Veronika Kováčová
Objemové dáta
Metódy záznamu objemových dát
- Zariadenia sú neprenosné
- Dostupnosť viazaná na lekárske
a technické pracoviská
- Prenájom možný len zároveň s
vyškoleným personálom
- Vysoká cena
3
• CT - počítačová tomografia
• MRI - magnetická rezonancia
• PET - pozitrónová emisná
tomografia
• SPECT – jednofotónová emisná
výpočtová tomografia
• Fyzické výbrusy
Výpočtová tomografia - CT
- Vyšetrovanie pracovného poľa pomocou
rentgenových paprskov vychádzajúcich z
rentgenky a zachytávaných detektormi
- Rozlíšenie celotelových tomografov cca 0,5
mm
- Dobrý kontrast pre kostné tkanivo fosílií,
múmií, spálených kostí a kostrových
pozostatkov
- Vyhľadávanie kovových materiálov
- Krátky čas vyšetrenia (celé telo v rádoch
minút)
- Ionizujúce žiarenie
- Zlý kontrast pre mäkké tkanivá
- Artefakty skenovania
- Nevhodné pre výskum žijúcich populácií
4
Konvenčná x špirálová tomografia
Konvenčná - single
scan mode,
conventional mode:
• Stôl s objektom sa
posúva o veľkosť
odpovedajúcu žiadanej
vzdialenosti rezov
• Jedna rotácia
záznamového systému
= jeden rez (snímok)
5
Špirálová (helikálna) –
spiral, helical scan mode:
• Záznamový systém a stôl
sa pohybujú zároveň
• Plynulý tok obrazových
dát, ktorý je pretváraný do
objemovej rady
• Vysoká rýchlosť
nahrávania
• Vytváranie umelých rezov
iCAT
- Dentálne CT
- Vhodné na snímanie
menších objektov (napr. pre
vyšetrenie vnútroušného
labyrintu alebo zubov)
- Vyššie rozlíšenie – desatiny
milimetra
- Krátky čas vyšetrenia
- Menšia dávka žiarenia
6
mikroCT
- Rozlíšenie v ráde mikrometrov, ale menšie pracovné pole
- Možnosť zobrazenia štruktúr na mikroskopickej úrovni –
virtuálna histológia
- Obvykle rotuje objekt, nie záznamový systém
- Dostupnosť a cena
- Časová náročnosť
- Obmedzená veľkosť
vyšetrovaného objektu
7
MRI
- Využíva magnetické pole
- Štúdium vlastností mäkkých
tkanív a neporušených tiel
- Dobrý kontrast pro tuk a
vodu, dovoľuje rozlíšiť
poranenia
- Možnosť výskumu živých
populácií
8
- Dlhší čas vyšetrenia
- Horšie rozlíšenie
- Zlý kontrast pro suché
tkanivá
Voxel: základná stavebná jednotka
= najmenšia časť objemu v
mriežke
- Charakterizovaný x, y, z
súradnicami
- Veľkosť daná vzťahom
medzi veľkosťou
skenovaného objektu,
rozlíšením snímku a
vzdialenosťou medzi
snímkami (slice distance)
- Nesie hodnotu šedi (gray
value) – obvykle 256 nebo
4096 stupňov šedi –
charakterizácia materiálu
9
Dátové súbory a formáty
Surové dáta (raw data)
- možnosť rekonštrukcie
obrazových dát rôznymi
spôsobmi
- možnosť interpretácie
len na zariadení
rovnakého typu, na
akom boli zaznamenané
10
Obrazové formáty (image format)
-séria jednotlivých snímok v rovnakom
formáte (DICOM, TIFF, BMP, JPEG) a
rovnakom súradnicovom systéme
- DICOM (Digital Imaging and
Communications in Medicine): najviac
využívaný, obsiahly set štandardov pre
manipuláciu, ukladanie a prenos informácií
Definícia objemových dát
= medical image data
- Séria digitálnych 2D snímok,
predstavujúcich jednotlivé rezy
vyšetrovaným objektom +
väčšinou i informácie o skene
- Celkový objem vytvára databox
tvaru tehly – “bounding box“
- Obvykle reprezentované v
stupňoch šedi (niekedy farebne)
- Základná stavebná jednotka:
voxel
11
Software pre spracovávanie
(vizualizáciu) objemových dát
• Komerčný:
Amira, Avizo, Analyze, Mimics
• Voľne dostupný:
InVesalius – redukcia rozlíšenia dát pri importe (miera
redukcie v závislosti na výkonnosti počítača),
obmedzené množstvo editačných nástrojov
3D Slicer – náročný na výkonnosť počítača (zvykne
padať)
12
Multiplanárna rekonštrukcia
- Najjednoduchšia forma
rekonštrukcie
- Zobrazenie troch na seba
kolmých snímok cez jeden
bod
- Obvykle v troch hlavných,
prednastavených rovinách
– transverzálnej, sagitálnej
a koronálnej
- Niekedy možnosť
vytvorenia pohľadu v
ľubovoľných šikmých
rovinách
13
Volume rendering
• Slúži len na
zobrazenie objektu a
vizuálne hodnotenie,
nie následnú analýzu
• Zobrazenie rozdielov
hustoty
• Zobrazenie vnútorných
a prekrývajúcich sa
štruktúr
14
Segmentácia (image segmentation)
- Vymedzenie modelu z objemu dát
- Výsledok: model pozostávajúci z plôšok –
polygónov s vrcholmi nazývanými vertices
- Realistický vzhľad – vykreslenie povrchu
• Automatická: na základe nastavenia thresholdu
• Manuálna: vyznačovanie oblastí pomocou
segmentačných nástrojov
15
Praktická časť
1. Automatická segmentácia vnútroušného
labyrintu pomocou thresholdu (InVesalius)
2. Automatická segmentácia spánkových kostí
pomocou thresholdu (Amira)
3. Manuálna segmentácia vnútroušného labyrintu
pomocou segmentačných nástrojov (Amira)
16