BIỂU DIỄN MÔ HÌNH 3D CỦA GAN DỰA TRÊN ÁNH XẠ BẢO GIÁC VÀ HÀM ĐIỀU HOÀ CẦU

Thông tin bài báo

Ngày nhận bài: 17/04/23                Ngày hoàn thiện: 25/05/23                Ngày đăng: 25/05/23

Các tác giả

1. Lê Công Đoàn, Trường Đại học An Giang
2. Huỳnh Cao Thế Cường Email to author, Trường Đại học An Giang

Tóm tắt


Mô hình 3D được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như giáo dục, y tế và giải trí. Chẳng hạn trong lĩnh vực y tế, mô hình 3D thường được ứng dụng để mô phỏng các cơ quan bên trong cơ thể người, cũng như lập kế hoạch phẫu thuật hoặc sử dụng trong huấn luyện các công nghệ mới. Tuy nhiên, cấu trúc 3D của các cơ quan thường phức tạp và việc xử lý sẽ đòi hỏi nhiều kỹ năng và kinh nghiệm của các chuyên gia. Bài báo này sẽ trình bày một phương pháp để biểu diễn lại mô hình 3D của gan dựa trên ánh xạ đồng dạng (conformal map) và hàm điều hòa cầu (spherical harmonics). Trước hết, ánh xạ đồng dạng sẽ được dùng để chuyển mô hình nguồn sang không gian hình cầu. Sau đó, hàm điều hòa cầu được áp dụng để biểu diễn lại mô hình với các độ phân giải và mức độ chi tiết khác nhau. Phần thực nghiệm, chúng tôi tiến hành mô phỏng trên gan người, sử dụng cơ sở dữ liệu MICCAI 2007. Kết quả cho thấy, phương pháp đề xuất hiệu quả cho việc biểu diễn mô hình 3D của gan.


Từ khóa


Gan; Mô hình 3D; Hàm điều hòa cầu; Ánh xạ bảo giác; Biểu diễn

Toàn văn:

PDF

Tài liệu tham khảo


[1] Y. Oshiro and N. Ohkohchi, "Three-Dimensional Liver Surgery Simulation: Computer-Assisted Surgical Planning with Three-Dimensional Simulation Software and Three-Dimensional Printing," Tissue Eng. Part A, vol. 23, no. 11-12, pp. 474-480, Jun. 2017, doi: 10.1089/ten.TEA.2016.0528.

[2] W. Lamadé, G. Glombitza, L. Fischer, P. Chiu, C. E. Cárdenas Sr, M. Thorn, H. Meinzer, L. Grenacher, H. Bauer, T. Lehnert, C. Herfarth, "The impact of 3-dimensional reconstructions on operation planning in liver surgery," Arch. Surg., vol. 135, no. 11, pp. 1256-1261, Nov. 2000, doi: 10.1001/archsurg.135.11.1256.

[3] C. Fang, J. An, A. Bruno, X. Cai, J. Fan, J. Fujimoto, R. Golfieri, X. Hao, H. Jiang, L. R. Jiao, "Consensus recommendations of three-dimensional visualization for diagnosis and management of liver diseases," Hepatology International, vol. 14, no. 4, pp. 437-453, 2020, doi: 10.1007/s12072-020-10052-y.

[4] C. T. Yeo, A. MacDonald, T. Ungi, A. Lasso, D. Jalink, B. Zevin, G. Fichtinger, S. Nanji, "Utility of 3D Reconstruction of 2D Liver Computed Tomography/Magnetic Resonance Images as a Surgical Planning Tool for Residents in Liver Resection Surgery," J. Surg. Educ., vol. 75, no. 3, pp. 792-797, May - Jun 2018, doi: 10.1016/j.jsurg.2017.07.031.

[5] R. László, "Automated segmentation methods for liver analysis in oncology applications," Ph.D thesis, University of Szeged, 2014.

[6] H. Sung, J. Ferlay, R. L. Siegel, M. Laversanne, I. Soerjomataram, A. Jemal, and F. Bray, "Global Cancer Statistics 2020: GLOBOCAN Estimates of Incidence and Mortality Worldwide for 36 Cancers in 185 Countries," CA: A Cancer Journal for Clinicians, vol. 71, no. 3, pp. 209-249, 2021, doi: 10.3322/caac.21660.

[7] R. G. Mohamed, N. A. Seada, S. Hamdy, and M. G. Mostafa, "An Adaptive Method for Fully Automatic Liver Segmentation in Medical MRI-Images," International Journal of Computer Applications, vol. 179, no. 4, pp. 12-18, 2017, doi: 10.5120/ijca2017915917.

