηθψλ είλαη αλαγθαία ε νκαδνπνίεζε ησλ pixels ζε παξφκνηεο πεξηνρέο, ελψ ε θαηάηκεζε ηεο εηθφλαο βαζίδεηαη ζηηο πεξηνρέο απηέο ή γεληθά ζε ηνπηθέο ηδηφηεηεο. Ζ ζπλεζέζηεξε απφ ηηο ηερληθέο πνπ βαζίδνληαη ζε ηνπηθά ραξαθηεξηζηηθά, εμεηάδεη ηελ δηαθνξά ησλ επηπέδσλ ηνπ γθξη αλάκεζα ζε γεηηνληθά pixels. ηελ πεξίπησζε απηή ε βαζκίδα ηεο δηαθνξάο θσηεηλφηεηαο ππνινγίδεηαη ζε κηα πεξηνρή ηεο εηθφλαο πνπ νξηνζεηείηαη απφ έλα 42

43 παξάζπξν θαη γίλεηαη έιεγρνο αλ μεπεξλά έλα πξνθαζνξηζκέλν θαηψθιη. Μηα δηαθνξεηηθή πξνζέγγηζε βαζίδεηαη ζε ζηαζεξέο ηηκέο έληαζεο θαη εκπεξηέρεη κηα ηεξαξρηθή πξνζέγγηζε ζε πνιιαπιά επίπεδα αλάιπζεο (δηαθξηηηθφηεηαο) ηεο εηθφλαο ε νπνία βνεζά ηφζν ηελ πεξηγξαθή φζν θαη ηελ θαηάηκεζή ηεο. Κάζε έλα ηκήκα ηεο εηθφλαο φπσο πξνθχπηεη απφ ηελ πνιπδηαθξηηηθή αλάιπζε, ζπλζέηεη κηα δνκή δέληξνπ, ελψ ν ππνινγηζκφο θάζε ηκήκαηνο βαζίδεηαη ζηελ ηνπηθή ηηκή ηεο έληαζεο. Ζ εηθφλα δηαρσξίδεηαη ζε θσηεηλά θαη ζθνηεηλά ζεκεία θαη θάζε επίπεδν ηεο δελδξηθήο δνκήο αλαπαξηζηά κηα ειαθξψο πην ζακπή εηθφλα απφ ηελ πξνεγνχκελε. Ζ ξίδα ηνπ δέληξνπ αληηπξνζσπεχεη ηελ αξρηθή εηθφλα. Ζ αξρή απηή ρξεζηκνπνηήζεθε ζε ζπλδπαζκφ κε θαηάιιειν αιγφξηζκν αζαθνχο ινγηθήο γηα ηελ αλίρλεπζε κηθξναζβεζηψζεσλ ζε καζηνγξαθίεο. Δπηγξακκαηηθά, νη ηερληθέο θαηάηκεζεο εκπίπηνπλ ζε κηα απφ ηηο αθφινπζεο θαηεγνξίεο: Καησθιίσζε (Thresholding) Αλίρλεπζε αθκψλ (Edge Detection) Αλίρλεπζε πεξηνρψλ (Region Detection) Καησθιίσζε Απνηειεί κηα απφ ηηο απινχζηεξεο πξνζεγγίζεηο γηα θαηάηκεζε εηθφλαο θαη πεξηιακβάλεη ηνλ δηαρσξηζκφ ηνπ ηζηνγξάκκαηνο θσηεηλφηεηαο ζε δψλεο θαη ηελ ρξήζε ηηκψλ θαησθιίνπ γηα ηνλ νξηζκφ πεξηνρψλ θαη νξηαθψλ ζεκείσλ. πλήζσο ην ηζηφγξακκα ρσξίδεηαη ζε 2 δψλεο Β1, Β2 απφ έλα θαηψθιη Σ, φπνπ ε Β1 ζπληζηά ην θφλην (background) θαη ε B2 ην αληηθείκελν. Γηα ηελ αλίρλεπζε ησλ ηνπηθψλ νξίσλ, γίλεηαη ζάξσζε ηεο εηθφλαο θη αλ παξνπζηαζηεί αιιαγή ζην επίπεδν ηνπ γθξη απφ ηελ κηα δψλε ζηελ άιιε, ηφηε εθεί βξίζθεηαη έλα φξην. ηηο καζηνγξαθηθέο εηθφλεο νη θσηεηλφηεξεο πεξηνρέο αληηζηνηρνχλ ζηνπο φγθνπο θαη ηνλ ηζηφ ηνπ ζηήζνπο, ελψ νη ζθνηεηλφηεξεο πεξηνρέο ζην θφλην. Γηα ηελ επηινγή ηνπ θαησθιίνπ, ππνινγίδεηαη ην ζπγθεληξσηηθφ ηζηφγξακκα θσηεηλφηεηαο ηεο εηθφλαο, ην νπνίν γηα επίπεδν θσηεηλφηεηαο L δείρλεη ηνλ αξηζκφ ησλ pixels ηεο εηθφλαο πνπ έρνπλ θσηεηλφηεηα κηθξφηεξε ή ίζε ηεο ηηκήο L. Χο θαηψθιη Σ επηιέγεηαη γηα παξάδεηγκα εθείλν ην επίπεδν θσηεηλφηεηαο γηα ην νπνίν 90% ησλ pixels έρνπλ θσηεηλφηεηα κηθξφηεξε ή ίζε ηεο L Καηάηκεζε κε ρξήζε ηειεζηή βαζκίδαο Οη ηειεζηέο βαζκίδαο κεηξνχλ ηελ ηηκή ηεο βαζκίδαο (gradient) γηα κηα εηθφλα g(x,y) ζην νξζνγψλην επίπεδν ρξεζηκνπνηψληαο δχν κάζθεο h1, h2 νη νπνίεο κεηαθηλνχληαη ηαπηφρξνλα πάλσ ζηελ εηθφλα. ε πεξηνρέο πνπ παξνπζηάδνπλ νκνηνκνξθία, ε ηηκή ηεο βαζκίδαο ηείλεη ζην 0, ελψ ζε πνιχ αλνκνηφκνξθεο πεξηνρέο, εθφζνλ ε ηηκή ηεο μεπεξλά έλα θαηψθιη Σ, ηφηε ζην ζεκείν εθείλν ζεσξείηαη φηη ππάξρεη αθκή. Με θαηάιιειε επηινγή 43

44 θαησθιίσλ είλαη δπλαηφ λα αληρλεπζνχλ φιεο νη αθκέο ζηελ εηθφλα νη νπνίεο αληηζηνηρνχλ ζε κεηαβνιέο ζηελ θσηεηλφηεηα άλσ ελφο επηζπκεηνχ θαησθιίνπ. Οη αληρλεπζείζεο αθκέο κπνξνχλ λα αθαηξεζνχλ απφ ηελ εηθφλα ψζηε λα παξακείλνπλ κφλν νη νκνηφκνξθεο πεξηνρέο νη νπνίεο πεξηιακβάλνπλ ηελ πεξηνρή ελδηαθέξνληνο Καηάηκεζε βαζηδόκελε ζηελ ηερληθή αλάπηπμεο πεξηνρώλ Μηα ελαιιαθηηθή ηερληθή γηα θαηάηκεζε εηθφλαο βαζίδεηαη ζηελ ρξήζε ηνπηθψλ ηδηνηήησλ. Ζ ζπζηαδνπνίεζε (clustering) ε νπνία βαζίδεηαη ζε κεζφδνπο αλάπηπμεο πεξηνρψλ νη νπνίεο νκαδνπνηνχλ εηθνλνζηνηρεία πνπ παξνπζηάδνπλ νκνηφηεηεο θαη απνηεινχλ κηα πεξηνρή. Ζ δηαθνξά κεηαμχ ηεο ζπζηαδνπνίεζεο θαη ηεο ηερληθήο αλάπηπμεο πεξηνρψλ είλαη φηη ε δεχηεξε βαζίδεηαη ζηελ ππφζεζε φηη ηα αξρηθά ζεκεία θάζε πεξηνρήο είλαη γλσζηά εθ ησλ πξνηέξσλ, ελψ ζηελ ζπζηαδνπνίεζε δελ ζπκβαίλεη θάηη ηέηνην αιιά ε αλαδήηεζε ησλ πεξηνρψλ γίλεηαη ζαξψλνληαο ηελ εηθφλα θαη αλαδεηψληαο εηθνλνζηνηρεία ηα νπνία έρνπλ θσηεηλφηεηα κεγαιχηεξε απφ έλα θαηψθιη Σ θαη ρξεζηκνπνηνχληαη σο αξρηθά ζεκεία. Κάζε πεξηνρή πξνθχπηεη απφ έλα αξρηθφ εηθνλνζηνηρείν ζην νπνίν πξνζηίζεληαη εθείλα ηα γεηηνληθά ηνπ εηθνλνζηνηρεία ηα νπνία παξνπζηάδνπλ νκνηφηεηα βάζεη ελφο θξηηεξίνπ αζαθνχο ινγηθήο (fuzzy). Δθφζνλ έρνπλ βξεζεί φιεο νη πεξηνρέο, επηιέγεηαη ε κεγαιχηεξε απφ απηέο σο ε δεηνχκελε πεξηνρή ελδηαθέξνληνο Fractal θσδηθνπνίεζε Ζ ηερληθή απηή πξνηάζεθε θαη ρξεζηκνπνηήζεθε πνιχ πξφζθαηα σο ζηάδην πξνεπεμεξγαζίαο γηα ηελ θαηάηκεζε θαη ηνλ ραξαθηεξηζκφ αλσκαιηψλ. Ζ fractal θσδηθνπνίεζε ζεκειηψζεθε πάλσ ζηελ παξαηήξεζε φηη αλαιχνληαο ηνπηθά ηελ κνξθή ησλ καζηνγξαθηψλ νκνηάδεη κε απηή ησλ ζπλλέθσλ, ηα νπνία θαη ζεσξήζεθαλ fractal αληηθείκελα. Σα fractal αληηθείκελα παξνπζηάδνπλ ηελ ηδηφηεηα ηεο απηννκνηφηεηαο, δειαδή ζε φπνηα θιίκαθα κεγέζνπο θη αλ ηα παξαηεξήζνπκε, ε κνξθή ηνπο επαλαιακβάλεηαη κε έλα ζηαζεξφ κνηίβν. πλήζσο δηαξθείο ζκηθξχλζεηο ηνπ εαπηνχ ηνπο νη νπνίεο κεηαζρεκαηίδνληαη (κνξθνινγηθά θαη πεξηζηξνθηθά) είηε βάζεη αληηζηνηρίαο ή θάπνηνπ ηχπνπ αιγεβξηθφ κεηαζρεκαηηζκφ. Δάλ ε αληηζηνίρηζε (mapping) έρεη ηελ ηδηφηεηα ζε θάζε επαλάιεςε λα θέξλεη ηα ζεκεία ηνπ ζπλφινπ (έλα fractal είλαη έλα ζχλνιν απφ ζεκεία κηαο ζπγθιίλνπζαο αθνινπζίαο κηγαδηθψλ αξηζκψλ) φιν θαη πην θνληά κεηαμχ ηνπο, ηφηε μεθηλψληαο απφ έλα ζεκείν θαη ζχκθσλα κε ην ζεψξεκα ηνπ ζηαζεξνχ ζεκείνπ ην ηειηθφ fractal ην νπνίν ζα πξνθχςεη είλαη κνλαδηθφ θαη αλεμάξηεην ηνπ αξρηθνχ ζεκείνπ ην νπνηφ ζα επηιεγεί. πκπίεζε κπνξεί λα πξνθχςεη εθφζνλ ζηηο ζέζεηο ησλ ζεκείσλ ηνπ fractal ηνπνζεηεζνχλ νη ζπληειεζηέο ηεο ζπλάξηεζεο αληηζηνηρίαο (mapping function). Ο ζπλεζέζηεξνο κεηαζρεκαηηζκφο (ή αληηζηνηρία) πνπ ρξεζηκνπνηείηαη είλαη ν αθηληθφο κεηαζρεκαηηζκφο. Καηά ηνλ ππνινγηζκφ ησλ ζπληειεζηψλ ηνπ πίλαθα ηνπ αθηληθνχ κεηαζρεκαηηζκνχ, ε βαζηθή αξρή είλαη φηη εμαηηίαο ηεο ηκεκαηηθήο απηννκνηφηεηαο ηεο εηθφλαο, θάζε ππνπεξηνρή κπνξεί λα πεξηγξαθεί βάζεη θάπνηαο άιιεο. Αλ κηα πεξηνρή R δελ κπνξεί λα πεξηγξαθεί απφ νπνηαδήπνηε άιιε, έζησ D, ηφηε ε R κπνξεί λα θαηαηκεζεί ζε αθφκα κηθξφηεξεο πεξηνρέο. Ζ δηαδηθαζία απηή είλαη αλαδξνκηθή θαη επαλαιακβάλεηαη κέρξηο φηνπ βξεζεί θάπνηα παξφκνηα πεξηνρή κε ηελ D ή φηαλ ν 44

45 αιγφξηζκνο θηάζεη ην κέγηζην επίπεδν δηακέξηζεο Lmax. Σειηθά νη ππνπεξηνρέο νκαδνπνηνχληαη ζε θιάζεηο θαη αλαδεηνχληαη νη φκνηεο πεξηνρέο αλάκεζα ζε εθείλεο πνπ αλήθνπλ ζηελ ίδηα θιάζε ύγθξηζε αξηζηεξνύ θαη δεμηνύ καζηνύ Ο Δ. Α. ηακαηάθεο θαη νη ζπλεξγάηεο ηνπ παξνπζίαζαλ κηα κέζνδν γηα ηελ εληφπηζε ησλ νδσδψλ ζθηάζεσλ ζηηο καζηνγξαθηθέο εηθφλεο κε ηε ζχγθξηζε ησλ αληίζηνηρσλ αξηζηεξψλ θαη δεμηψλ δνκψλ ηνπ καζηνχ. Δθηειείηαη θαηάηκεζε ζηηο εηθφλεο βαζηζκέλε ζηελ ηνπηθή έληαζε θαη ζπιιέγνληαη ηα ζηαηηζηηθά γλσξίζκαηα απφ ηα ππφινηπα εηθνλνζηνηρεία. Καηφπηλ απηά ηα ζηαηηζηηθά γλσξίζκαηα ζπγθξίλνληαη ζηα δεχγε καζηνγξαθηψλ γηα λα εληνπηζηνχλ νη αλσκαιίεο. Απηή ε κέζνδνο είλαη ρξήζηκε επεηδή νη ξαδηνιφγνη ζπγθξίλνπλ ζπρλά ηηο καζηνγξαθίεο ηνπ αξηζηεξνχ θαη δεμηνχ καζηνχ γηα λα εληνπίζνπλ ηα ζεκάδηα ησλ αλσκαιηψλ ζε θαζεκία εηθφλα. Δληνχηνηο, απαηηείηαη κηα πνιχ αθξηβήο θαηαρψξεζε ησλ ηκεκάησλ εηθφλαο ψζηε λα ζπγθξηζνχλ νη αξηζηεξέο θαη δεμηέο εηθφλεο. Γηα απηφλ ηνλ ιφγν, νη πεξηζζφηεξνη εξεπλεηέο εθαξκφδνπλ κεζφδνπο φπνπ εμεηάδεηαη θάζε εηθφλα ρσξηζηά. ην παλεπηζηήκην ηνπ ηθάγν, ν M.L.Geiger θαη νη ζπλεξγάηεο ηνπ αλάπηπμαλ κηα κέζνδν γηα ηελ αλίρλεπζε νδσδψλ ζθηάζεσλ ζηηο καζηνγξαθίεο. Απηή ε κέζνδνο βαζίδεηαη ζηελ αξρηηεθηνληθή ζπκκεηξία ησλ πγηψλ δεμηψλ θαη αξηζηεξψλ καζηψλ κε ηηο αζπκκεηξίεο πνπ δείρλνπλ ηηο πηζαλέο νδψδεηο ζθηάζεηο. Μεηά απφ ηελ απηφκαηε αλαγλψξηζε ησλ αληίζηνηρσλ αξηζηεξψλ θαη δεμηψλ καζηψλ εθηειείηαη κηα κε γξακκηθή ηερληθή αθαίξεζεο κε ηελ νπνία εθηειείηαη θαησθιίσζε ηνπ επηπέδνπ θσηεηλφηεηαο ζηε κεκνλσκέλε καζηνγξαθία πξηλ απφ ηελ αθαίξεζε. Λακβάλνληαη δέθα θαηαηκεκέλεο εηθφλεο κε δηαθνξεηηθφ ζεκείν απνθνπήο (cut-off) ησλ επίπεδσλ θσηεηλφηεηαο απφ ηηο δεμηέο θαη αξηζηεξέο εηθφλεο καζηψλ. Έπεηηα, εθηειείηαη αθαίξεζε ησλ αληίζηνηρσλ εηθφλσλ ησλ αξηζηεξψλ θαη δεμηψλ καζηψλ γηα ηελ παξαγσγή 10 δίπιεπξσλ εηθφλσλ αθαίξεζεο. Σα ζηνηρεία ζε απηέο ηηο εηθφλεο ζπλδένληαη θαη νη πιεξνθνξίεο απφ ηηο 10 αθαηξεκέλεο εηθφλεο ζπζζσξεχνληαη ζε δχν εηθφλεο πνπ πεξηέρνπλ ηε βειηησκέλε αληίζεζε ησλ πηζαλψλ νδσδψλ ζθηάζεσλ θαη γηα ηνπο δχν καζηνχο Αλάιπζε Τθήο Ζ αλάιπζε πθήο ρξεζηκνπνηήζεθε απφ ηνλ P.Undrill θαη ηνπο ζπλεξγάηεο ηνπ ζην παλεπηζηήκην ηνπ Aberdeen γηα ηελ αλίρλεπζε χπνπησλ καδψλ ζηηο καζηνγξαθίεο. Σα ραξαθηεξηζηηθά γλσξίζκαηα πθήο κηαο εηθφλαο πεξηέρνπλ πιεξνθνξίεο γηα ηε ρσξηθή δηαλνκή ησλ ηνληθψλ κεηαβνιψλ (tonal variation). Ζ έλλνηα ηνπ ηφλνπ είλαη βαζηζκέλε ζηελ έληαζε ησλ εηθνλνζηνηρείσλ κέζα ζε κηα θαζνξηζκέλε πεξηνρή. Ζ πθή κηαο πεξηνρήο πεξηγξάθεη ην πξφηππν ηεο ρσξηθήο κεηαβνιήο ησλ ηνληθψλ ηηκψλ ζε κηα γεηηνληά πνπ είλαη κηθξή έλαληη ηεο πεξηνρήο. Ζ κέζνδνο πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε είλαη βαζηζκέλε ζηνπο πίλαθεο ηνπ Law. Ζ ζπγθεθξηκέλε επεμεξγαζία εηθφλαο είλαη ζε ζέζε λα παξάγεη ηα πεξηγξάκκαηα θαη ησλ ζπλεζηζκέλσλ νδσδψλ ζθηάζεσλ θαη 45

