فصل اول: مقدمه1-1- کلیات......... 21-2- قلب انسان......... 71-2-1- ساختار و عملکرد قلب......... 71-3-تصویر برداری ام ار آی......... 101-3-1- ام ار آی قلبی.......... 121-4-توجیه ضرورت انجام طرح و روش کار......... 141-5-مساله پژوهش از دیدگاه پزشکی............. 16 فصل دوم: موضوع و پیشینه تحقیق2-1-مقدمه................................... 182-2- روش های بخش بندی تصاویر ام ار آی قلبی.. 182-2-1- روش بخشبندی اتوماتیک................ 202-2-2- روش های نیمه اتوماتیک............... 222-2-2-1- بخش بندی با دانش ضعیف یا بدون دانش222-2-2-1-1- روشهای مبتنی بر تصویر........ 222-2-2-1-2- روشهای مبتنی بر طبقه بندی پیکسل 232-2-2-1-3- مدل های متغیر................ 24عنوان صفحه 2-2-2-1-4 نتیجه گیری.................... 262-2-2-3- بخشبندی با دانش قوی............. 272-2-2-3-1- تغییر شکل مدل با دانش اولیه قوی 282-2-2-3-2- شکل فعال و مدلهای ظاهری...... 282-2-2-3-3- بخشبندی مبتنی بر اطلس........ 302-2-2-3-4- نتیجه گیری................... 32 فصل سوم: بخشبندی بطن راست و چپ از تصاویر MRI قلب3-1-مقدمه.................................... 383-2- روش PSO................................. 403-3- عملیات ساختاری.......................... 443-4- روش پیمایشگر تصادفی..................... 473-4-1- وزن یالها........................... 503-4-2- مسئله دیریکله ترکیبی................ 513-4-3- قیاس مداری.......................... 513-4-4- ارتباط روش با فرایند انتشار در بینایی ماشین 523-4-5- روش پیمایش تصادفی بهبود داده شده.... 543-4-6- خلاصه الگوریتم....................... 553-4-7- ویژگیهای الگوریتم از نظر تئوری....... 553-4-8- ویژگیهای رفتاری...................... 573-4-8-1- مرزهای ضعیف..................... 573-4-8-2- مقاومت در برابر نویز............ 583-4-8-3- نواحی مبهم و فاقد برچسب......... 59 عنوان صفحه فصل چهارم: بررسی نتایج4-1- مقدمه................................... 614-2- خصوصیات دادهها.......................... 614-3- نحوه پیادهسازی روش پیشنهادی............. 624-4- بحث روی نتایج حاصل از روش¬های پیشنهادی.. 644-5- بررسی تکنیکی............................ 674-5-1- ضریب Dice............................ 694-5-2- محاسبه تشابه........................ 704-6- مقایسه با روشهای پیشین.................. 714-7- نتیجهگیری............................... 76 فصل پنجم: جمعبندی و کارهای آینده5-1-مقدمه.................................... 785-2- پیشنهادات برای مطالعات آینده............ 79 فهرست منابع................................... 80 فهرست جداولجدول2-1. مروری بر روشهای ارائه شده در 70 مقاله. 34جدول3-1. مراحل الگوریتم PSO.................... 41جدول4-1. الف) مشخصات نمونههای استفاده شده در این تحقیق(بانک دادهای MICCAI) ب) مشخصات نمونههای استفاده شده در این تحقیق(بانک دادهای STACOM).......................... 62جدول 4-2. پارامترهای الگوریتم PSO.............. 63جدول 4-3. دقت روش ارائه شده در بطن چپ و راست توسط معیار Dice 69جدول 4-4. دقت روش ارائه شده در بطن چپ و راست توسط معیار شباهت (%) δ........................................... 71جدول 4-5. خطای بخشبندی در روش ارائه شده....... 75جدول 4-6 . خطای بخشبندی در سایر روشهای بخشبندی75فهرست شکلها عنوان صفحه شکل 1-1. تصویر بخشبندی شده در دو ناحیه......... 4شکل1-2. شکل هندسی بطن چپ و راست................ 5شکل1-3. تصویر کامل MRI قلب.................... 6شکل1-4- تصویر ساختار قلب....................... 7شکل 1-5. تصویر MRI قلبی در پایان دیاستول (سمت چپ)و پایان سیستول (سمت راست)...................... 9شکل 1-6 . تصویر قلب در پایان دیاستول (سمت چپ) و پایان سیستول (سمت راست)......................................... 