کتاب طراحی الگوریتم برای جداسازی دقیق پروجکشن‌های پروتز و ایمپلنت‌های فلزی

کتاب طراحی الگوریتم برای جداسازی دقیق پروجکشن‌های پروتز و ایمپلنت‌های فلزی نوشته‌ی نسیم خوارزمی نژاد، به بررسی مواردی از جمله الگوریتم‌های بازسازی تصویر، انواع سی‌تی‌اسکن‌ها تا به امروز و کانتورهای فعال می‌پردازد.

حفظ و ارتقا سلامتی انسان به عنوان محور توسعه‌ی پایدار، از دیرباز مورد توجه و مد نظر دانشمندان در عرصه‌های مختلف علوم بوده است. کسب علم و احراز مهارت در زمینه‌ی استفاده از ابزارهای مختلف برای خدمت به نوع بشر به ویژه برای تشخیص زود هنگام بیماری‌ها و درمان به موقع آن‌ها از دغدغه‌های روزمره دانشمندان علوم پزشکی بوده و می‌باشد. تولید و پیشرفت علم و فناوری نه تنها تحولات عظیمی را در این راستا فراهم نموده است، بلکه به طور قابل ملاحضه‌ای تمایل انسان را در به کارگیری از تکنولوژی افزایش داده است.

کسب اطلاع از چگونگی استقرار و عملکرد دقیق دستگاه‌های بدن در شرایط عادی و تغییرات آن‌ها به علت بیماری برای درک و توجیه بروز علائم و نشانه‌ها ضروری می‌باشد. هر چند کالبد شناسی یا شناخت دستگاه‌ها و اندام‌های داخلی از طریق تماس مستقیم و برش دادن جسم انسان، اطلاعات جامعی را در اختیار پزشکان و علمای پزشکی قرار می‌دهد ولی اکتفا به استفاده انحصاری از این روش برای آگاهی از وضعیت جسمی و عملکردی بافت‌های درونی نه تنها همیشه مقدور نیست بلکه می‌تواند صدمات قابل ملاحظه‌ای را به انسان وارد نماید.

در بخشی از کتاب طراحی الگوریتم برای جداسازی دقیق پروجکشن‌های پروتز و ایمپلنت‌های فلزی می‌خوانیم:

کانتورهای فعال

در چهار دهه‌ی گذشته جداسازی تصاویر کامپیوتری نقش مهمی در تصاویر پزشکی داشته است. با این وجود به علت تنوع فوق‌العاده در شکل‌ها‌ و تفاوت در کیفیت تصویر، این جداسازی کار دشواری می‌باشد.

به طور کلی تصاویر پزشکی اغلب به وسیله‌ی نویز و آرتیفکت‌های نمونه‌برداری تخریب می‌شوند که در هنگام اعمال تکنیک‌های جداسازی کلاسیک از قبیل آشکارسازی لبه و تعیین حد آستانه مشکلات فراوانی به وجود می‌آید. در نتیجه این تکنیک‌ها یا به طور کامل رد می‌شوند و یا به منظور حذف مرزهای ناخواسته اعمال پردازشی صورت می‌گیرد. به منظور برطرف کردن این مشکلات، مدل‌های اکتیو کانتور به طور گسترده مطالعه و در جداسازی تصاویر پزشکی با نتایج امید بخش استفاده شده است.

مدل‌های اکتیو کانتور منحنی‌هایی می‌باشند که در یک بعد از تصویر که بتوانند تحت نیروهای داخلی و خارجی حرکت کنند، تعریف می‌شوند. نیروهای داخلی در داخل منحنی تعریف و به منظور این که مدل را در طی تغییر شکل صاف و هموار نگه دارند طراحی می‌شوند. نیروهای خارجی از اطلاعات تصویر بدست می‌آید و به منظور حرکت مدل به سمت مرز هدف تعریف می‌گردد. کانتور فعال نام‌های دیگری از قبیل snakes، balloons وdeformable contours دارد.

اساسا دو نوع مدل اکتیو کانتور، هندسی و پارامتریک وجود دارد. اکتیو کانتور پارامتریک در طی تغییر شکل منحنی‌ها، آن‌ها را به طور واضح و در اشکال پارامتری نمایش می‌دهد. پذیرفتن توپولوژی مدل از قبیل نواحی جدا از هم و یا نواحی در هم فرو رفته برای این مدل دشوار می‌باشد. مدل‌های اکتیو کانتور هندسی می‌توانند تغییرات توپولوژیکی را به طور طبیعی به کار ببرند. این مدل بر اساس تئوری تکامل منحنی و روش level set منحنی‌ها را به طور ضمنی به عنوان یک level set از یک تابع اسکالر بعد بالاتر نمایش می‌دهد. پارامترهای این مدل بعد از تغییر شکل کامل بدست می‌آید. به این دلیل انطباق توپولوژیکی به آسانی وفق داده می‌شود. با وجود این تفاوت اساسی، اصول هر دو روش یکسان می‌باشد.