46 ησλ αιινηψζεσλ ζε ζρήκα αζηεξηνχ πνπ αληηζηνηρήζεθαλ θαιά κε εθείλα ελφο εκπεηξνγλψκνλα, αλ θαη ε ηερληθή ήηαλ αλίθαλε λα δηαθξίλεη κεηαμχ ησλ δχν ηχπσλ αιινηψζεσλ Μεηαζρεκαηηζκόο Laplace κηαο εηθόλαο Ζ ηερληθή απηή γηα ηελ αλίρλεπζε φγθσλ ρξεζηκνπνηεί έλα βήκα πξνεπεμεξγαζίαο πνπ πεξηιακβάλεη ηελ θαηάηκεζε ηεο κάδαο θαη ην κεηαζρεκαηηζκφ ησλ αξρηθψλ καζηνγξαθηθψλ εηθφλσλ κε ηελ " h-int αληηπξνζψπεπζε ". Μηα νδψδεο ζθίαζε κε ζαθή φξηα απεηθνλίδεηαη σο ιφθνο ζηελ h-int αληηπξνζψπεπζε. Ζ αλίρλεπζε ηεο χπαξμεο θαη ηεο έθηαζεο νπνηαζδήπνηε νκηριψδνπο εκθάληζεο γχξσ απφ ην πεξίγξακκα (halo) είλαη ν ζθνπφο ηνπ αιγνξίζκνπ. Απφ καζεκαηηθή άπνςε, ε κεηάβαζε απφ κηα νδψδεο ζθίαζε ζηελ πεξηβάιινπζα πεξηνρή αληηζηνηρεί ζε κηα αιιαγή ζηελ θπξηφηεηα ηεο h-int επηθάλεηαο θάζεηα θαη εηζεγείηαη ηε ρξήζε ηνπ πξνζήκνπ ηεο Λαπιαζηαλήο ηνπ h-int γηα ηνλ θαζνξηζκφ ησλ αθκψλ ηεο νδψδνπο ζθίαζεο θαη ηεο moat. Γεδνκέλνπ φηη εκθαλίδεηαη πηζαλφ φηη νπνηαδήπνηε halo ζα είλαη ίζε κε ηελ νδψδε ζθίαζε κπνξνχκε λα εμεηάζνπκε ην πξφζεκν ηεο κέζεο Λαπιαζηαλήο, θαη απηφ βνεζά ηελ αξηζκεηηθή ζηαζεξφηεηα. ε απηή ηελ ηερληθή θαίλεηαη φηη ε ζπκπίεζε έρεη κεγάιε επίδξαζε ζηηο θαινήζεηο κάδεο θαη έηζη θάπνην κέηξν ζπκπηεζηφηεηαο πνπ βαζίζηεθε ζηε καδηθή κνξθή επηηξέπεη ηε δηαθνξνπνίεζε ησλ θαινήζσλ θαη θαθνήζσλ καδψλ Αζαθήο Λνγηθή Οη Μ.Sameti θαη R.Ward αλέπηπμαλ έλαλ αιγφξηζκν γηα λα αληρλεχζνπλ ηηο νδψδεηο ζθηάζεηο πνπ είλαη βαζηζκέλνο ζηε ζεσξία ησλ αζαθψλ ζπλφισλ. Ο αιγφξηζκνο πξννξίδεηαη λα είλαη κέξνο ελφο ζρεδίνπ αλίρλεπζεο αλσκαιίαο καιαθνχ ηζηνχ. Ο αιγφξηζκνο δηαηξεί κηα καζηνγξαθία ζε δηαθνξεηηθέο πεξηνρέο ζχκθσλα κε ηηο πιεξνθνξίεο θσηεηλφηεηαο ηνπ. Γηα εθείλεο ηηο καζηνγξαθίεο πνπ πεξηέρνπλ κηα αιινίσζε κε θσηεηλφηεξε έληαζε απφ άιια πξφηππα παξφληα ζηε καζηνγξαθία, ν αιγφξηζκνο κπνξεί επηηπρψο λα αληρλεχζεη ηα ζχλνξα ηεο αιινίσζεο. Ζ ζρεδίαζε ηνπ αιγνξίζκνπ είλαη βαζηζκέλε ζε δπν βαζηθέο ηδηφηεηεο ησλ καζηνγξαθηθψλ αιινηψζεσλ θαη πξνηχπσλ. Αξρηθά, ιφγσ ησλ αζαθψλ νξίσλ ηνπ παξεγρχκαηνο θαη ησλ θαθνεζψλ καδψλ ζε κηα καζηνγξαθία, είλαη θαηάιιειε ε πηνζέηεζε ησλ αξρψλ ησλ αζαθψλ ζπλφισλ ζηελ αλάζεζε ησλ εηθνλνζηνηρείσλ ηεο εηθφλαο ζηηο δηαθνξεηηθέο πεξηνρέο. Αθεηέξνπ, δεδνκέλνπ φηη νη αλψκαιεο αιινηψζεηο ηζηνχ θαη νη κάδεο είλαη ζπλήζσο κεγαιχηεξεο απφ έλα νξηζκέλν κέγεζνο, γηα ηνλ θαζνξηζκφ ηεο θαηαηκεκέλεο πεξηνρήο ζηελ νπνία αλήθεη έλα εηθνλνζηνηρείν, πξέπεη λα εμεηαζηνχλ ηα απνηειέζκαηα ησλ γεηηνληθψλ εηθνλνζηνηρείσλ ηνπ θαζψο επίζεο θαη ε ηηκή θσηεηλφηεηαο. Ο αιγφξηζκνο δηαηξεί ηελ εηθφλα ζε δπν πεξηνρέο κε ηελ νινθιήξσζε ησλ αθφινπζσλ βεκάησλ: Αξρηθνπνίεζε βάξνπο,αζαθείο ηηκέο ηδηφηεηαο κέινπο, Τπνινγηζκφο ζθάικαηνο, Καλφλαο αλαπξνζαξκνγψλ.ο αιγφξηζκνο απηφο δνθηκάζηεθε θαη ήηαλ 46

47 επηηπρήο ζηελ θαηάηκεζε θάζε εηθφλαο ζε πεξηνρέο. Δπίζεο επηηπρψο αλίρλεπζε ηα φξηα εθείλσλ ησλ καδψλ, πνπ εκθαλίδνληαη θσηεηλφηεξα απφ άιιεο πεξηνρέο ζε θάζε κηα απφ ηηο καζηνγξαθίεο Σαίξηαζκα πεξηγξάκκαηνο Οη S.Morrison θαη L.M.Linnett παξνπζίαζαλ κηα πξνζέγγηζε βαζηζκέλε ζην ηαίξηαζκα ησλ πεξηγξακκάησλ γηα ηελ αλίρλεπζε αληηθεηκέλσλ ζηηο ςεθηαθέο εηθφλεο καζηνγξαθηψλ. Υξεζηκνπνηνχλ Γθανπζζηαλέο θαηαλνκέο δπν κεηαβιεηψλ γηα ηελ αλαπαξαγσγή κηθξναπνηηηαλψζεσλ θαη κηα δπζδηάζηαηε ζπλάξηεζε ππεξβνιηθήο ηέκλνπζαο (sech) γηα ηελ απεηθφληζε ησλ νδσδψλ ζθηάζεσλ. Ζ κέζνδφο ηνπο παξέρεη κηα πεξηνρή θαηάηκεζεο πνπ πεξηέρεη ηελ νδψδε ζθίαζε θαζψο θαη ην θέληξν ηεο. Ζ κέζνδφο ηνπο εμεηάζηεθε ζε εμνκνησκέλεο θαζψο θαη ζε έλα πεξηνξηζκέλν αξηζκφ πξαγκαηηθψλ εηθφλσλ καζηνγξαθηψλ. Οη G.Brake θαη N.Karssemeijer ρξεζηκνπνίεζαλ επίζεο κηα πξνζέγγηζε βαζηζκέλε ζην ηαίξηαζκα ησλ πεξηγξακκάησλ γηα ηελ αλίρλεπζε νδσδψλ ζθηάζεσλ ζηηο εηθφλεο καζηνγξαθηψλ. πζρεηίδνπλ ηηο πεξηνρέο απφ ηηο εηθφλεο καζηνγξαθηψλ κε κηα ζθαίξα πνπ πξνβάιιεηαη επάλσ ζε κηα δπζδηάζηαηε επηθάλεηα. Απηή ε ζπζρέηηζε παξάγεη ηηο πεξηνρέο πνπ είλαη πηζαλφ λα πεξηέρνπλ ηηο κάδεο. πγθξίλαλε ηε κέζνδφ ηνπο κε κηα ζηαηηζηηθή αλάιπζε ησλ ραξηψλ πξνζαλαηνιηζκνχ θιίζεο. Δπηπιένλ, εμέηαζαλ ηε ζπλέιημε κηαο εηθφλαο καζηνγξαθηψλ κε ηε Λαπιαζηαλή κηαο Γθανπζηαλήο. ηελ έξεπλά ηνπο, ε κέζνδνο ηαηξηάζκαηνο ηνπ πεξηγξάκκαηνο παξήγαγε ηα θαιχηεξα απνηειέζκαηα. Δξεχλεζαλ επίζεο multiscale βειηηψζεηο ζηελ ηερληθή ηνπο, αιιά ε θαιπηέξεπζε ήηαλ κηθξή Πξνζέγγηζε θιίκαθαο ηνπ δηαζηήκαηνο ηελ πξνζέγγηζε θιίκαθαο ηνπ δηαζηήκαηνο πνπ αλαπηχρζεθε ζην παλεπηζηήκην ηεο Βξέκεο απφ ηνλ Σ. Netsch θαη ηνπο ζπλεξγάηεο ηνπ, ε εηθφλα πξνεπεμεξγάδεηαη ρξεζηκνπνηψληαο ηελ Λαπιαζηαλή ηνπ Γθανπζζηαλνχ θίιηξνπ (Laplacian of Gaussian-LoG). Απηφ ελεξγεί σο αληρλεπηήο multiscale θειίδσλ (spot) αιιά επεηδή ην LoG κπνξεί λα ζεσξεζεί σο θίιηξν band pass πάξα πνιιέο δνκέο ζηε καζηνγξαθία ζεσξνχληαη σο πηζαλέο απνηηηαλψζεηο. Δπνκέλσο, έλα καζεκαηηθφ πξφηππν κηαο κηθξναπνηηηάλσζεο εηζάγεηαη γηα λα βειηηψζεη ηελ αλίρλεπζε. Σν πξφηππν πεξηγξάθεη ηελ κηθξναπνηηηάλσζε σο θπθιηθφ, θσηεηλφ ζεκείν δηακέηξνπ D θαη ηνπηθήο αληίζεζεο C. Δίλαη πηζαλέο επηινγέο ελα θπιηλδξηθφ ή δηδίαζηαην Γθανπζζηαλφ δηακνξθσκέλν πξφηππν. Σν πξφηππν θαιείηαη κηθξναπνηηηάλσζε εάλ ε αληίζεζε C ππεξβαίλεη έλα πξνθαζνξηζκέλν θαηψθιη. Απηφ ην θαηψθιη εμαξηάηαη απφ ηε δηάκεηξν D ζην πξφηππν θαη ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα δεκηνπξγήζεη έλα νξηζκέλν επίπεδν επαηζζεζίαο αλίρλεπζεο ζηελ αμηνιφγεζε ηεο απφδνζεο. Απνδεηθλχεηαη φηη ην πξφηππν έρεη κηα ραξαθηεξηζηηθή απφθξηζε ζηελ θιίκαθα δηαζηήκαηνο αλάινγα κε ηηο παξακέηξνπο D θαη C. Απηή ε απφθξηζε κπνξεί λα ζεσξεζεί σο αλαθνξά γηα ηελ απφθξηζε κηαο πηζαλήο 47

48 ζέζεο κηθξναπνηηηάλσζεο. Λακβάλνληαο ππφςε έλα θσηεηλφ ζεκείν πνπ ραξαθηεξίδεηαη απφ ηελ αλίρλεπζε LoG νη αληίζηνηρεο παξάκεηξνη ηνπ πξνηχπνπ ππνινγίδνληαη απφ ηελ απφθξηζή ηνπ. Δάλ ε θαη' εθηίκεζε αληίζεζε είλαη κεγαιχηεξε απφ ην πξνθαζνξηζκέλν θαηψθιη, ην ζεκείν αλαθέξεηαη σο κηθξναπνηηηάλσζε εηδάιισο δελ είλαη. Λφγσ ησλ Γθανπζζηαλψλ, νη ζνιέο θειίδεο πεξηζηαζηαθά δελ ραξαθηεξίδνληαη ζην αθξηβέο θέληξν ηνπο γεγνλφο πνπ ππνβηβάδεη ην πξφηππν ζπζρεηηζκνχ. Απηή ε κέζνδνο είλαη ηδηαίηεξα επαίζζεηε ζηελ αλίρλεπζε ησλ κεκνλσκέλσλ κηθξναπνηηηαλψζεσλ. Πξνθεηκέλνπ λα κεησζεί ν αξηζκφο ιάζνο ζεηηθψλ δηαγλψζεσλ ρξεζηκνπνηείηαη έλα απιφ ζχζηεκα νκαδνπνίεζεο γηα ηνλ εληνπηζκφ ζπκπιεγκάησλ απνηηηαλψζεσλ Σερληθέο θπκαηηδίσλ Ο G.McLeod θαη νη ζπλεξγάηεο ηνπ εξεχλεζαλ ηελ αλίρλεπζε κηθξναπνηηηαλψζεσλ ρξεζηκνπνηψληαο ην κεηαζρεκαηηζκφ θπκαηηδίσλ. Απηή ε ηερληθή είρε σο ζθνπφ λα αληηθαηαζηήζεη ηε κέζνδν ηνπ αληίζηξνθνπ κεηαζρεκαηηζκνχ Fourier (FFT) θαζψο βξέζεθε λα είλαη απινχζηεξε θαη απνδνηηθφηεξε. Ζ εμαγσγή πηζαλψλ κηθξναπνηηηαλψζεσλ αξρηθά επηηπγράλεηαη απφ ηελ αλάιπζε θπκαηηδίσλ ηεο καζηνγξαθίαο ρξεζηκνπνηψληαο ηα θπκαηίδηα Deubechies ζε 3 επίπεδα. Οη έξεπλεο έδεημαλ φηη ε 8ε ηάμε ήηαλ ε κέγηζηε αληαιιαγή (trade off) κεηαμχ ηεο θαζαξφηεξεο παξνπζίαζεο ηνπ ζήκαηνο κηθξναπνηηηαλψζεσλ θαη ηεο αζάθεηαο ιφγσ ηεο εκθαλίζεσο δαθηπιίσλ. Απηή ε έξεπλα επίζεο έδεημε φηη νη κηθξναπνηηηαλψζεηο είλαη ζπλήζσο αμηνπξφζεθηεο ζηηο πςηπεξαηέο ππνδψλεο ησλ επηπέδσλ 2 θαη 3, κε ην επίπεδν 1 λα πεξηέρεη ζπλήζσο ην ζφξπβν θαη ηηο ιεπηέο (fine) δνκηθέο ιεπηνκέξεηεο. Ο κεηαζρεκαηηζκφο εθαξκφζηεθε ζηελ εηθφλα σο αθνινπζία πεξηνρψλ 512x512 εηθνλνζηνηρείσλ, νη νπνίεο επηθαιχπηνληαη γηα λα επηηξέςνπλ ηελ αθαίξεζε ησλ επξεκάησλ αθκψλ (edge artifacts). Ζ αλαδεκηνπξγεκέλε εηθφλα ππνβάιιεηαη κεηά ζε επεμεξγαζία κε ζπλέιημε κε έλα ρσξηθφ θίιηξν αληηζηνίρηζεο. Απηφ κεηψλεη ηε δχλακε ησλ ππφινηπσλ δνκηθψλ πιεξνθνξηψλ, δηαηεξψληαο ην ζήκα απφ ηηο κηθξναπνηηηαλψζεηο. Έλα ζθαηξηθφ θαηψθιη εθαξκφδεηαη βαζηζκέλν ζηηο ζηαηηζηηθέο ηδηφηεηεο ηεο εηθφλαο γηα λα αθαηξέζεη ηηο ππνιεηπφκελεο πιεξνθνξίεο ππνβάζξνπ θαη θαζηζηά ηελ εηθφλα δπαδηθή. Σειηθά ε ζπλάξηεζε δηαγξαθήο ελφο απνκνλσκέλνπ εηθνλνζηνηρείνπ αθαηξεί ηελ πιεηνςεθία ησλ απνκνλσκέλσλ αληηθείκελσλ κεγέζνπο ελφο εηθνλνζηνηρείνπ. Ζ αμηνιφγεζε ζπκπιεγκάησλ εθηειείηαη ρξεζηκνπνηψληαο κηα κέζνδν πνπ εμεηάδεη ηηο ηνπηθέο ζηαηηζηηθέο ζε κηα πεξηνρή (302 εηθνλνζηνηρεία) πνπ θεληξνζεηείηαη γχξσ απφ θάζε αληηθείκελν ζηελ θαησθιησκέλε εηθφλα. Σν αληηθείκελν αθαηξείηαη εάλ νη ζηαηηζηηθέο «πέζνπλ» θάησ απφ κηα πξνθαζνξηζκέλε ηηκή, εηδάιισο δηαηεξείηαη, δειψλνληαο φηη ην αληηθείκελν είλαη κέινο ελφο ζπκπιέγκαηνο 3 ή πεξηζζφηεξσλ αληηθεηκέλσλ κέζα ζε κηα πεξηνρή 1 cm2 (ζχκβαζε γηα έλα ζχκπιεγκα κηθξναπνηηηαλψζεσλ). Οη R.N.Strickland θαη H.Hahn παξνπζίαζαλ κηα κέζνδν γηα ηελ αλίρλεπζε κηθξναπνηηηαλψζεσλ πνπ ζα κπνξνχζε επίζεο λα ηαμηλνκεζεί σο δηαδηθαζία βειηίσζεο εηθφλαο. Δληνχηνηο, ε κέζνδφο ηνπο παξάγεη επαξθψο βειηησκέλεο αληρλεχζεηο κηθξναπνηηηαλψζεσλ έηζη ψζηε λα είλαη κηα απηφλνκε δηαδηθαζία. Ζ κέζνδφο ηνπο αληρλεχεη ηα φξηα ησλ κηθξναπνηηηαλψζεσλ κε ηελ απνζχλζεζε ηεο εηθφλαο ζε ηκήκαηα πςειήο 48