10شکل 1-7. تصویر برداری ام آر آی................ 11شکل1-8. تغییرات قلب در تصویر MRI............... 13شکل 1-9. اسلایسهای short-axis از apex to base............ 14شکل1-10. تصویر بخش بندی شده دستی MRI........... 15شکل 2-1 . محاسبه خودکار ROI در تصویرMRI با روشتصویر منتخب ژورنالElsevier....................... 21شکل 2-2 . استفاده از کانتورهای فعال برای بخش بندی بطن چپ قلبدر تصاویر MRI کانتور ابتدایی با رنگ سیاه مشخص شده است. 25شکل 2-3. در تصویر بالا a مربوط به مرحله Mid-diastole و در b تصاویربخشبندی mesh با فیبر مستقیم و در c هم بطن چپ و راست را می بینیم............................................... 26عنوان صفحه شکل 2-4. تصویر سه بعدی قلب و استفاده از الگوریتم انطباق 27شکل 2-5. (a) تصویر سه بعدی بخشبندی شده توسط AMM،(b تصویر بخشبندی شده بصورت دستی............... 30شکل 2-6 . بخشبندی بر مبنای اطلس............... 31شکل3-1. روند روش ارایه شده.................... 39شکل 3-2. روش PSO............................... 40شکل 3-3 . الف- تصویراصلی و بخشبندی شده نمونه اول ب- تصویراصلیو بخشبندی شده نمونه دوم..................... 43شکل 3-4. الف) نتیجه بخشبندی توسط PSO و ساختار عملیاتی نمونه اولب) نتیجه بخشبندی توسط PSO و ساختار عملیاتی نمونه دوم 46شکل3-5. محاسبه احتمال اینکه پیمایشگر تصادفی با شروع از نقطه vi ابتدابه نقطه برچسب گذاری شده xi برسد کافی است مسیله مدار الکتریکیمعادل با مسیله ترکیبی دیریکله را حل کرد....... 48شکل 3-6.. تصویر اصلی، تصویر باینری بخشبندیشده توسط الگوریتم PSOو ساختار عملیاتی و تصویر باینری بخشبندی شده توسط پیمایشگر تصادفی بهبود یافته،الف) نمونه اول، ب)نمونه دوم.................. 56شکل 3-7. بررسی مرزهای ضعیف.................... 58شکل3-8. یافتن مرزهای ضعیف..................... 58شکل3-9. (الف) تصویر ورودی و (ب) تصویر نهایی بخش بندی شده59شکل 4-1. تصاویر باینری که توسط الگوریتم PSO بخشبندی شده است.الف) بیمار اول ب)بیمار دوم ج)بیمار سوم د) بیمار چهارم 65شکل 4-2. تصاویر باینری که توسط روش PSO و ساختارهای عملیاتیبخشبندی شده است. الف)بیمار اول ب) بیمار دوم ج) بیمار سوم د) بیمار چهارم......................................... 66عنوان صفحه شکل 4-3. تصاویر بخشبندی شده نهایی توسط روش پیمایشگر تصادفی بهبود یافته......................................... 67شکل 4-4. نتایج حاصل از بخشبندی توسط مدل ارائه شده و بخشبندی دستیتوسط فرد متخصص، خطوط قرمز رنگ بخشبندی توسط مدل ارائه شدهو بخشبندی دستی خطوط سبز رنگ................... 68شکل 4-5. تصاویر بخشبندی شده توسط روش پیمایش تصادفی سنتی 72شکل 4-6.. الف- تصویر بخشبندی شده توسط PSO و پیمایش تصادفی سنتیب- تصاویر بخشبندی شده توسط روش پیمایش تصادفی بهبود یافته بدون PSOج- بخشبندی توسط روش ارائه شده................. 72 فصل اول مقدمه 1-1- مقدمه قلب یک عضو حیاتی از سیستم گردش خون بدن انسان است. عملکرد مناسب قلب برای جلوگیری از بیماریهای قلبی عروقی ضروری است. نداشتن ورزش، کم تحرکی، استرس، رژیم غذایی نامناسب و عوامل ژنتیکی همه در ایجاد و افزایش اختلالات قلبی عروقی نقش اساسی دارند.بیماریهای قلبی عروقی در حال حاضر جزء سه علت اول مرگ و میر و ناتوانی انسانها در سراسر دنیا بوده و در حال تبدیل شدن به اصلی ترین عامل مرگ و میر و ناتوانی در اغلب کشورها می باشد [1]. از این رو کنترل و درمان این بیماریها یک مسئله مهم میباشد. در گذشته نظارت بر فشار خون، آزمایش خون برای تشخیص کلسترول و ECG روش هایی بود که برای نظارت بر سلامت قلبی عروقی افراد در اختیار پزشک قرار داشت. در سال های اخیر با پیشرفت در علم پزشکی و مهندسی پزشکی، تجهیزات تصویربرداری برای تشخیص و کنترل بیماریها به کمک پزشکان آمدهاند. تا آنجا که تشخیص و درمان بیماریهای قلبی عروقی تا حد زیادی به روشهای مختلف تصویربرداری همانند اکوکاردیوگرافی، توموگرافی کامپیوتری( (CT ، آنژیوگرافی عروق کرنری و تصویر برداری رزونانس مغناطیسی((MRI قلبی متکی است.