49 θαη ρακειήο ζπρλφηεηαο ρξεζηκνπνηψληαο έλα κεηαζρεκαηηζκφ θπκαηηδίσλ. Σα ηκήκαηα πςειήο ζπρλφηεηαο είλαη δηεζηαικέλα (dilated) θαη έπεηηα εθηειείηαη κηα αληίζηξνθε κεηαηξνπή. Απηφ βειηηψλεη ηηο κηθξναπνηηηαλψζεηο κέρξη ην ζεκείν λα κπνξνχλ λα θαηαηκεζνχλ κε απιή θαησθιίσζε. Ζ απφδνζε απηήο ηεο αλίρλεπζεο εμαξηάηαη απφ ηελ θαηάιιειε επηινγή κηαο βάζεο θπκαηηδίσλ. Ο Α.P.Dhawan θαη νη ζπλεξγάηεο ηνπ αλέπηπμαλ κηα κέζνδν βαζηζκέλε ζηα ραξαθηεξηζηηθά γλσξίζκαηα γηα ηελ εληφπηζε κηθξναπνηηηαλψζεσλ. Ζ κέζνδφο ηνπο ρξεζηκνπνηεί έλαλ γελεηηθφ αιγφξηζκν γηα λα επηιέμεη έλα βέιηηζην ππνζχλνιν ζηαηηζηηθψλ ραξαθηεξηζηηθψλ γλσξηζκάησλ πνπ ρξεζηκνπνηείηαη πεξαηηέξσ γηα ηελ ηαμηλφκεζε ησλ εηθνλνζηνηρείσλ κηθξναπνηηηαλψζεσλ. Σν ζπλδπαζκέλν ζχλνιν ησλ δνκψλ ηεο εηθφλαο πεξηείρε ραξαθηεξηζηηθά γλσξίζκαηα απφ ηεο δεχηεξεο ηάμεο ηζηφγξακκα επηπέδσλ θσηεηλφηεηαο γηα ηελ αληηπξνζψπεπζε ησλ ζθαηξηθψλ ραξαθηεξηζηηθψλ γλσξηζκάησλ. Σα ραξαθηεξηζηηθά γλσξίζκαηα βαζίδνληαη ζηελ αλάιπζε θπκαηηδίσλ γηα ηελ αληηπξνζψπεπζε ηεο ηνπηθήο ζχζηαζεο ησλ πεξηνρψλ κηθξναπνηηηαλψζεσλ θαη πξψηεο ηάμεο ραξαθηεξηζηηθά γλσξίζκαηα επηπέδνπ θσηεηλφηεηαο απφ ηηο θαηαηκεκέλεο πεξηνρέο κηθξναπνηηηαλψζεσλ. Καηφπηλ ρξεζηκνπνηείηαη έλα feed-forward λεπξσληθφ δίθηπν νπηζζνδξνκηθήο δηάδνζεο γηα λα ηαμηλνκήζεη ηηο ζηαηηζηηθέο ραξαθηεξηζηηθψλ γλσξηζκάησλ. Οη S.Yu θαη L.Guan αλάπηπμαλ έλαλ αιγφξηζκν δχν βεκάησλ γηα ηελ αλίρλεπζε κηθξναπνηηηαλψζεσλ ζηηο ςεθηαθέο εηθφλεο καζηνγξαθηψλ. Σν πξψην βήκα εθηειεί θαηάηκεζε ζηα πηζαλά εηθνλνζηνηρεία κηθξναπνηηηαλψζεσλ ρξεζηκνπνηψληαο έλαλ ζπλδπαζκφ ραξαθηεξηζηηθψλ γλσξηζκάησλ θπκαηηδίσλ θαη ζηαηηζηηθψλ ραξαθηεξηζηηθψλ γλσξηζκάησλ επηπέδσλ θσηεηλφηεηαο. Καηφπηλ ηα κεκνλσκέλα εηθνλνζηνηρεία νκαδνπνηνχληαη κε ρσξηθή ζπλδεηηθφηεηα ζε επδηάθξηηεο κηθξναπνηηηαλψζεηο. Σν δεχηεξν βήκα ζεσξεί ηα νκαδνπνηεκέλα εηθνλνζηνηρεία σο εληαίεο κηθξναπνηηηαλψζεηο θαη παξάγεη 31 ζηαηηζηηθά ραξαθηεξηζηηθά γλσξίζκαηα απφ θάζε νκάδα. ε θάζε βήκα ρξεζηκνπνηείηαη έλα πνιπεπίπεδν feed-forward λεπξσληθφ δίθηπν γηα λα ηαμηλνκήζεη ηα ραξαθηεξηζηηθά γλσξίζκαηα Νεπξσληθά Γίθηπα ε κηα πξνζπάζεηα λα αληρλεπζνχλ κεκνλσκέλεο κηθξναπνηηηαλψζεηο, ηα λεπξσληθά δίθηπα ζπλεζέζηεξα εθαξκφδνληαη ζηηο πεξηνρέο πνπ πεξηέρνπλ ζπκπιέγκαηα κηθξναπνηηηαλψζεσλ. Μηα απνηειεζκαηηθφηεξε ηερληθή έρεη αλαπηπρζεί απφ ηνπο D.Meersman θαη ηνπο ζπλεξγάηεο ηνπ πνπ ρξεζηκνπνηεί λεπξσληθά δίθηπα γηα λα εθηειέζεη ηαμηλφκεζε βαζηζκέλε ζην εηθνλνζηνηρείν. Σα δίθηπα πνπ ρξεζηκνπνηεζήθαλ ήηαλ feedforward λεπξσληθά δίθηπα ηξηψλ επηπέδσλ κε δηαθνξεηηθέο δηαζηάζεηο. Ζ γεηηνληά θάζε εηθνλνζηνηρείνπ (9x9 ή 15x15 εηθνλνζηνηρεία) κέζα ζηελ εηθφλα δφζεθε σο είζνδνο ζην δίθηπν, ε έμνδνο ηεο ζηαηηζηηθήο κεζφδνπ ζεσξήζεθε σο ζσζηή έμνδνο. Σα δίθηπα είραλ έλα θξπκκέλν επίπεδν 16 ή 81 κνλάδσλ θαη έμνδν κηαο κνλάδαο θαη εθπαηδεχζεθαλ ρξεζηκνπνηψληαο ηνλ αιγφξηζκν νπηζζνδξνκηθήο δηάδνζεο. 49

50 Οη πεξηνρέο πνπ επηιέρηεθαλ γηα ηελ αμηνιφγεζε ππνβιήζεθαλ ζε επεμεξγαζία απφ ην δίθηπν θαη νη πξνθχπηνπζεο εηθφλεο αλαιχζεθαλ γηα ηελ παξνπζία αληρλεπκέλσλ ζπκπιεγκάησλ κε ηελ αθφινπζε κέζνδν: Καη' αξράο, εθαξκφζηεθε έλα θαηψθιη ζηηο πξνθχπηνπζεο εηθφλεο. Μηα νκάδα ζπλδεδεκέλσλ εηθνλνζηνηρείσλ πνπ έρνπλ κηα ηηκή επάλσ απφ ηελ ηηκή θαησθιίνπ ζεσξήζεθε σο απνηηηάλσζε. Έπεηηα, φιεο νη απνηηηαλψζεηο πνπ πεξηέρνπλ κφλν έλα εηθνλνζηνηρείν αθαηξέζεθαλ επεηδή ζεσξνχληαλ ζφξπβνο. ε έλα ηξίην βήκα, φια ηα εηθνλνζηνηρεία κέζα ζε 0.5cm ηεο πεξηνρήο απνηηηάλσζεο ήηαλ ραξαθηεξηζκέλα. Μηα ραξαθηεξηζκέλε πεξηνρή πνπ πεξηέρεη 2 (ή πεξηζζφηεξεο) απνηηηαλψζεηο ζεσξήζεθε σο αληρλεπκέλν ζχκπιεγκα. Μεηά απφ ηε ζχγθξηζε ηεο ζέζεο θαη ηνπ κεγέζνπο ησλ αληρλεπκέλσλ ζπκπιεγκάησλ θαη ησλ αιεζηλψλ ζπκπιεγκάησλ, ηα αληρλεπκέλα ζπκπιέγκαηα είηε ηαμηλνκήζεθαλ σο ζεηηθά (TP) είηε ιάζνο ζεηηθά (FP). Με ηελ αιιαγή ηεο ηηκήο θαησθιίνπ άιιαμε θαη ην πνζφ ζπκπιεγκάησλ TP θαη FP πνπ βξέζεθε. 50

51 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 4: ΔΠΗΠΛΔΟΝ ΣΔΥΝΗΚΔ ΓΗΑΓΝΧΖ ΔΝΣΟΠΗΜΟ ΚΑΡΚΗΝΟΤ ΑΠΟ ΔΗΚΟΝΔ ΜΑΣΟΓΡΑΦΗΑ ΜΔ ΣΖ XΡΖΖ ΜΔΣΑΥΖΜΑΣΗΜΟΤ WATERSHED Παξαθάησ δείρλνπκε ην απνηέιεζκα εθαξκνγήο θαησθιίνπ ζηελ πξνζέγγηζε εηθφλαο καζηνγξαθίαο θαζψο επίζεο θαη ηελ θαηάηκεζή ηεο κε βάζε ηηο αθκέο θαη κε κεηαζρεκαηηζκφ Watershed. Σέινο νη αιγφξηζκνη απηνί ζπγθξίλνληαη κε βάζε ηελ απιφηεηά ηνπο θαη ην ρξφλν εθηέιεζήο ηνπο. 4.1 Δηζαγσγηθά Σν αληηθείκελν ηεο αλάιπζεο ηαηξηθψλ εηθφλσλ είλαη λα πξνζθέξεη ρξήζηκεο πιεξνθνξίεο φζνλ αθνξά ηε θπζηνινγηθή δηαδηθαζία ή ηα φξγαλα ηνπ ζψκαηνο κε ηε ρξήζε εζσηεξηθψλ ε εμσηεξηθψλ πεγψλ ελέξγεηαο. Ζ αλάιπζε εηθφλσλ ηνπ ζηήζνπο κπνξεί λα επηηεπρζεί κε ηε ρξήζε αθηίλησλ Υ, κε απεηθφληζε καγλεηηθνχ ζπληνληζκνχ, κε αηνκηθή ηαηξηθή ή ππεξήρνπο. Μέρξη ζηηγκήο ε πην επηηπρήο θαη νηθνλνκηθή κέζνδνο αλάιπζεο εηθφλσλ ηνπ ζηήζνπο είλαη ε καζηνγξαθία κε αθηίλεο Υ ράξε ζηελ απιφηεηα, θνξεηφηεηα θαη ην κηθξφ θφζηνο. Μηα ζεκαληηθή πεγή αθηηλνινγηθψλ πιεξνθνξηψλ γηα ηελ απεηθφληζε ηνπ ζηήζνπο είλαη ε παξνπζία θαη ε δηαζπνξά ησλ κηθξναζβεζηψζεσλ ζην ζηήζνο. Απηή ε αλαηνκηθή πιεξνθνξία κπνξεί λα απνθηεζεί κε ηερλνινγία πςειήο αλάιπζεο κε ηε ρξήζε αθηίλησλ Υ. Μέρξη ζηηγκήο δελ ππάξρεη έλαο θνηλφο ηξφπνο απεηθφληζεο γηα φιεο ηηο αθηηλνινγηθέο εθαξκνγέο θαη αλάγθεο. Παξφια απηά ε ηθαλφηεηα κεραλνξγάλσζεο θαη αλάιπζεο ηαηξηθψλ εηθφλσλ παξέρεη ηζρπξά εθφδηα γηα ηελ ππνζηήξημε ησλ θπζηθψλ, γη απηφ ην ιφγν ηα πξνγξάκκαηα θαη νη κέζνδνη πξνζέγγηζεο πνπ δέρνληαη ηα δεδνκέλα θαη ηελ πιεξνθνξία απφ ηνπο ζαξσηέο ηαηξηθψλ εηθφλσλ πξέπεη λα αλαπηχζζνληαη κε πξνζνρή γηα λα δηαηεξήζνπλ θαη λα βειηηψζνπλ ηελ πην ζεκαληηθή θιηληθή πιεξνθνξία θαη φρη γηα λα πξνηείλνπλ θαηλνχξηεο ηερληθέο. Ζ ηθαλφηεηα βειηίσζεο ηεο δηαγλσζηηθήο πιεξνθνξίαο κπνξεί λα απμεζεί πεξεηαίξσ κε ην ζρεδηαζκφ αιγνξίζκσλ πξνζέγγηζεο θαη επθπψλ κεζφδσλ θαη πξνγξακκάησλ. Γη απηφ θαη πξνηείλακε γηα ηελ αλίρλεπζε θαξθίλνπ κέζα απφ εηθφλεο καζηνγξαθίαο κηα εθαξκνγή πνπ βαζίδεηαη ζην Matlab. 51

52 4.2 Τιηθά θαη Μέζνδνη Οη καζηνγξαθηθέο εηθφλεο θαξθίλνπ ηνπ ζηήζνπο δνπιεχνπλ κε ηηκέο ζην επίπεδν ηνπ γθξη.ζ αξρηθή εηθφλα θαηαηκήζεθε κε βάζε έλα θαηψθιη, κε βάζε ηηο αθκέο θαη κε κεηαζρεκαηηζκφ Watershed. Ζ απζεληηθή εηθφλα έρεη σο εμήο: Υξεζηκνπνηήζακε ην Matlab γηα λα εθηειέζνπκε ηνλ αιγφξηζκν γηαηί απνηειεί κηα γιψζζα πςεινχ επηπέδνπ γηα έξεπλα θαη εθπαίδεπζε θαζψο ελζσκαηψλεη ππνινγηζηηθέο δπλαηφηεηεο, απεηθφληζε θαη πξνγξακκαηηζκφ ζε έλα πεξηβάιινλ θηιηθφ πξνο ην ρξήζηε φπνπ ηα πξνβιήκαηα θαη νη ιχζεηο εθθξάδνληαη κε νηθεία καζεκαηηθή παξάζηαζε ελψ εκπεξηέρεη εξγαιεηνζήθεο γηα πξνζέγγηζε ζήκαηνο, λεπξσληθά δίθηπα, αλάιπζε εηθφλαο, βάζεηο δεδνκέλσλ θηι. Ζ εξγαιεηνζήθε πξνζέγγηζεο εηθφλαο ηνπ Matlab είλαη κηα ζπιινγή ζπλαξηήζεσλ ε νπνία δηεπξχλεη ηελ ππνινγηζηηθή ηθαλφηεηα ηνπ πξνγξάκκαηνο. Ζ εξγαιεηνζήθε ππνζηεξίδεη κηα κεγάιε γθάκα ππνινγηζκψλ πξνζέγγηζεο εηθφλαο φπσο ε αλάιπζε εηθφλαο θαη ε ελίζρπζε. Οη ππνινγηζκνί πνπ καο απαζρφιεζαλ,ην γξακκηθφ θηιηξάξηζκα, ν ζρεδηαζκφο θίιηξσλ θαζψο θαη φιεο νη ζπλαξηήζεηο θαη νη πξάμεηο ηεο εξγαζίαο απηήο πξνέξρνληαη απφ ηελ εξγαιεηνζήθε πξνζέγγηζεο εηθφλαο ηνπ Matlab. 52

53 4.3 πκπεξάζκαηα θαη ζπδήηεζε Σν πξψην βήκα ηνπ πξνηεηλφκελνπ software είλαη λα δηαβάζεη ηηο εηθφλεο κε ην Matlab θαη λα ηηο κεηαηξέςεη ζε έλαλ πίλαθα ηηκψλ φπνπ ε θάζε κηα αλαπαξηζηά κηα δπζδηάζηαηε ζπλάξηεζε έληαζεο θσηφο f(x,y) φπνπ ηα x,y δειψλνπλ ρσξηθέο ζπληεηαγκέλεο θαη ην f(x,y) δίλεη ηελ ηηκή ηεο ζπλάξηεζεο ζε θάζε ζεκείν x,y. Ζ εηθφλα πεξηέρεη πνιιά αληηθείκελα κε δηαθνξεηηθφ κέγεζνο ηα φπνηα εθάπηνληαη. (Rafael 1977). Σν δεχηεξν βήκα καο βνήζα λα δεκηνπξγήζνπκε ην δνκηθφ ζηνηρείν γηαηί ζέινπκε λα εθηειέζνπκε ηηο πξάμεηο ηεο δηάβξσζεο θαη ηεο δηαζηνιήο θαη έλαο εχθνινο ηξφπνο γηα λα ην θάλνπκε απηφ είλαη λα δεκηνπξγήζνπκε ην δνκηθφ ζηνηρείν πνπ ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα εμεηάζεη ηελ εηθφλα εηζφδνπ. Σν δνκηθφ ζηνηρείν είλαη έλαο πίλαθαο πνπ απνηειείηαη απφ κεδεληθά θαη άζζνπο έρνληαο νπνηνδήπνηε ζρήκα θαη κέγεζνο. Γηα λα πεηχρνπκε θάηη ηέηνην ρξεζηκνπνηήζακε ηηο παξαθάησ ζπλαξηήζεηο ηνπ Matlab. Origin=floor(( size (nhood)+1)/2) (1) Όπνπ nhood είλαη ε γεηηνληά πνπ νξίδεη ην δνκηθφ ζηνηρείν ην νπνίν είλαη έλα δνκηθφ ζηνηρείν ζε ζρήκα δηακαληηνχ θαη θαίλεηαη ζηελ εηθφλα πνπ αθνινπζεί : Σηοισείο με δομή διαμανηιού. Σν ηξίην βήκα ηνπ πξνηεηλφκελνπ software είλαη λα κεγαιψζεη ηελ αληίζεζε ηεο εηθφλαο θαη γηα λα επηηχρνπκε θάηη ηέηνην ρξεζηκνπνηήζακε ηηο ζπλαξηήζεηο imtophat θαη imbothat απφ ηελ εξγαιεηνζήθε πξνζέγγηζεο εηθφλαο ηνπ Mat lab παίξλνληαο έηζη ηνπο κεηαζρεκαηηζκνχο top-hat θαη bottom-hat αληίζηνηρα 53

54 ηεο πξαγκαηηθήο εηθφλαο. Σα απνηειέζκαηα ηνπ βήκαηνο απηνχ θαίλνληαη ζηηο αθφινπζεο δπν εηθφλεο, ελψ νη ζπλαξηήζεηο πνπ ρξεζηκνπνηήζακε είλαη νη εμήο : Itop= imtophat (afm, se ) (2) Ibot=imbothat ( afm,se ) (3) Top hat εικόνα Bottom hat εικόνα Σν ηέηαξην βήκα δηεπξχλεη ηα θελά αλάκεζα ζηα αληηθείκελα. Ζ top hat εηθφλα πεξηιακβάλεη ηα κέγηζηα ησλ αληηθεηκέλσλ ηα νπνία ηαηξηάδνπλ κε ην δνκηθφ ζηνηρείν. Γηα λα θάλνπκε θάηη ηέηνην ρξεζηκνπνηήζακε ηε ζπλάξηεζε imbothat ε νπνία δείρλεη ηα θελά αλάκεζα ζηα αληηθείκελα. Γηα λα κεγηζηνπνηήζνπκε ηελ αληίζεζε αλάκεζα ζηα αληηθείκελα θαη ηα θελά πνπ ηα ρσξίδνπλ κεηαμχ ηνπο πξνζζέζακε ηελ top hat εηθφλα ζηελ απζεληηθή θαη χζηεξα αθαηξέζακε ηελ bottom hat εηθφλα απφ ην απνηέιεζκα. 54

55 Αςθενηική + top hat εικόνα-bottom hat εικόνα Σν πξφγξακκά καο ρξεζηκνπνηεί απφ ηελ εξγαιεηνζήθε αξηζκεηηθψλ ζπλαξηήζεσλ γηα εηθφλεο ηηο εληνιέο imadd θαη imsubtract γηα ηελ εθηέιεζε απηψλ ησλ πξάμεσλ σο εμήο : Ienhance = imsubtract ( imadd(itop, afm ), Ibot ) (4) ηε ζπλέρεηα εθαξκφδνπκε ην κεηαζρεκαηηζκφ Watershed ν νπνίνο αληρλεχεη ηηο θνηιάδεο έληαζεο θαζψο επίζεο κεγεζχλακε ηελ εηθφλα κε ππεξθσηηζκφ ησλ θνηιάδσλ έληαζεο ρξεζηκνπνηψληαο ηε ζπλάξηεζε imcomplement απφ ηελ εξγαιεηνζήθε ηνπ Mat lab παίξλνληαο ην παξαθάησ απνηέιεζκα : 55

56 Βειηησκέλε εηθφλα Μεηά απ απηφ ην πξνηεηλφκελν software εληνπίδεη φιεο ηηο θνηιάδεο έληαζεο πνπ είλαη βαζχηεξεο απφ έλα θαηψθιη κε ηελ εληνιή imextendedmin. Ζ έμνδνο ηεο ζπλάξηεζεο απηήο είλαη κηα δηςήθηα εηθφλα. ηε ζπγθεθξηκέλε εληνιή ζεκαληηθφηεξε είλαη ε ζέζε ησλ θνηιάδσλ παξά ην κέγεζνο ηνπο. ηε ζπλέρεηα ε εληνιή imimprosemin ηξνπνπνηεί ηελ εηθφλα έηζη ψζηε λα πεξηιακβάλεη κφλν ηηο θνηιάδεο εθείλεο πνπ εληνπίζηεθαλ κε ηελ εληνιή imextendedmin. Ζ ζπλάξηεζε mprosemin αιιάδεη επίζεο ηηο ηηκέο ησλ εηθνλνζηνηρεησλ ηεο θνηιάδαο ζε κεδέλ (ε βαζχηεξε πηζαλή θνηιάδα γηα εηθφλεο unit 8). Όιεο νη πεξηνρέο πνπ πεξηιακβάλνπλ έλα ππνρξεσηηθφ ειάρηζην εληνπίδνληαη απφ ην κεηαζρεκαηηζκφ Watershed φπσο θαίλεηαη θαη ζηηο δπν εηθφλεο πνπ αθνινπζνχλ. 56

57 ην βήκα 7 εθαξκφδεηαη ν κεηαζρεκαηηζκφο Watershed έηζη ψζηε λα επηηεπρζεί ε θαηάηκεζε ηεο εηθφλαο κε ηα ππνρξεσηηθά ειάρηζηα φπσο θαίλεηαη απφ ηε ζρέζε πνπ αθνινπζεί : War= watershed(iimpose) (5) Ζ ζπλάξηεζε watershed ηεο ζρέζεο (5) επηζηξέθεη ηνλ πίλαθα ηεο εηθφλαο ν νπνίνο πεξηέρεη κε αξλεηηθά λνχκεξν ηα νπνία αληηζηνηρνχλ ζηηο πεξηνρέο watershed. Σα εηθνλνζηνηρεία πνπ δελ εκπίπηνπλ ζε θακία πεξηνρή watershed αληηζηνηρνχλ ζε ηηκή εηθνλνζηνηρείνπ ίζε κε ην κεδέλ. Έλαο θαιφο ηξφπνο γηα λα απεηθνλίζνπκε ηνλ πίλαθα ηεο εηθφλαο είλαη λα κεηαηξέςνπκε ηελ εηθφλα ζε έγρξσκε (RGB) ρξεζηκνπνηψληαο ηε ζπλάξηεζε label2rgb. ηελ έγρξσκε εθδνρή ηεο εηθφλαο θάζε labeled πεξηνρή αλαπαξίζηαηαη κε δηαθνξεηηθφ ρξψκα ελψ ηα εηθνλνζηνηρεία πνπ ρσξίδνπλ ηηο δηαθνξεηηθέο πεξηνρέο αλαπαξίζηαληαη κε ιεπθφ φπσο θαίλεηαη παξαθάησ : 57

58 Εικόνα πος καηαημήθηκε με ηο μεηαζσημαηιζμό Watershed 58

59 4.4 Σειηθά ζπκπεξάζκαηα Απφ ηα ζπγθξηηηθά ηεζη ηα απνηειέζκαηα ησλ νπνίσλ θαίλνληαη ζηνλ πίλαθα βιέπνπκε ην ρξφλν ππνινγηζκνχ θάζε κεζφδνπ. Ζ κέζνδνο θαησθιίνπ είλαη ε γξεγνξφηεξε. αιιά ε εηθφλα πνπ καο δίλεη ε κέζνδνο ηεο θαησθιίσζεο δελ είλαη θαηαηκεκέλε ηφζν θαζαξά φζν ζηηο ππφινηπεο. ηνλ πίλαθα θαίλνληαη νη ρξφλνη ππνινγηζκνχ ησλ κεζφδσλ θαησθιίσζεο, θαηάηκεζεο κε βάζε ηηο αθκέο θαη κεηαζρεκαηηζκνχ Watershed αληίζηνηρα. Ζ θαηάηκεζε κε κεηαζρεκαηηζκφ Watershed ε κε βάζε ηηο αθκέο είλαη πεξηζζφηεξν ρξνλνβφξεο απ φηη απηή ηνπ θαησθιίνπ ε εηθφλα φκσο πνπ δίλνπλ ζηελ έμνδν είλαη θαιχηεξε. αθφκε κε ηε κέζνδν ηνπ θαησθιίνπ κπνξνχκε λα θαηαηκήζνπκε κφλν εηθφλεο ηνπ επίπεδνπ ηνπ γθξη. Δίλαη ε απινχζηεξε αιιά δελ θαηάηκεζε θαζαξά ηηο εηθφλεο θαη κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί ζε πεξηπηψζεηο φπνπ ζέινπκε λα θαηαηκήζνπκε ηα αληηθείκελα απφ ην θφλην ηεο εηθφλαο. Ζ θαηάηκεζε κε βάζε ηηο αθκέο απνηειεί κηα απφ ηηο πξψηεο κεζφδνπο πνπ ρξεζηκνπνηήζεθαλ αιιά παξφια απηά παξακέλεη πνιχ ζεκαληηθή. Οη θαηαηκήζεηο κε βάζε ηηο αθκέο βαζίδνληαη ζηηο αθκέο πνπ βξίζθνληαη ζηελ εηθφλα απφ ηνπο αληρλεπηέο αθκψλ απηέο νη αθκέο εληνπίδνπλ πεξηνρέο αζπλέρεηαο ηεο εηθφλαο ζην επίπεδν ηνπ γθξη. 59

60 4.5 Σερληθέο FOURIER γηα ηαηξηθή επεμεξγαζία εηθόλαο θαη ελίζρπζε αληίζεζεο θάζεο Σν ζεψξεκα Fourier νξίδεη πσο κηα ηπραία ζπλάξηεζε κε ρσξηθή πεξίνδν ι κπνξεί λα αλαιπζεί ζε άζξνηζκα αξκνληθψλ ζπλαξηήζεσλ ην κήθνο θχκαηνο ησλ νπνίσλ είλαη αθέξαηα ππνπνιιαπιάζηα ηνπ ι ( πρ ι, ι/2,ι/3 ) Απ ηε ζηηγκή πνπ ην ι ζεσξείηαη ρσξηθή πεξίνδνο ην 1/ι θαιείηαη ρσξηθή ζπρλφηεηα. Δίλαη γλσζηφ φηη ην καθξηλφ πεδίν ε πξφηππν πεξίζιαζεο Fraunhofer κηαο ζπλάληεζεο παξαζχξνπ είλαη φκνηα κε ην κεηαζρεκαηηζκφ Fourier ηεο. Ζ θαηαλνκή ηνπ καθξηλνχ πεδίνπ δελ είλαη ηίπνηε άιιν απφ ην ρσξηθφ θάζκα ζπρλνηήησλ ηεο θαηαλνκήο ηνπ πεδίνπ θαηά κήθνο ηνπ παξαζχξνπ. Αλ έλαο θαθφο ηνπνζεηεζεί κεηά ην αληηθείκελν ζα κηθξχλεη Ο OFT είλαη έλα ηζρπξφ εξγαιείν επξέσο δηαδεδνκέλν γηα ην ρεηξηζκφ νπηηθψλ δεδνκέλσλ. Με ηε δηαζεζηκφηεηα ησλ ζπκθαζηθψλ πεγψλ ν OFT κπνξεί λα εθαξκνζηεί ζε έλα επξχ πεδίν κε κνλαδηθά γλσξίζκαηα παξάιιειεο επεμεξγαζίαο ζηελ ηαρχηεηα ηνπ θσηφο. Οη εθαξκνγέο ηεο OFT ζηελ ηαηξηθή θαη ζηε βηνινγία είλαη πνιχ αλαπηπγκέλεο θαη γηα ην ιφγν απηφ κηα κεγάιεο έθηαζεο αλαζθφπεζε ηεο OFT γηα ηαηξηθή απεηθφληζε δε ζα καο απαζρνιήζεη. Δκείο επηθεληξσλφκαζηε ζε εθαξκνγέο πνπ έρνπλ λα θάλνπλ κε ηελ επεμεξγαζία ηαηξηθψλ εηθφλσλ θαη ζπγθεθξηκέλα αλαινγηθέο. Ζ επεμεξγαζία ησλ ρσξηθψλ ζπληεηαγκέλσλ δπζδηάζηαησλ εηθφλσλ κε ηε ρξήζε OFT έρεη κειεηεζεί θαιά γηα εθαξκνγέο φπσο ν ηνληζκφο αθκψλ,ζπζρέηηζε εηθφλσλ θαη αλαγλψξηζε ραξαθηήξσλ. Ζ θεληξηθή ηδέα ηεο νπηηθήο πξνζέγγηζεο Fourier θαίλεηαη ζην παξαθάησ ζρήκα: Μηα θαιά εζηηαζκέλε δέζκε laser πξνζπίπηεη ζην αληηθείκελν θαη ην θσο πνπ πεξηέρεη ηελ πιεξνθνξία ηνπ αληηθεηκέλνπ ( πιάηνο θάζε) κεηαζρεκαηίδεηαη θαηά Fourier κε έλα ζπγθεληξσηηθφ θαθφ ηαπηίδνληαο δηαθνξεηηθέο ρσξηθέο ζπρλφηεηεο κε δηαθνξεηηθέο πεξηνρέο ζην πίζσ κέξνο ηνπ εζηηαθνχ επίπεδνπ ην θάζκα Fourier νη ρακειέο ρσξηθέο ζπρλφηεηεο εκθαλίδνληαη ζην θέληξν κε κεγάιε έληαζε ελψ νη πςειέο ρσξηθέο ζπρλφηεηεο παξνπζηάδνληαη ζηα άθξα κε κηθξή έληαζε.πνιιέο ηερληθέο επεμεξγαζίαο φπσο ρακειψλ 60

61 ζπρλνηήησλ, δσλνδηαβαηή, πςειψλ ζπρλνηήησλ θαη κεηαηφπηζεο θάζεο εθαξκφδνληαη ζην επίπεδα Fourier γηα ηελ επεμεξγαζία δηαθνξεηηθψλ ρσξηθψλ ζπρλνηήησλ γηα πνηθίιεο εθαξκνγέο. Έλαο αληίζηξνθνο κεηαζρεκαηηζκφο Fourier κε δηαθνξεηηθφ θαθφ ρξεζηκνπνηείηαη ζηηο επεμεξγαζκέλεο ρσξηθέο ζπρλφηεηεο ηεο εηθφλαο ζηε CCD θάκεξα έηζη ψζηε λα απνζπαζηνχλ ηα επηζπκεηά ηεο ζηνηρεία. Ζ επεμεξγαζία κε νπηηθφ κεηαζρεκαηηζκφ Fourier είλαη ηδαληθή γηα ηνλ ηνληζκφ ησλ πεξηνρψλ ηφζν γηα αληηθείκελα θάζεο φζν θαη πιάηνπο. ηελ πεξίπησζε ηνπ πιάηνπο εθαξκφδεηαη έλα ρσξηθφ θίιηξν ζην επίπεδν Fourier ελψ γηα ηε θάζε ρξεζηκνπνηείηαη έλα θίιηξν θάζεο κεηά ηε δηάθνξα θάζεο αλάκεζα ζηηο πςειέο θαη ρακειέο ρσξηθέο ζπρλφηεηεο. Όζνλ αθνξά ηελ εθαξκνγή ηνπ OFT ζηελ ηαηξηθή ε νπηηθή πξνζέγγηζε Fourier κπνξεί λα εθαξκνζηεί θαη ζε εηθφλεο καζηνγξαθίαο. Ζ επεμεξγαζία καζηνγξαθηψλ κε ηερληθή Fourier εληζρχνληαο ηα επηζπκεηά ραξαθηεξηζηηθά ελδηαθέξνληνο ηνπ αθηηλνιφγνπ ζα βνεζήζεη απνηειεζκαηηθά ζηελ πξψηκε αλίρλεπζε ηνπ θαξθίλνπ ηνπ ζηήζνπο. Οη αλσκαιίεο πνπ αληρλεχνληαη ζηε καζηνγξαθία ηαμηλνκνχληαη σο φγθνη, θαθψζεηο θαη κηθξναζβεζηψζεηο. Υαξαθηεξηζηηθά φπσο νη κηθξναζβεζηψζεηο είλαη ζπλήζσο ζακκέλεο ζην θφλην ησλ καιαθψλ κνξίσλ ηνπ ζηήζνπο ζε κηα καζηνγξαθία κε ζπλέπεηα ηε κηθξή αληίζεζε αλάκεζα ζ απηά ηα βαζηθά γλσξίζκαηα θαη ην θφλην. Δπηπξνζζέησο ε ππθλφηεηα ηνπ ζηήζνπο κπνξεί λα θάλεη πεξηζζφηεξν δχζθνιε ηελ αλίρλεπζε απηψλ ησλ κηθξναζβεζηψζεσλ ζηε καζηνγξαθία. Γη απηφ θαη ε αλάιπζε εηθφλσλ καζηνγξαθίαο είλαη κηα πξφθιεζε ηφζν γηα ηνπο αθηηλνιφγνπο φζν θαη ηνπο εξεπλεηέο πνπ αζρνινχληαη κε ηελ πξνζέγγηζε εηθφλαο. Απαηηείηαη επηινγή θαηάιιεισλ ηερληθψλ πξνζέγγηζεο ζηελ αλάγλσζε καζηνγξαθηψλ γηα ηελ επίηεπμε θαιχηεξεο επαηζζεζίαο θαη εηδηθφηεηαο ηεο θιηληθήο δηάγλσζεο ηνπ θαξθίλνπ. Οη κηθξναζβεζηψζεηο ζηε καζηνγξαθία αληηζηνηρνχλ ζε πςειέο ρσξηθέο ζπρλφηεηεο ζην θάζκα Fourier, ιφγσ ηνπ κηθξνχ ηνπο κεγέζνπο θαη ηε δηάδνζή ηνπο ζηε θχζε, ελψ παξαηεξνχληαη ζηηο αθκέο κηθξήο έληαζεο θαη κπνξνχλ εχθνια λα δηαρσξηζηνχλ ζην επίπεδν Fourier απφ ηηο ρακειέο ρσξηθέο ζπρλφηεηεο ιφγσ ηεο ππθλφηεηαο ησλ καιαθψλ κνξίσλ. Όηαλ νη αλεπηζχκεηεο ρακειέο ζπρλφηαηεο απνθφπηνληαη ε επεμεξγαζκέλε εηθφλα πεξηέρεη κφλν ζπληζηψζεο πςειήο ρσξηθήο ζπρλφηεηαο γη απηφ θαη νη κηθξναζβεζηψζεηο είλαη νξαηέο κε γπκλφ κάηη. Ζ εηθφλα 2 παξνπζηάδεη ζρεκαηηθά ηε ζπκβαηηθή δηάηαμε 4f γηα πξνζέγγηζε εηθφλαο κε ρσξηθά θίιηξα. Μηα δίνδνο αληιεκέλσλ ζηεξεάο θαηάζηαζεο πηηξην- αινπκηλίνπ γξαλίηε ( Nd: YAG ) κε κήθνο θχκαηνο 532 nm θαη ηζρχ εμφδνπ 10 mw εθπέκπεη κηα νκνηφκνξθε αθηηλνβνιία ζην ρψξν. Σν θσο πνπ δηαδίδεηαη κέζσ ηνπ αληηθεηκέλνπ ζπγθεληξψλεηαη απφ θαθνχο Fourier.ην επίπεδν Fourier ρξεζηκνπνηνχληαη πνιιά ρσξηθά θίιηξα γηα ηελ απνθνπή ησλ αλεπηζχκεησλ ζπληζησζψλ. Με αληίζεην κεηαζρεκαηηζκφ Fourier νη θηιηξαξηζκέλεο ζπληζηψζεο ζπρλφηεηαο ζην επίπεδν Fourier απεηθνλίδνληαη ζε κηα CCD θάκεξα. 61

62 Εικόνα 2 : επεξεπγαζία εικόναρ με συπικά θίληπα CL εζηίαζη θακού L θακοί Fourier NDF : θίληπο οςδέηεπηρ πςκνόηηηαρ. Γηα επίδεημε δεκηνπξγήζακε αξθεηά ρσξηθά θίιηξα γηα λα παξαζηήζνπκε επηιεθηηθά δηαθνξεηηθά θάζκαηα ρσξηθψλ ζπρλνηήησλ ηνπ δηςήθηνπ ππφ δνθηκή αληηθείκελνπ «Δ». Ζ εηθφλα 3a δείρλεη ηα ρσξηθά θίιηξα πνπ ρξεζηκνπνηήζεθαλ ελψ ζηελ εηθφλα 3b βιέπνπκε ηηο επεμεξγαζκέλνο εηθφλεο. Υξεζηκνπνηψληαο ηα θίιηξα 1 θαη 2 ν ηνληζκφο άθκσλ ( edge enhancement ) επηηπγράλεηαη κε απνθνπή ησλ ζπληζησζψλ ρακειήο ρσξηθήο ζπρλφηεηαο. Γπν πνιχ ιεπηά λήκαηα ηνπνζεηεζήθαλ ζθφπηκα ζηελ πάλσ αξηζηεξή γσλία ηεο απζεληηθήο εηθφλαο θαη ππνδεηθλχνληαη κε βέιε ζηελ εηθφλα 3b. Δίλαη δχζθνια νξαηά ζηελ απζεληηθή εηθφλα αιιά θαίλνληαη θαζαξά ζηηο επεμεξγαζκέλεο κε ηα θίιηξα 1 θαη 2. Απφ ηελ άιιε κεξηά ην θίιηξν 3 απνθφπηεη ηηο ζπληζηψζεο πςειήο ζπρλφηεηαο γη απηφ θαη ε επεμεξγαζκέλε εηθφλα γίλεηαη πην απαιή ( ρσξίο αηρκεξέο αθκέο ). ηελ πεξίπησζε απηή ηα λήκαηα γίλνληαη πεξηζζφηεξν ζνιά θαζψο αληαπνθξίλνληαη ζηηο πςειέο ρσξηθέο ζπρλφηεηεο. 62

63 Εικόνα 3 : a) συπικά θίληπα για ηην επεξεπγαζία εικόναρ. Tα 1 και 2 είναι high pass ενώ ηο 3 είναι Low pass. b) συπικό θιληπάπιζμα ηηρ διτήθιαρ εικόναρ «Ε» με ηη σπήζη ηυν ζςγκεκπιμένυν θίληπυν. Ζ κέζνδνο εθαξκφζηεθε γηα ηε ζπζηεκαηηθή έξεπλα ησλ εηθφλσλ καζηνγξαθίαο. ηελ εηθφλα 4 θαίλνληαη ηα απνηειέζκαηα ηεο επεμεξγαζίαο κηαο καζηνγξαθίαο κε ην θίιηξν 1 ηεο εηθφλαο 3a. Ζ πεξηνρή ησλ αλψκαισλ παζνινγηθψλ αιιαγψλ είλαη ζακκέλε ζην θφλην ηνπ ππθλνχ ηζηνχ ηνπ ζηήζνπο φπσο θαίλεηαη ζηελ εηθφλα 4a. Ζ εηθφλα 4b είλαη ε επεμεξγαζκέλε εηθφλα πνπ πήξακε απφ ηελ CCD θάκεξα θαη πεξηέρεη κηθξναζβεζηψζεηο πνπ αληηζηνηρνχλ ζηελ πςειή ρσξηθή κπάληα ζπρλνηήησλ κεηά ηελ εμάιεηςε ηνπ πεξηβάιινληνο ιεπηνχ ηζηνχ ηνπ ζηήζνπο πνπ αληηζηνηρεί ζηηο ρακειέο ρσξηθέο ζπρλφηεηεο Εικόνα 4 : Επεξεπγαζία ηηρ μαζηογπαθίαρ με συπικά θίληπα a) η απσική μαζηογπαθία όπος ηα ζηοισεία πος μαρ ενδιαθέποςν είναι θαμμένα ζηο θόνηο ηο μαλακού ιζηού ηος ζηήθοςρ. b) θιληπαπιζμένη εικόνα πος πεπιέσει μόνο ηιρ επιθςμηηέρ πεπιοσέρ. 63

64 Παξφια απηά ππάξρνπλ κεξηθά κεηνλεθηήκαηα κε ηελ απιή ηερληθή ρσξηθνχ θηιηξαξίζκαηνο.. θάζε θνξά πνπ εζηηάδνπκε ζε δηαθνξεηηθά κέξε ηεο καζηνγξαθίαο κεηαβάιιεηαη θαη ην ρσξηθφ θάζκα ζπρλνηήησλ ηνπ επίπεδνπ Fourier ζα ιφγσ ησλ αιιαγψλ έληαζεο θαη ηεο αιιαγήο ηεο εμεηαδφκελεο πεξηνρήο ηεο καζηνγξαθίαο. Έηζη πξέπεη θάζε θνξά λα θαζνξίδεηαη αλάινγα ην κέγεζνο ηνπ ρσξηθνχ θίιηξνπ.θαζψο επίζεο πξέπεη λα ηνπνζεηείηαη κε αθξίβεηα ζην πεδίν Fourier. Γη απηφ θαη δελ είλαη κηα δηαδηθαζία ζε πξαγκαηηθφ ρξφλν θαζψο ην θίιηξν δελ είλαη εληειψο νπηηθά θαη ζπλερφκελα ειέγμηκν. Γηα λα μεπεξαζηνχλ απηέο νη δπζθνιίεο νη εξεπλεηέο αλέπηπμαλ αξθεηέο ηερληθέο κε γξακκηθνχ θηιηξαξίζκαηνο γηα απηνπξνζαξκνδφκελν θαη ζε πξαγκαηηθέ ρξφλν ππνινγηζκφ. Οξγαληθά θαη βηνινγηθά κφξηα, θσηνδηαζιαζηηθά πνιπκεξή θαη πγξνί θξχζηαιινη ρξεζηκνπνηνχληαη ζαλ κε γξακκηθφ κέζν. Οη Kato θαη Goodman πξαγκαηνπνίεζαλ ινγαξηζκηθφ θηιηξάξηζκα ηνπνζεηψληαο κηα κεζνηνληθή νζφλε ζην επίπεδν εηζφδνπ ελφο ζχκθσλνπ νπηηθνχ ζπζηήκαηνο. Σν θάζκα Fourier πξνζεγγίζηεθε κε έλα θαηάιιειν ρσξηθφ θίιηξν φπνπ έρνπκε εθαξκφζεη αληίζηξνθν κεηαζρεκαηηζκφ Fourier.. Ζ εηθφλα πνπ πξνθχπηεη απφ ηελ πξνζέγγηζε καο δείρλεη ηελ επηζπκεηή κε γξακκηθή ζπλάξηεζε ηεο πξαγκαηηθήο έληαζεο. Πην πξφζθαηα ν Bapkina et al ρξεζηκνπνίεζε έλαλ νπηηθφ-αθνπζηηθφ δηακνξθσηή ζην θάζκα Fourier γηα λα θάλεη θηιηξάξηζκα ρσξηθήο ζπρλφηεηαο φπνπ ην αθνπζηηθφ θχκα κέζα ζηνλ παξαηειινπξηαθφ θξχζηαιιν ζρεκαηίδεη έλα δηθηπσηφ (θαθαζσηφ) πξφηππν. Όηαλ ε πξνζπίπηνπζα νπηηθή αθηηλνβνιία αιιειεπηδξά κε ην θαθαζσηφ δηαζιάηαη ζε θσο κεδεληθήο θαη πξψηεο ηάμεο. Μεηαβάιινληαο ηελ νδεγφ ζπρλφηεηα παξαηεξείηαη ην θαηλφκελν ηνληζκνχ ησλ άθκσλ ηεο αθηίλαο πνπ δηαζιάηαη ζε πξαγκαηηθφ ρξφλν. Απφ ηελ άιιε πιεπξά πξνηείλνληαη πβξηδηθέο ηερληθέο πξνζέγγηζεο πνπ αλαπηχζζνληαη ζηε ζρεηηθή βηβιηνγξαθία φπνπ ε πιεξνθνξία κεηαζρεκαηίδεηαη θαηά Fourier κε κηα πεγή laser θαη ρσξηθά θίιηξα ( παξαγφκελα ςεθηαθά ζηνλ ππνινγηζηή ) εκθαλίδνληαη ζην ρσξηθφ δηακνξθσηή θσηφο (SLM) πνπ είλαη ηνπνζεηεκέλνο ζην επίπεδν εζηίαζεο γηα πξνζέγγηζε ζε πξαγκαηηθφ ρξφλν. Ο SLM κπνξεί λα είλαη br θηικ, νπηηθά ε ειεθηξηθά δξνκνινγεκέλνο. Μηα ηέηνηα πβξηδηθή ηερληθή ρξεζηκνπνηήζεθε πξφζθαηα θαη γηα απεηθφληζε κε αιιεινπρία αληίζεζεο θάζεο δσληαλψλ βηνινγηθψλ δεηγκάησλ. 64

65 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 5: ΣΑΣΗΣΗΚΖ ΑΝΑΛΤΖ-Ζ ΚΑΜΠΤΛΖ ROC θαη JAFROC ΣΖ ΓΗΑΓΝΧΣΗΚΖ ΔΡΔΤΝΑ 5.1 Κακπύιε ROC Ζ θιηληθή ρξεζηκφηεηα κηαο δηαγλσζηηθήο δνθηκαζίαο(εξγαζηεξηαθφ απνηέιεζκα ή θιηληθφ εχξεκα) πξνζδηνξίδεηαη θαηά θχξην ιφγν απφ ηε δηαθξηηηθή ηεο ηθαλφηεηα, δειαδή απφ ηελ αθξίβεηα κε ηελ νπνία δηαθξίλεη αξξψζηνπο κε ή ρσξίο ην ππφ δηεξεχλεζε λφζεκα, γηα ην νπνίν απηή επηηειείηαη. Οη ζπρλφηεξα ρξεζηκνπνηνχκελεο θαη αλαθεξφκελεο ζπληζηψζεο ηεο δηαγλσζηηθήο πνηφηεηαο κηαο δνθηκαζίαο, πνπ θαζνξίδνπλ ηε δηαθξηηηθή ηεο ηθαλφηεηα, είλαη ην πνζνζηφ ησλ αιεζψο ζεηηθψλ απνηειεζκάησλ (true positive rate) ή ε λνζνινγηθή επαηζζεζία ηεο δνθηκαζίαο (sensitivity) θαη ην πνζνζηφ ησλ αιεζψο αξλεηηθψλ απνηειεζκάησλ (true negative rate) ή ε λνζνινγηθή εηδηθφηεηα ηεο δνθηκαζίαο. Σα πνζνζηά απηά, θαζψο θαη ηα ζπκπιεξσκαηηθά ηνπο(πνζνζηφ ςεπδψο αξλεηηθψλ θαη πνζνζηφ ςεπδψο ζεηηθψλ απνηειεζκάησλ, αληίζηνηρα) νλνκάδνληαη πηζαλνθάλεηεο (likelihood) ή αιιηψο ιεηηνπξγηθά ραξαθηεξηζηηθά(operating characteristics) ηεο δηαγλσζηηθήο δνθηκαζίαο. Με ηε βνήζεηα ηεο θακπχιεο ROC είλαη δπλαηή ε εθηίκεζε ηεο δηαθξηηηθήο ηθαλφηεηαο κηαο δνθηκαζίαο,ε ζχγθξηζε ηεο δηαθξηηηθήο ηθαλφηεηαο δχν ή πεξηζζνηέξσλ δνθηκαζηψλ γηα ηε δηάγλσζε ηνπ ίδηνπ λνζήκαηνο θαη ε επηινγή ηνπ βέιηηζηνπ δηαρσξηζηηθνχ νξίνπ (ΓΟ) κηαο δνθηκαζίαο. Ζ θακπχιε ROC εθθξάδεη ηε ζρέζε ηνπ πνζνζηνχ ησλ αιεζψο ζεηηθψλ (%ΑΘ) θαη ςεπδψο ζεηηθψλ (%ΦΘ=1-%ΑΑ) απνηειεζκάησλ ηεο δηαγλσζηηθήο δνθηκαζίαο θαζψο κεηαβάιιεηαη πξννδεπηηθά πξνο κηα θαηεχζπλζε ην δηαρσξηζηηθφ φξην. Ζ ζέζε θάζε ζεκείνπ ηεο «εκπεηξηθήο» θακπχιεο ROC πξνζδηνξίδεηαη απφ έλα νξηζκέλν %ΑΘ θαη %ΦΘ απνηειεζκάησλ ηεο δηαδηθαζίαο, πνπ αληηζηνηρεί ζε ζπγθεθξηκέλν δηαρσξηζηηθφ φξην. Ζ θακπχιε απηή εγγξάθεηαη κέζα ζε έλα ηεηξάγσλν, ζηηο ηέζζεξηο γσλίεο ηνπ νπνίνπ αληηζηνηρνχλ νη αθξαίεο ηηκέο (0 θαη 1) ηνπ %ΑΘ θαη ηνπ %ΦΘ απνηειεζκάησλ, θαζψο θαη ησλ ζπκπιεξσκαηηθψλ απηψλ πνζνζηψλ(%φα θαη %ΑΑ).(εηθ.Α) 65

66 ηελ εηθφλα Α θαίλεηαη ε θακπχιε ROC κηαο ηπραίαο δηαδηθαζίαο (CPK) γηα ηε δηάγλσζε ηνπ εκθξάγκαηνο ηνπ κπνθαξδίνπ. Σα ζεκεία πάλσ ζηελ θακπχιε παξηζηνχλ ηα ηέζζεξα δηαρσξηζηηθά φξηα ζηα νπνία αληηζηνηρνχλ δηαθνξεηηθά δεχγε %ΑΘ θαη %ΦΘ απνηειεζκάησλ. Όπσο θαίλεηαη ζηελ εηθφλα Α, θαζψο ην ΓΟ (δηαρσξηζηηθφ φξην) κεηαηνπίδεηαη ζηαδηαθά πξνο ηηο «παζνινγηθέο ηηκέο» (ζεκεία ηεο θακπχιεο θάησ αξηζηεξά), ην %ΑΑ θαη ην %ΦΑ απμάλνπλ ζε βάξνο ηνπ %ΑΘ θαη ηνπ %ΦΘ απνηειεζκάησλ. Σν αληίζεην αθξηβψο ηζρχεη θαηά ηε κεηαηφπηζε ηνπ ΓΟ πξνο ηηο «θπζηνινγηθέο ηηκέο»(ζεκεία ηεο θακπχιεο πάλσ δεμηά). Καμπύλη ROC ηυν ηιμών ηηρ κπεαηινοθυζθοκινάζηρ(cpk) ζηο έμθπαγμα ηος μςοκαπδίος. Σν ζεκείν ηεο θακπχιεο ROC πνπ βξίζθεηαη πιεζηέζηεξα πξνο ηελ άλσ αξηζηεξή γσλία ηνπ ηεηξαγψλνπ(φπνπ ην %ΑΘ θαη ην %ΑΑ είλαη ίζα κε 1) παξηζηά ην ΓΟ (εδψ 80 IU/L), ε ρξεζηκνπνίεζε ηνπ νπνίνπ δίλεη ην κέγηζην άζξνηζκα αιεζψο ζεηηθψλ θαη αιεζψο αξλεηηθψλ απνηειεζκάησλ θαη επνκέλσο ην ειάρηζην άζξνηζκα ςεπδψο ζεηηθψλ θαη ςεπδψο αξλεηηθψλ απνηειεζκάησλ. Αληηζηνηρεί δειαδή ζην ΓΟ πνπ παξέρεη ηε κέγηζηε πιεξνθνξία. 5.2 Κακπύιε JAFROC Παξφιν πνπ ε κέζνδνο ραξαθηεξηζηηθήο ιεηηνπξγίαο δέθηε (ROC) είλαη ε πιένλ απνδεθηή κέζνδνο γηα ηελ αμηνιφγεζε δηαγλσζηηθψλ απεηθνληζηηθψλ ζπζηεκάησλ, έρεη κεξηθέο ζεκαληηθέο αδπλακίεο εθφζνλ πεξηνξίδεηαη ζηελ άπνςε ελφο κφλν παξαηεξεηή αλά εηθφλα.αληίζεηα ε ειεχζεξεο επηινγήο κέζνδνο ROC 66

67 ((free response)-froc) θαη ε ζπζρεηηδφκελε κε απηή κέζνδνο αλάιπζεο επηηξέπεη ζηνλ παξαηεξεηή λα εληνπίζεη πνιιαπιέο αλσκαιίεο ζε θάζε εηθφλα πνπ κειεηάηαη θαη ρξεζηκνπνηεί ηνλ εληνπηζκφ ησλ παξαηεξεζέλησλ αλσκαιηψλ γηα λα βειηηψζεη ηε ζπλνιηθή κέηξεζε.δπεηδή ε ROC κέζνδνο δελ κπνξεί λα πεξηέρεη πνιιαπιέο απαληήζεηο ή λα αμηνπνηήζεη πιεξνθνξίεο εληνπηζκνχ, ε ζηαηηζηηθή ηζρχο ηεο πάζρεη.ζ FROC αλάιπζε δελ έρεη ηχρεη αθφκα επξείαο απνδνρήο ιφγσ ηεο αβεβαηφηεηαο γηα ην αλ νη απαληήζεηο ηεο ίδηαο δηαγλσζηηθήο κειέηεο κπνξνχλ λα ζεσξεζνχλ αλεμάξηεηεο.δλ ηνχηνηο ππάξρεη θαη άιιε κηα κέζνδνο,ε jackknife FROC (JAFROC) πνπ δελ βαζίδεηαη ζηελ παξαδνρή απηήο ηεο αλεμαξηεζίαο.ζ λέα απηή κέζνδνο αλάιπζεο ζπλδπάδεη ζηνηρεία ηεο FROC θαη ηεο Dorfman Berbaum-Metz (DBM) κεζφδνπ. 5.3 Αμηνιόγεζε ησλ ηαηξηθώλ αιγνξίζκσλ επεμεξγαζίαο εηθόλαο πνπ ρξεζηκνπνηνύληαη ζηελ ςεθηαθή καζηνγξαθία-πεηξακαηηθή δηαδηθαζία Αθνινπζήζακε ηελ παξαθάησ ζπγθεθξηκέλε πεηξακαηηθή δηαδηθαζία κε ζθνπφ λα αμηνινγήζνπκε ηε ROC θαη JAFROC αλάιπζε ζε αιγνξίζκνπο επεμεξγαζίαο εηθφλαο ζηελ ςεθηαθή καζηνγξαθία.εεηήζακε απφ ηέζζεξηο αθηηλνιφγνπο λα εληνπίζνπλ θαη λα βαζκνινγήζνπλ ηνπο φγθνπο ζε θάζε εηθφλα κε θιίκαθα απν 1 έσο 5.Σα ειεχζεξεο επηινγήο (απάληεζεο) δεδνκέλα αλαιχζεθαλ κε ηε jackknife free-response receiver operating characteristic JAFROC κέζνδν θαη κε ηε receiver operating characteristic ROC κέζνδν ψζηε λα ηηο ζπγθξίλνπκε ηαηηζηηθή αλάιπζε H αξρηθή αλάιπζε απηψλ ησλ αλνηρηψλ εξσηήζεσλ πνπ πξνήιζε απφ απηή ηε κειέηε «πνιιαπινχ αλαγλψζηε-πνιιαπιψλ πεξηπηψζεσλ» (multiple reader-multiple case MRMC) ήηαλ ε JAFROC ρξεζηκνπνηψληαο ηελ έθδνζε JAFROC1_V1 κέζσ ηνπ site Πξηλ ηελ αλάιπζε θάζε ζεκάδη είρε ραξαθηεξηζηεί ζαλ πεξηνρή θάθσζεο (LL) ή πεξηνρή κε θάθσζεο(nl). Γηα θάζε ζπζηάδα (φγθνπ) επηιέγεηαη ην πην θνληηλφ ζ απηή νξζνγψλην πνπ ζπκπεξηιακβάλεη φιεο ηηο κηθξναζβεζηψζεηο. Έλα ηππηθφ πιάγην παξαιιειφγξακκν ήηαλ πεξίπνπ 3.64mm(εχξνο mm).Αλ θάπνηνο θάλεη θιηθ νπνπδήπνηε κέζα ζην παξαιιειφγξακκν ην ζεκάδη ραξαθηεξίδεηαη LL ελψ νπνπδήπνηε αιινχ NL. Σν κέγεζνο ηνπ νξζνγσλίνπ είλαη εμαξηψκελν απφ ηε ζπζηάδα. Ζ αλάιπζε ησλ δεδνκέλσλ καο πεξηιακβάλεη ηνλ πξνζδηνξηζκφ ηνπ αξηζκνχ αμίαο (figure of merit,δείθηεο αμηνιφγεζεο) θαη κία κέζνδν πνπ ειέγρεη ηε ζηαηηζηηθή αμία ησλ δηαθνξψλ ζηνπο αξηζκνχο αμίαο αλάκεζα ζε 67

68 δχν ή πεξηζζφηεξνπο αιγνξίζκνπο επεμεξγαζίαο εηθφλαο.ο JAFROC αξηζκφο αμίαο (FoM) είλαη ε πηζαλφηεηα κία θάθσζε λα έρεη εθηηκεζεί ζε πξνηεξαηφηεηα ζε ζρέζε κε φιεο ηηο θπζηνινγηθέο πεξηνρέο ζηηο θπζηνινγηθέο εηθφλεο. Ηζνδπλακεί κε ηελ κε παξακεηξηθή πεξηνρή θάησ απφ ηελ θακπχιε AFROC, φρη ηελ πεξηνρή θάησ απφ ηε ROC θακπχιε.oη αμίεο FoM κεηαηξάπεθαλ ζε <<ςεπδνκεηαβιεηέο» (pseydo-values) κέζσ ηεο δηαδηθαζίαο jackknife.σν ηεζη αμηνιφγεζεο ζηηο ςεπδνκεηαβιεηέο ρξεζηκνπνηεί κηα ANOVA δηαδηθαζία παλνκνηφηππε κ απηή πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε ζηε Dorfman, Βerbaum and Metz(DBM) κέζνδν γηα κειέηε ηεο ROC,φπσο θαίλεηαη ζην DBM MRMC 2.2 software _www.radiology.uchicago.edu/krl /KRL_ROC/software_index6.htm_. Ζ αλεμάξηεηε απηή εθαξκνγή έρεη ειεγρζεί γηα λα πηζηνπνηεζεί φηη είλαη ιεηηνπξγηθά παλνκνηφηππεο. Ζ εθαξκνγή ηεο ANOVA ζηηο ςεπδνκεηαβιεηέο jackknife-πνπ δελ είλαη αλεμάξηεηεο-ίζσο δεκηνπξγεί πξνβιήκαηα-παξφια απηά έρεη απνδεηρζεί φηη ε DBM κέζνδνο κπνξεί λα ζεσξεζεί ζαλ έλα πξαθηηθφ κνληέιν παλνκνηφηππν κε ηελ Obuchowski Rockette κέζνδν ε νπνία ρξεζηκνπνηεί AUC κεηαβιεηέο θαη φρη ςεπδνκεηαβιεηέο θαη βαζίδεηαη ζε ζεσξεηηθέο βάζεηο. Γηα ζχγθξηζε, ηα ίδηα δεδνκέλα αλαιχζεθαλ ρξεζηκνπνηψληαο DMB receiver κέζσ ραξαθηεξηζηηθήο ROC αλάιπζεο. Ζ ROC ηζνδχλακε ηηκή ζεσξείηαη φηη είλαη ε ηηκή ηνπ ζεκείνπ κε ηελ πςειφηεξε ηηκή ζηελ εηθφλα, πνπ ζα κπνξνχζε λα είλαη είηε LL είηε NL,είηε αλ δελ ππάξρεη θακία ηηκή ζεσξείηαη 0. Ζ ηξαπεδνεηδήο πεξηνρή θάησ απφ ηε ROC ρξεζηκνπνηείηαη ζαλ FoM θαη ρξεζηκνπνηείηαη DBM MRMC 2.2 ινγηζκηθφ. Αξηζκνί αμίαο, ζπλαξηήζεηο f, βαζκνί ειεπζεξίαο, p-values πηζαλφηεηεο θαη 95% δηαζηήκαηα εκπηζηνζχλεο αλαθέξνληαη θαη ζηηο δχν αλαιχζεηο ινγηζκηθνχ. Ζ παξαηεξνχκελε ηζρχο ζηε ROC αλάκεζα ζηηο δχν δηαδηθαζίεο(αιγνξίζκνπο) κπνξεί λα ππνινγηζζεί κε ηε κέζνδν ειαρίζησλ ηεηξαγψλσλ απφ ην DBM MRMC 2.2 ινγηζκηθφ. Σν κέγεζνο επίδξαζεο(ε δηαθνξά δειαδή ζην FoM) θαη ην πιήζνο ησλ ζπκκεηερφλησλ ζηελ έξεπλα είλαη γλσζηά θαη ε επηζπκεηή ηζρχο κπνξεί λα ξπζκηζηεί κέρξη πνπ ην πιήζνο ησλ δεηγκάησλ λα ηείλεη ζην 200,πνπ είλαη ην πιήζνο ηεο δηθηάο καο έξεπλαο. Απηή ηε ζηηγκή δελ θαηέρνπκε θάπνηα κέζνδν γηα ππνινγηζκφ ηεο ηζρχνο ζε κηα FROC κειέηε ή θάπνην πξφγξακκα γηα λα θάλνπκε ROC αλάιπζε ηζρχνο ζε πνιιαπιέο δηαδηθαζίεο. 68

69 5.4 Aπνηειέζκαηα Σα ζπλνιηθά απνηειέζκαηα ηεο ROC θαη JAFROC αλάιπζεο ζπλνςίδνληαη ζην Table I ζηελ νπνία αλαγξάθνληαη νη ζπλαξηήζεηο f,νη βαζκνί ειεπζεξίαο(αξηζκεηήο/παξνλνκαζηήο) θαη νη p-values.mία p-value κε ηηκή κηθξφηεξε απφ 0.05 ζεκαίλεη φηη ε δηαθνξά ζηα FoMs κεηαμχ ηνπιάρηζηνλ 2 αιγνξίζκσλ είλαη αμηνζεκείσηε. Ζ JAFROC έρεη ηηκή F=8.51 p< ελψ ε ROC γηα ηα ίδηα δεδνκέλα F=3.47, p= kαη νη δχν,roc θαη JAFROC ππέδεημαλ φηη ηνπιάρηζηνλ δχν δεπγάξηα δηαδηθαζηψλ ήηαλ δηαθνξεηηθά κεηαμχ ηνπο, αιιά ε JAFROC ππέδεημε φηη ε δηαθνξνπνίεζε είλαη αθφκα κεγαιχηεξε. Ο Table II αλαγξάθεη ηα FoMs ηεο ROC θαη JAFROC γηα θάζε αιγφξηζκν παξαηίζεληαη ε ηηκέο γηα θάζε ζπκκεηέρνληα θαη ε κέζε ηηκή γηα φινπο ηνπο ζπκκεηέρνληεο ζηελ ηειεπηαία γξακκή. To Siemens OPVIEW1 (modality 5) είρε ζηε ROC θαη JAFROC ηνπο ρακειφηεξνπο αξηζκνχο αμίαο θαη ην Siemens OPVIEW2 είρε ηνπο κεγαιχηεξνπο. Ο Table III αλαγξάθεη ηηο δηαθνξέο ζηνπο αξηζκνχο αμίαο αλάκεζα ζε φια ηα δεχγε δηαδηθαζηψλ θαη ηα 95% δηαζηήκαηα εκπηζηνζχλεο γηα απηέο ηηο δηαθνξέο. Αλ ην δηάζηεκα εκπηζηνζχλεο δελ πεξηθιείεη ην 0,ηφηε ε αληίζηνηρε δηαθνξά είλαη ζηαηηζηηθά αμηνζεκείσηε θαη απηά είλαη πνπ είλαη ζεκεησκέλα κε *.Οη απαηηνχκελεο δηνξζψζεηο γηα πνιιαπιέο ζπγθξίζεηο ππνινγίδνληαη απηφκαηα απφ ην ANOVA. 69

70 Ζ εηθφλα 4 δείρλεη ηηο θακπχιεο FROC φισλ ησλ ζπκκεηερφλησλ(κε ηνλ ζπκκεηέρνληα 1 λα είλαη ν ηειεπηαίνο πνπ είδε ηηο καζηνγξαθίεο) γηα ην OPVIEW1 θαη ην OPVIEW2,νη δχν αιγφξηζκνη κε ηελ κεγαιχηεξε δηαθνξά FoM.Δκθαλίδνληαη θαη ηα θαηά 95% δηαζηήκαηα εκπηζηνζχλεο ππνινγηζκέλα κέζσ bootstrapping(2000 bootstraps).h εηθφλα 5 δείρλεη ηηο αληίζηνηρεο θακπχιεο γηα Agfa Musica1θαη Sectra Mamea AB Sigmoid πνπ είραλ ηε κηθξφηεξε δηαθνξά FoM. Καη ζηηο δχν εηθφλεο νη θακπχιεο είλαη ζαθψο επδηάθξηηεο. Ζ ππνινγηζκέλε ηζρχο ζηελ ROC αλάιπζε ζηηο δηαδηθαζίεο 4 θαη 5 πνπ είραλ ηε κεγαιχηεξε δηαθνξά FoM, ήηαλ 71%. 70

71 71 ΝLF

72 NLF Γηα δηθηά καο γλψζε, απηή ε κειέηε αληηπξνζσπεχεη ηελ πξψηε μεθάζαξε απφδεημε φηη αιγφξηζκνη επεμεξγαζίαο εηθφλαο εξγαζηεξηαθά θαηαζθεπαζκέλνη, φηαλ ρξεζηκνπνηνχληαη ζε πιήξεο ςεθηαθφ πεξηβάιινλ αληαπνθξίλνληαη πνηθηινηξφπσο. Ζ κειέηε πξαγκαηνπνηήζεθε θιηληθά κε κε έληππεο(ειεθηξνληθέο κνξθέο) ξπζκίζεηο νζφλεο θαη νη αθηηλνιφγνη είραλ πιήξε πξφζβαζε ζε εξγαιεία φπσο ην επίπεδν ηνπ γθξη (window level) θαη ε κεγέζπλζε, φπσο ζπκβαίλεη θαη ζηηο θιηληθέο ζπλζήθεο. Θεσξνχκε φηη ππάξρνπλ αξθεηνί ιφγνη γηα ηνπο νπνίνπο,ζε αληίζεζε κε πξνεγνχκελεο κειέηεο καζηνγξαθηψλ, ε παξνχζα κειέηε αλίρλεπζε ζεκαληηθέο δηαθνξέο. Ο βαζηθφο ιφγνο είλαη ε ρξήζε ηεο JAFROC,πνπ έρεη απνδεηρζεί ζηηο εμνκνησηηθέο δηαηάμεηο φηη έρεη κεγαιχηεξε ζηαηηζηηθή ηζρχ απ φηη ε βέιηηζηε δπλαηή κειέηε κε ηε ROC κέζνδν γηα ηνλ ίδην αξηζκφ πεξηζηαηηθψλ θαη ζπκκεηερφλησλ (αλαγλσζηψλ) ζηελ έξεπλα. Ο ζρεηηθά κεγάινο αξηζκφο πεξηζηαηηθψλ(200) πνπ ρξεζηκνπνηήζεθαλ ζηε κειέηε καο θαη ην γεγνλφο φηη 33% ησλ πεξηζηαηηθψλ καο είραλ πνιιαπιέο θαθψζεηο επίζεο ζπληέιεζαλ ζε κεγαιχηεξε ζηαηηζηηθή ηζρχ ζε ζρέζε κε πξνεγνχκελεο κειέηεο. Μφλν δχν απφ ηηο πξνεγνχκελεο κειέηεο ήηαλ αληηθεηκεληθέο κειέηεο ηεο ROC θαη πέληε ήηαλ απηέο πνπ ρξεζηκνπνίεζαλ πνιχ κηθξφ αξηζκφ πεξηπηψζεσλ (<40).Κακία απφ ηηο δχν απηέο κειέηεο δελ ρξεζηκνπνίεζε βέιηηζηε ROC αλάιπζε πνπ λα ιακβάλεη ππφςηλ ηεο ζπζρεηηζκνχο αλάινγα κε ηνλ αλαγλψζηε θαη ζπληαίξηαζκα ησλ πεξηπηψζεσλ ησλ δεδνκέλσλ ψζηε λα κεγηζηνπνηήζεη ηε ζηαηηζηηθή ηζρχ ηεο. χκθσλα κε ην table III ηφζν ε ROC φζν θαη ε JAFROC αλαγλψξηζαλ ηα ίδηα έμη δεπγάξηα δηαδηθαζηψλ σο αμηνζεκείσηα δηαθνξεηηθά. Δθφζνλ βέβαηα ε ROC κέζνδνο είλαη δηαδεδνκέλε θαη επξέσο απνδεθηή εδψ θαη πνιιέο δεθαεηίεο, είλαη θαζεζπραζηηθφ ην γεγνλφο φηη ε λεψηεξε κέζνδνο JAFROC ζχγθιηλε κε ηε ROC ζηα ζπλνιηθά απνηειέζκαηα. Παξφια απηά ε ππφζεζε εθ ηνπ κεδελφο φηη θαη νη πέληε αιγφξηζκνη επεμεξγαζίαο εηθφλαο είραλ ηα ίδηα FoMs θαηαξξίθζεθε πνιχ πην μεθάζαξα (ρακειφηεξε ηηκή p-value) κε ηε JAFROC (p<0.0001) απ φηη κε ηε ROC (p=0.0305),θαη ηα δηαζηήκαηα εκπηζηνζχλεο ήηαλ κηθξφηεξα(θαηά έλαλ 72

73 παξάγνληα 0.68) ζηε JAFROC επηβεβαηψλνληαο ηηο πξνζδνθίεο πνπ έδηλαλ ηα ζπζηήκαηα εμνκνίσζεο φηη ε JAFROC είρε κεγαιχηεξε ζηαηηζηηθή ηζρχ απφ ηε ROC. Ζ κεγαιχηεξε δηαθνξά FoM ήηαλ αλάκεζα ζηνλ λεψηεξν OPVIEW2 θαη παιηφηεξν OPVIEW1 αιγφξηζκν. Δθφζνλ νη δχν απηνί αιγφξηζκνη είραλ ζρεδηαζζεί γηα ηελ καζηνγξαθηθή κνλάδα κε ηελ νπνία απνθηήζεθαλ νη εηθφλεο καο, ε ζχγθξηζε είλαη έγθπξε. Οη βαζηθέο δηαθνξέο αλάκεζά ηνπο είλαη ε ρξήζε πνιπβάζκηαο πξνζέγγηζεο ζην OPVIEW2,ζηελ νπνία ε εηθφλα απνδνκείηαη ζε αξθεηά επίπεδα ρσξηθήο ζπρλφηεηαο, ηα νπνία εληζρχνληαη κεκνλσκέλα θαη κεηά επαλαζπληίζεληαη γηα λα θαηαζθεπάζνπλ ηελ εηθφλα εμφδνπ. Σν OPVIEW1 εληζρχεη κφλν ηηο πςειέο ζπρλφηεηεο ζηελ εηθφλα κε ζθνπφ λα βειηηψζεη ηε ρσξηθή αλάιπζε. Κάζε αιγφξηζκνο έρεη πνιπάξηζκεο επηινγέο παξακέηξσλ θαη εθφζνλ δελ είλαη δπλαηφλ λα ηηο κειεηήζνπκε ηα απνηειέζκαηα φισλ απηψλ, ρξεζηκνπνηήζακε ηηο πξνεπηιεγκέλεο ξπζκίζεηο πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη ζηηο θιηληθέο ζπλζήθεο. Δθφζνλ νη αιγφξηζκνη επεμεξγαζίαο εηθφλαο 1-3 δελ ρξεζηκνπνηήζεθαλ κε πξσηνγελή δεδνκέλα απνθηεζέληα απφ αληρλεπηέο εμεηδηθεπκέλνπο γηα απηνχο ηνπο αιγφξηζκνπο νη ζπγθξίζεηο πνπ παξαηίζεληαη ζην Table II,κε κία κφλν εμαίξεζε, δελ ζεσξνχληαη αληηθεηκεληθνί ζαλ ππφδεημε θάπνηνπ ζπγθεθξηκέλεο ηαμηλφκεζεο. Απηνί νη αιγφξηζκνη ζπκπεξηιήθζεζαλ γηα λα απνδείμνπλ φηη ε επεμεξγαζία εηθφλαο κπνξεί λα έρεη επίδξαζε θαη φηη είλαη θαη πηζαλφ λα απνδείμεη ζηαηηζηηθέο δηαθνξέο αλάκεζά ηνπο. Παξφια απηά νη καζηνιφγνη καο βαζηζκέλνη ζηελ αίζζεζε αζθάιεηαο ηεο εηθφλαο πνπ παξαηεξνχλ ζα ηαμηλνκνχζαλ ηηο θπζηνινγηθέο εηθφλεο πνπ ηνπο δψζακε δηαθνξεηηθά απφ ηελ ηαμηλφκεζε πνπ ππνλνεί ν αξηζκφο αμίαο ηεο ROC θαη JAFROC ζην Table II.Γηα παξάδεηγκα έλα αθηηλνιφγνο κε κεγαιχηεξε εκπεηξία ζα ηηο μερψξηδε ζε ηξεηο θαηεγνξίεο: κεγάιεο ζεκαζίαο ζηηο εηθφλεο d θαη e(επεμεξγαζκέλεο κε αιγφξηζκν OPVIEW1 θαη OPVIEW2 πνπ απνδείρζεθαλ αληίζηνηρα ν θαιχηεξνο θαη ν ρεηξφηεξνο αιγφξηζκνο ζ απηή ηε κειέηε),έλα κέζν ελδηαθέξνλ γηα ηηο εηθφλεο a θαη ρακειφ ελδηαθέξνλ γηα ηηο εηθφλεο b θαη c.απηφ ππνδεηθλχεη φηη κηα γξήγνξε δηαηζζεηηθή αμηνιφγεζε κφλν θάπνησλ απφ ησλ θιηληθψλ καζηνγξαθηψλ δελ επαξθεί γηα λα αμηνινγήζεη ηελ αληρλεπζηκφηεηα ησλ θαθψζεσλ θαη φηη ίζσο απαηηείηαη έλαο κεγάινο αξηζκφο καζηνγξαθηψλ. Απηή ηε ζηηγκή δηεμάγνπκε απηή ηε κειέηε, φπνπ ε ίδηα νκάδα εηθφλσλ πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε ζην πείξακα εμεηάζζεθε θαη απφ ηνπο αθηηλνιφγνπο, ψζηε λα ειέγμνπκε ηελ βεβαηφηεηά ηνπο ζηηο εηθφλεο. Σα πξνθαηαξθηηθά απνηειέζκαηα δείρλνπλ φηη νη αθηηλνιφγνη ήηαλ πην βέβαηνη φηαλ είραλ ρξεζηκνπνηεζεί αιγφξηζκνη OPVIEW1 θαη OPVIEW2 ππνδειψλνληαο φηη απαηηείηαη κηα αληηθεηκεληθή κέζνδνο(αληί γηα κηα πξνλνκηνχρα κέζνδν) Ζ πξψηκε αλίρλεπζε ησλ θιηληθά κε αληρλεχζηκσλ θαξθίλσλ ηνπ καζηνχ βαζίδεηαη θπξίσο ζηελ αλίρλεπζε θαη ζην ραξαθηεξηζκφ ησλ κεκνλσκέλσλ εηδψλ θαθψζεσλ φπσο νη κηθξναζβεζηψζεηο, νη δπζκνξθίεο, ην κε δηεζεηηθφ πνξνγελέο θαξθίλσκα. Δίλαη ζεκαληηθφ νη κέζνδνη πξνζέγγηζεο εηθφλαο λα βειηηψλνληαη μερσξηζηά γηα θάζε έλαλ απφ απηνχο ηνπο ηχπνπο θαθψζεσλ. Ίζσο δηαθνξεηηθέο ξπζκίζεηο παξακέηξσλ λα απαηηεζνχλ γηα δηαθνξεηηθνχο ηχπνπο θαθψζεσλ, αληίζηνηρα κε ηηο δηαθνξεηηθέο ξπζκίζεηο ηνπ επηπέδνπ ηνπ γθξη ζηνλ καιαθφ ηζηφ θαη ζηα θφθθαια ζηελ ςεθηαθή ηνκνγξαθία. Παξφιν πνπ ζε απηή ηε κειέηε αζρνιεζήθακε κε ηηο κηθξναζβεζηψζεηο αθνινπζψληαο κεζφδνπο εμνκνίσζεο φπσο Per Pisano et al,νη Burgess θαη Chakraborty θαη Saunders et al, κπνξνχλ λα εθαξκνζηνχλ θαη ζε πεξηπηψζεηο φγθσλ. Δλψ δελ είλαη πξαθηηθφ λα δηεμάγνπκε FROC κειέηε ζε θάζε ζηάδην ηεο βειηηζηνπνίεζεο, κία νπηηθή βειηηζηνπνίεζε ζε κία νκάδα πεξηπηψζεσλ 73

74 ρξεζηκνπνηψληαο πηζαλφηαηα ηελ κέζνδν αλάιπζεο νπηηθήο αμηνιφγεζεο πνπ πξνηείλεη ε επξσπατθή έλσζε θαη ζηελ ζπλέρεηα κία ηειηθή κειέηε FROC πνπ ζα απνδεηθλχεη ηελ βειηίσζε, είλαη ίζσο πην ξεαιηζηηθή. Απ φζν γλσξίδνπκε ζηα ππάξρνληα πξσηφθνιια γηα πνηνηηθφ έιεγρν ησλ ςεθηαθψλ ζπζηεκάησλ καζηνγξαθίαο νη θαηαζθεπαζηέο απιά ελζαξξχλνληαη λα εμειίμνπλ ηα ηδησηηθά ηνπο ζπζηήκαηα επεμεξγαζίαο εηθφλαο ζπγθξίλνληαο ηηο καζηνγξαθίεο ηνπο κε εηθφλεο πνπ έρνπλ ιεθζεί πξνγελέζηεξα. Απηή δελ είλαη κία αληηθεηκεληθή κέζνδνο θαη ε κειέηε καο ίζσο είλαη κία ιχζε ζ απηφ. Σα νκνηψκαηα δελ είλαη θαηάιιεια γηα λα ειέγμνπλ αιγνξίζκνπο επεμεξγαζίαο εηθφλαο θαζψο δελ ππνινγίδνπλ δηάθνξεο πιεπξέο ηνπ αιγνξηζκηθνχ ζρεδηαζκνχ, φπσο ηελ αλίρλεπζε γξακκψλ ζηελ επηδεξκίδα, ηελ εμηζνξξφπεζε ηεο ηηκήο ησλ pixel γηα λα κεησζεί ην δπλακηθφ ηνπο εχξνο θαη ζπλεπψο επίηεπμε κεγαιχηεξνπ contrast νζφλεο,ε ηζηνγξακκηθή ηξνπνπνίεζε νξηζκέλσλ ραξαθηεξηζηηθψλ θιπ. Δίλαη εχθνιν λα απνθηήζνπκε εηθφλεο θπζηνινγηθψλ πεξηπηψζεσλ αιιά εθφζνλ ελδείμεηο θαξθίλνπ έρνπκε κφλν ζην 0.3%- 0.5% είλαη πνιχ δχζθνιν λα έρνπκε επαξθή αξηζκφ κε θπζηνινγηθψλ πεξηπηψζεσλ φπσο ρξεηάδεηαη ζηηο κειέηεο ROC/FROC.Απηφ ην πξφβιεκα παξαθάκπηεηαη δεκηνπξγψληαο πβξηδηθέο εηθφλεο κέζσ εμνκνησηηθψλ κεζφδσλ πνπ εηζάγνπλ ξεαιηζηηθέο κηθξναζβεζηψζεηο ζε θπζηνινγηθέο καζηνγξαθίεο.έρεη απνδεηρζεί φηη ε εμνκνίσζε πνπ ρξεζηκνπνηνχκε ζηελ κειέηε δηαηεξεί ηε κνξθνινγία ησλ κηθξναζβεζηψζεσλ. Δξγαδφκαζηε ζε κία βάζε δεδνκέλσλ κε ζπγθεθξηκέλα κνληέια αληρλεπηψλ πνπ παξέρνπλ ξεαιηζηηθέο ζπζηάδεο κηθξναζβεζηψζεσλ αληίζηνηρεο κε απηέο πνπ αληρλεχνληαη ζηηο καζηνγξαθίεο. Υξεζηκνπνηψληαο απηή ηε βάζε δεδνκέλσλ, παξάιιεια κε ηελ αλίρλεπζε, κπνξεί λα κειεηεζεί θαη ε ηθαλφηεηα ηεο κεζφδνπ επεμεξγαζίαο εηθφλαο λα αλαπαξαγάγεη ηελ κνξθνινγία ηεο θάθσζεο, πνπ είλαη ζεκαληηθφ αθνχ ε κνξθνινγία επεξεάδεη ηελ πηζαλφηεηα ηνπ θαξθίλνπ. Ζ ηξέρνπζα κειέηε έρεη νξηζκέλνπο πεξηνξηζκνχο. Σν γεγνλφο φηη φιεο νη εηθφλεο απνθηήζεθαλ κε κεραλήκαηα Siemens ζεκαίλεη φηη δελ κπνξνχκε λα θαηαιήμνπκε ζην ζπκπέξαζκα φηη αιγφξηζκνη θαηαζθεπαζκέλνη απφ άιινπο θαηαζθεπαζηέο πνπ έρνπλ βειηηζηνπνηεζεί γηα άιιεο ζπζθεπέο είλαη θαιχηεξνη ή ρεηξφηεξνη απφ άιινπο ζε απηή ηε κειέηε. Δπίζεο ν ζρεηηθά κηθξφο αξηζκφο ζπκκεηερφλησλ ήηαλ πξαθηηθά έλαο αθφκε πεξηνξηζκφο ζηελ κειέηε καο. Γελ ήηαλ θαλ φινη νη ζπκκεηέρνληεο εμνηθεησκέλνη κε φινπο ηνπο αιγνξίζκνπο, θάηη πνπ κπνξεί λα δεκηνχξγεζε θαη πξνθαηαιήςεηο.oη εθπαηδεπηηθέο ζπλαληήζεηο θαηάθεξαλ κέζσ ησλ θιηληθψλ πεξηνξηζκψλ λα κεηψζνπλ απηή ηελ πξνθαηάιεςε. Απηή ε κειέηε εμέηαδε κφλν αλίρλεπζε ζε κηθξναζβεζηψζεηο. Σν απνηέιεζκα επεμεξγαζίαο εηθφλαο ίζσο ήηαλ δηαθνξεηηθφ γηα φγθνπο θαη άιιεο θαθψζεηο καζηνγξαθηψλ.έλα κεηνλέθηεκα ηεο JAFROC είλαη φηη αθφκα δελ εκπεξηέρεη εξγαιείν εθηίκεζεο ησλ δηαζηάζεσλ ηνπ φγθνπ. Υξεζηκνπνηψληαο απζαίξεηα 200 πεξηπηψζεηο θαη 4 αλαγλψζηεο (ην κέγηζην ηεο ζεψξεζήο καο) θαηαιήμακε ζε κία ππεξεληζρπκέλε FROC κειέηε. Αθφκα θαη ρξεζηκνπνηψληαο ROC αλάιπζε ε παξαηεξνχκελε ηζρχο ήηαλ 71%, νπφηε ε πξαγκαηηθή ηζρχο ηεο JAFROC πξέπεη λα ήηαλ αθφκε πςειφηεξε. Απφ ηελ άιιε βέβαηα, είλαη πξνηηκφηεξν λα ππεξεληζρχζνπκε κία κειέηε απφ ην λα ηελ ππνβηβάζνπκε ζε ηζρχ. πκπεξάζκαηα Ζ κειέηε δείρλεη φηη ε επεμεξγαζία εηθφλαο έρεη κία ζεκαληηθή επίδξαζε ζηελ αλίρλεπζε ησλ κηθξναζβεζηψζεσλ ζηηο ςεθηαθέο καζηνγξαθίεο. Αληηθεηκεληθέο κεηξήζεηο ζαλ απηέο πνπ πεξηγξάθνληαη εδψ 74

75 ζα έπξεπε λα ρξεζηκνπνηεζνχλ θαη απφ άιινπο θαηαζθεπαζηέο γηα λα επηιεγεί ν θαιχηεξνο αιγφξηζκνο επεμεξγαζίαο εηθφλαο. 75

76 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 6: ΠΔΗΡΑΜΑΣΗΚΖ ΓΗΑΓΗΚΑΗΑ ην παξφλ θεθάιαην επεμεξγαδφκαζηε έλα κεγάιν πιήζνο καζηνγξαθηψλ θπζηνινγηθψλ θαη κε, κε δηάθνξα είδε επξεκάησλ ζε απηέο θαινήζε θαη θαθνήζε. Δμεηάδνπκε ινηπφλ ηε δπλαηφηεηα δηάθνξσλ ζπλαξηήζεσλπξνγξακκάησλ matlab λα αληρλεχζνπλ απηέο ηηο «χπνπηεο» πεξηνρέο. 6.1 Δηθόλεο πξνο επεμεξγαζία Οη καζηνγξαθίεο έρνπλ ιεθζεί απφ ηε βάζε δεδνκέλσλ ηεο Mammographic Image Analysis Society (MIAS).Ο νξγαληζκφο MIAS είλαη έλαο νξγαληζκφο νκάδσλ έξεπλαο ηνπ Ζλσκέλνπ Βαζηιείνπ κε ζηφρν ηε κειέηε ησλ καζηνγξαθηψλ θαη έρεη παξάγεη κηα βάζε δεδνκέλσλ ςεθηαθψλ καζηνγξαθηψλ. Οη καζηνγξαθίεο πνπ έρνπλ ιεθζεί απφ ην εζληθφ πξφγξακκα καζηνγξαθίαο ηνπ Ζλσκέλνπ Βαζηιείνπ έρνπλ ςεθηνπνηεζεί ζε αθκή 50micro pixel θαη θάζε pixel αληηζηνηρεί ζε κηα ιέμε 8-bit. Ζ βάζε δεδνκέλσλ πεξηιακβάλεη 322 ςεθηνπνηεκέλεο καζηνγξαθίεο θαη είλαη δηαζέζηκε ζε ηαηλία 2.3GB. Δπίζεο πεξηιακβάλεη ηα ζεκάδηα ησλ αθηηλνιφγσλ ζηα ζεκεία πηζαλψλ αλσκαιηψλ. Ζ βάζε δεδνκέλσλ κεηψζεθε ζηα 200micro pixel θαη νη εηθφλεο κεηαηξάπεθαλ ζε 1024x1024.Οη ζπγθεθξηκέλεο εηθφλεο καζηνγξαθίαο είλαη δηαζέζηκεο ζην Pilot European Image Processing Archive (PEIPA) ζην παλεπηζηήκην ηνπ Essex. Οη καζηνγξαθίεο ηαμηλνκνχληαη ζε ηξεηο βαζηθέο θαηεγνξίεο καζηψλ ιηπψδεο, ιηπψδεο αδέλαο θαη ππθλφο αδέλαο, ζε δχν θαηεγνξίεο φγθσλ : θαινήζεο θαη θαθνήζεο θαη ζε θαηεγνξίεο φγθσλ αλάινγα κε ηε κνξθή ηνπο κηθξναζβεζηψζεηο, θαινζρεκαηηζκέλεο ζηξνγγπιέο κάδεο, φγθνο ηζηνχ κε αηρκέο, αζπκκεηξία καζηψλ,αξρηηεθηνληθέο παξακνξθψζεηο θαη άιινη φρη πξνζδηνξηζκέλνη φγθνη. 6.2 Οη θώδηθεο επεμεξγαζίαο Ο θψδηθαο πνπ ρξεζηκνπνηνχκε βαζίδεηαη ζηελ αλίρλεπζε αθκψλ(edge detection).αθκή (edge) είλαη έλα 76

77 ζχλνιν απφ ζεκεία αζπλέρεηαο ηα νπνία θαζνξίδνπλ ην φξην αλάκεζα ζε δχν νκνηφκνξθεο πεξηνρέο Τπάξρνπλ ζεκεία αζπλέρεηαο ηεο θσηεηλφηεηαο ηα νπνία δελ αληηζηνηρνχλ ζε αθκέο(π.ρ. Θφξπβνο salt & pepper δεκηνπξγεί ηπραία ζεκεία αζπλέρεηαο) Σερληθέο πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη γηα ηνλ εληνπηζκφ ζεκείσλ αζπλέρεηαορξεζηκνπνηνχληαη θαη γηα ηελ αλίρλεπζε αθκψλ Ζ επηινγή ηνπ θαησθιίνπ είλαη θξίζηκε επεηδή κπνξεί λα απαιείςεη ζεκεία αλήθνπλ ζε αθκέο αζπλέρεηαο ηα νπνία δελ Δηδηθφηεξα νη θψδηθεο πνπ ζα ρξεζηκνπνηήζνπκε είλαη: Ζ Sobel κέζνδνο Ζ Sobel κέζνδνο πξαγκαηνπνηεί κηα δχν δηαζηάζεσλ κέηξεζε ηεο θιίζεο ζε κηα εηθφλα. Καηά ζπλέπεηα ηνλίδεη πεξηνρέο κε πςειή ρσξηθή ζπρλφηεηα πνπ ζπρλά αληηζηνηρεί ζηηο αθκέο. Μνηάδεη αξθεηά κε ηε κέζνδν Roberts Ζ κέζνδνο Prewitt Ζ κέζνδνο Prewitt είλαη ν θαηάιιεινο ηξφπνο λα ππνινγίζνπκε ην κέγεζνο θαη ηελ δηεχζπλζε κηαο αθκήο.παξφιν πνπ ε αλίρλεπζε δηαθνξεηηθήο θιίζεο αθκψλ απαηηεί θαηαλάισζε αξθεηνχ ρξφλνπ ζε ππνινγηζκνχο γηα λα ππνινγηζηεί ε δηεχζπλζε ησλ κεγεζψλ ζηνπο ρ θαη y άμνλεο ε πξνζαλαηνιηζκέλε αλίρλεπζε αθκψλ καο δίλεη ηνλ πξνζαλαηνιηζκφ απεπζείαο απφ ην ζηνηρείν κε ηε κεγαιχηεξε απφθξηζε. Δλψ ε κέζνδνο απηή πεξηνξίδεηαη ζε 8 βαζηθέο δηεπζχλζεηο, παξφια απηά ε πξάμε δείρλεη φηη νη πεξηζζφηεξεο κέζνδνη κέηξεζεο δηεπζχλζεσλ δελ είλαη πνιχ πεξηζζφηεξν αθξηβείο. Απηή ε κέζνδνο αλίρλεπζεο ινηπφλ πνπ βαζίδεηαη ζηελ θιίζε ππνινγίδεηαη ζε 3x3 γεηηνληθά ζεκεία γηα 8 δηεπζχλζεηο. Τπνινγίδνληαη ινηπφλ θαη νη 8 κάζθεο ζπλέιημεο θαη επηιέγεηαη κφλν κηα απφ απηέο H κέζνδνο Roberts Ζ κέζνδνο Roberts πξαγκαηνπνηεί κηα απιή, γξήγνξε ζηελ επεμεξγαζία, δχν δηαζηάζεσλ κέηξεζε ηεο θιίζεο ζε κηα εηθφλα. Καηά ζπλέπεηα ηνλίδεη πεξηνρέο κε πςειή ρσξηθή ζπρλφηεηα πνπ ζπρλά αληηζηνηρεί ζηηο αθκέο. ηελ πην ζπλήζε ηεο ρξήζε ε είζνδνο ζηνλ επεμεξγαζηή είλαη κηα αζπξφκαπξε εηθφλα,φπσο θαη ε έμνδνο. 77

78 6.2.4 Ζ Laplacian of Gaussian κέζνδνο Ζ Laplacian of Gaussian κέζνδνο εληνπίδεη αθκέο ειέγρνληαο γηα ζεκεία κεδεληζκνχ αθνχ έρεη θηιηξάξεη ηελ εηθφλα κε θίιηξν Laplace Ζ κέζνδνο Canny Δίλαη κέζνδνο αλίρλεπζεο κε ρακειή πηζαλφηεηα λα κελ αληρλεπηνχλ ζσζηέο αθκέο θαη λα αληρλεπηνχλ ιαλζαζκέλεο αθκέο Βαζίδεηαη ζηε ιεηηνπξγία εχξεζεο ησλ πεξηζζνηέξσλ δπλαηψλ άθκσλ ειαρηζηνπνηψληαο ην ξπζκφ ιαζψλ, εληνπίδνληαο αθκέο φζν ην δπλαηφλ πην θνληά ζηηο πξαγκαηηθέο. Δπίζεο ζα πξέπεη λα ππάξρεη κφλν κηα απφθξηζε γηα θάζε αθκή. 6.3 Πεηξακαηηθά απνηειέζκαηα Δπεμεξγαζηήθακε ινηπφλ φιεο ηηο δεδνκέλεο εηθφλεο κε φινπο ηνπο παξαπάλσ αιγνξίζκνπο. Δηθφλεο κηθξναζβεζηψζεσλ, θαινζρεκαηηζκέλσλ ζηξνγγπιψλ καδψλ, φγθσλ ηζηψλ κε αηρκέο, αζπκκεηξίαο καζηψλ θαη άιισλ φρη πξνζδηνξηζκέλσλ φγθσλ επεμεξγάζηεθαλ κε ηνπο αιγφξηζκνπο Sobel, Prewitts, Roberts,Canny θαη Laplacian of Gaussian. Παξαηεξνχκε ηα εμήο: Γηα εηθόλεο κε θαινζρεκαηηζκέλνπο ζηξνγγπινύο όγθνπο: *ζην 80% πεξίπνπ ησλ καζηνγξαθηψλ αληρλεχηεθε απφ ειάρηζην έσο θαη ηθαλνπνηεηηθφ βαζκφ ε αλσκαιία *ζην 60% απηψλ ηε ιχζε έδηλε ν αιγφξηζκνο Canny *ζην 40% απηψλ ν αιγφξηζκνο Laplacian of Gaussian 78

79 Παξαδείγκα1o: Δηθφλα1 F CIRC B ηελ εηθφλα 1 βιέπνπκε κηα καζηνγξαθία ηεο βάζεο δεδνκέλσλ MIAS ιηπψδνπο ηζηνχ κε θαινζρεκαηηζκέλν ζηξνγγπιφ φγθν, θαινήζε ζηηο ζπληεηαγκέλεο εηθφλαο (522,280) 79

80 Μεηά απφ επεμεξγαζία κε ηε ζπλάξηεζε Sobel: Δηθφλα

81 Μεηά απφ επεμεξγαζία κε ηε ζπλάξηεζε Prewitts: Δηθφλα

82 Μεηά απφ επεμεξγαζία κε ηε ζπλάξηεζε Roberts: Δηθφλα

83 Μεηά απφ επεμεξγαζία κε ηε ζπλάξηεζε Laplacian of Gaussian: Δηθφλα

84 Μεηά απφ επεμεξγαζία κε ηε ζπλάξηεζε Canny: Δηθφλα 1.5 Παξαηεξνχκε ινηπφλ φηη ε κφλε ζπλάξηεζε πνπ δίλεη ζθηά ζην ζεκείν θαινήζνπο φγθνπ είλαη ε Canny. 84

85 Παξάδεηγκα 2o: Δηθφλα2 F CIRC B ηελ εηθφλα 2 βιέπνπκε κηα καζηνγξαθία ηεο βάζεο δεδνκέλσλ MIAS ιηπψδνπο ηζηνχ κε θαινζρεκαηηζκέλν ζηξνγγπιφ φγθν, θαινήζε ζηηο ζπληεηαγκέλεο εηθφλαο (432,149) 85

86 Μεηά απφ επεμεξγαζία κε ηε ζπλάξηεζε Sobel: Δηθφλα2.1 86

87 Μεηά απφ επεμεξγαζία κε ηε ζπλάξηεζε Prewitts: Δηθφλα2.2 87

88 Μεηά απφ επεμεξγαζία κε ηε ζπλάξηεζε Roberts: Δηθφλα2.3 88

89 Μεηά απφ επεμεξγαζία κε ηε ζπλάξηεζε Laplacian of Gaussian: Δηθφλα2.4 89

90 Μεηά απφ επεμεξγαζία κε ηε ζπλάξηεζε Canny: Δηθφλα2.5 Παξαηεξνχκε ινηπφλ φηη ε ζπλάξηεζε πνπ δίλεη ζθηά ζην ζεκείν θαινήζνπο φγθνπ είλαη ε Laplacian of Gaussian θαη ε Canny 90

91 6.3.2 Γηα εηθόλεο αζπκκεηξίαο καζηώλ: *ζην 60% πεξίπνπ ησλ καζηνγξαθηψλ αληρλεχηεθε απφ ειάρηζην έσο θαη ηθαλνπνηεηηθφ βαζκφ ε αλσκαιία *ζην 50% απηψλ ηε ιχζε έδηλε ν αιγφξηζκνο Canny *ζην 50% απηψλ ν αιγφξηζκνο Laplacian of Gaussian Παξάδεηγκα: Δηθφλα3 F ASYM M ηελ εηθφλα 3 βιέπνπκε κηα καζηνγξαθία ηεο βάζεο δεδνκέλσλ MIAS αζπκκεηξίαο καζηψλ κε θαινζρεκαηηζκέλν ζηξνγγπιφ φγθν, θαθνήζε ζηηο ζπληεηαγκέλεο εηθφλαο (468,717). 91

92 Μεηά απφ επεμεξγαζία κε ηε ζπλάξηεζε Sobel: Δηθφλα3.1 92

93 Μεηά απφ επεμεξγαζία κε ηε ζπλάξηεζε Prewitts: Δηθφλα3.2 93

94 Μεηά απφ επεμεξγαζία κε ηε ζπλάξηεζε Roberts: Δηθφλα3.3 94

95 Μεηά απφ επεμεξγαζία κε ηε ζπλάξηεζε Laplacian of Gaussian: Δηθφλα3.4 95

96 Μεηά απφ επεμεξγαζία κε ηε ζπλάξηεζε Canny: Δηθφλα3.5 Παξαηεξνχκε ινηπφλ φηη ε ζπλάξηεζε πνπ δίλεη ζθηά ζην ζεκείν θαθνήζνπο φγθνπ είλαη ε Laplacian of Gaussian. 96

97 6.3.3 Γηα εηθόλεο όγθσλ ηζηώλ κε αηρκέο: *ζην 50%πεξίπνπ ησλ καζηνγξαθηψλ αληρλεχηεθε απφ ειάρηζην έσο θαη ηθαλνπνηεηηθφ βαζκφ ε αλσκαιία *ζην 50% απηψλ ηε ιχζε έδηλε ν αιγφξηζκνο Canny *ζην 50% απηψλ ν αιγφξηζκνο Laplacian of Gaussian Παξάδεηγκα : Δηθφλα 4 F SPIC M ηελ εηθφλα 4 βιέπνπκε κηα καζηνγξαθία ηεο βάζεο δεδνκέλσλ MIAS ιηπψδνπο ηζηνχ κε φγθν ηζηνχ κε αηρκέο θαθνήζε ζηηο ζπληεηαγκέλεο εηθφλαο (352,624) 97

98 Μεηά απφ επεμεξγαζία κε ηε ζπλάξηεζε Sobel: Δηθφλα

99 Μεηά απφ επεμεξγαζία κε ηε ζπλάξηεζε Prewitts: Δηθφλα

100 Μεηά απφ επεμεξγαζία κε ηε ζπλάξηεζε Roberts: Δηθφλα

101 Μεηά απφ επεμεξγαζία κε ηε ζπλάξηεζε Laplacian of Gaussian: Δηθφλα

102 Μεηά απφ επεμεξγαζία κε ηε ζπλάξηεζε Canny: Δηθφλα 4.5 Παξαηεξνχκε ινηπφλ φηη ε ζπλάξηεζε πνπ δίλεη ζθηά ζην ζεκείν θαθνήζνπο φγθνπ είλαη ε Canny. 102

103 6.3.4 Γηα εηθόλεο άιισλ όρη πξνζδηνξηζκέλσλ όγθσλ: *ζην 60% πεξίπνπ ησλ καζηνγξαθηψλ αληρλεχηεθε απφ ειάρηζην έσο θαη ηθαλνπνηεηηθφ βαζκφ ε αλσκαιία *ζην 70% απηψλ ηε ιχζε έδηλε ν αιγφξηζκνο Canny *ζην 30% απηψλ ν αιγφξηζκνο Laplacian of Gaussian Παξάδεηγκα : Δηθφλα 5 D MISC B ηελ εηθφλα 5 βιέπνπκε κηα καζηνγξαθία ηεο βάζεο δεδνκέλσλ MIAS ιηπψδνπο αδέλα κε φρη ζαθψο πξνζδηνξηζκέλνπ φγθνπ, θαινήζε ζηηο ζπληεηαγκέλεο εηθφλαο (546,463) 103

104 Μεηά απφ επεμεξγαζία κε ηε ζπλάξηεζε Sobel: Δηθφλα

105 Μεηά απφ επεμεξγαζία κε ηε ζπλάξηεζε Prewitts: Δηθφλα

106 Μεηά απφ επεμεξγαζία κε ηε ζπλάξηεζε Roberts: Δηθφλα

107 Μεηά απφ επεμεξγαζία κε ηε ζπλάξηεζε Laplacian of Gaussian Δηθφλα

108 Μεηά απφ επεμεξγαζία κε ηε ζπλάξηεζε Canny: Δηθφλα 5.5 Παξαηεξνχκε ινηπφλ φηη ε ζπλάξηεζε πνπ δίλεη ζθηά ζην ζεκείν θαινήζνπο φγθνπ είλαη ε Laplacian of Gaussian θαη Canny. 108

109 6.3.5 Γηα εηθόλεο κε κηθξναζβεζηώζεηο: *ζην 80% πεξίπνπ ησλ καζηνγξαθηψλ αληρλεχηεθε απφ ειάρηζην έσο θαη ηθαλνπνηεηηθφ βαζκφ ε αλσκαιία *ζην 80%απηψλ ηε ιχζε έδηλε ν αιγφξηζκνο Roberts *ζην 50% απηψλ ηε ιχζε έδηλε θαη ν αιγφξηζκνο Prewitt *ζην 60% απηψλ ηε ιχζε έδηλε θαη ν αιγφξηζκνο Sobel Παξάδεηγκα : Δηθφλα 6 D CALC B

110 ηελ εηθφλα 6 βιέπνπκε κηα καζηνγξαθία ηεο βάζεο δεδνκέλσλ MIAS κηθξναζβεζηψζεηο, θαθνήζεηο ζηηο ζπληεηαγκέλεο εηθφλαο (329,550). ππθλνχ αδελψδνπο ηζηνχ κε Μεηά απφ επεμεξγαζία κε ηε ζπλάξηεζε Sobel: Δηθφλα