[8] W. E. Lorensen and H. E. Cline, "Marching cubes: A high resolution 3D surface construction algorithm," presented at the Proceedings of the 14th annual conference on Computer graphics and interactive techniques, 1987, doi: 10.1145/37401.37422.

[9] H. Huang, L. Shen, R. Zhang, F. Makedon, B. Hettleman, and J. Pearlman, "Surface Alignment of 3D Spherical Harmonic Models: Application to Cardiac MRI Analysis," in Medical Image Computing and Computer-Assisted Intervention – MICCAI, Springer, Berlin, Heidelberg, 2005, pp. 67-74.

[10] P. Papadakis, I. Pratikakis, S. Perantonis, and T. Theoharis, "Efficient 3D shape matching and retrieval using a concrete radialized spherical projection representation," Pattern Recognition, vol. 40, no. 9, pp. 2437-2452, 2007, doi: 10.1016/j.patcog.2006.12.026.

[11] P. Liu, D. Huang, Z. Zhang, and L. Chen, "Learning the Spherical Harmonic Features for 3-D Face Recognition," IEEE transactions on image processing : a publication of the IEEE Signal Processing Society, vol. 22, 2012, doi: 10.1109/TIP.2012.2222897.

[12] F. Babapour Mofrad, R. Zoroofi, A. Tehrani-Fard, S. Akhlaghpoor, and Y. Sato, "Classification of Normal and Diseased Liver Shapes based on Spherical Harmonics Coefficients," Journal of Medical Systems, vol. 38, p. 20, 2014, doi: 10.1007/s10916-014-0020-6.

[13] L. C. C. Bergamasco, C. E. Rochitte, and F. L. S. Nunes, "3D medical objects processing and retrieval using spherical harmonics: a case study with congestive heart failure MRI exams," in Proceedings of the 33rd Annual ACM Symposium on Applied Computing, 2018, doi: 10.1145/3167132.3167168.

[14] A. Mukhaimar, R. Tennakoon, C. Y. Lai, R. Hoseinnezhad, and A. Bab-Hadiashar, "Robust Object Classification Approach Using Spherical Harmonics," IEEE Access, vol. 10, pp. 21541-21553, 2022, doi: 10.1109/ACCESS.2022.3151350.

[15] X. Gu, Y. Wang, T. F. Chan, P. M. Thompson, and S.-T. Yau, "Genus Zero Surface Conformal Mapping and Its Application to Brain Surface Mapping," in Information Processing in Medical Imaging, C. Taylor and J. A. Noble, Eds., Springer, Berlin Heidelberg, 2003, pp. 172-184.

[16] P. T. Choi, K. C. Lam, and L. M. Lui, "FLASH: Fast Landmark Aligned Spherical Harmonic Parameterization for Genus-0 Closed Brain Surfaces," Siam Journal on Imaging Sciences, vol. 8, no. 1, pp. 67-94, 2015, doi: 10.1137/130950008.

[17] D. C. Le, J. Chansangrat, N. Keeratibharat, and P. Horkaew, "Symmetric Reconstruction of Functional Liver Segments and Cross-Individual Correspondence of Hepatectomy," Diagnostics, vol. 11, no. 5, 2021, doi: 10.3390/diagnostics11050852.

[18] M.-H. Yueh, X. Gu, W.-W. Lin, C.-T. Wu, and S.-T. Yau, "Conformal Surface Morphing with Applications on Facial Expressions," arXiv, vol. arXiv:1504.00097, 2015.

[19] K. Qian, K. H. Su, J. L. Zhang, and Y. H. Li, "A 3D face registration algorithm based on conformal mapping," Concurrency and Computation-Practice & Experience, vol. 30, no. 22, Nov. 25 2018, doi: doi: 10.1002/cpe.4654.

[20] K. Rose, E. Praun, and A. Sheffer, "Mesh Parameterization Methods and Their Applications," Foundations and Trends® in Computer Graphics and Vision, vol. 2, no. 2, pp. 105-171, 2006, doi: 10.1561/0600000011.

[21] A. U. Frank, "Simplicial Complex," in Encyclopedia of Database Systems, L. Liu and M. T. ÖZsu Eds. Boston, MA: Springer US, 2009, pp. 2651-2657.

[22] J. W. Demmel, Applied numerical linear algebra. Society for Industrial and Applied Mathematics, 1997.

[23] "Qt." [Online]. Available: https://www.qt.io/. [Accessed March 20, 2023].

[24] "Visualization Toolkit." [Online]. Available: https://vtk.org/ [Accessed March 20, 2023].

[25] T. Heimann, B. Van Ginneken, M. A. Styner, Y. Arzhaeva, V. Aurich, C. Bauer, A. Beck, C. Becker, R. Beichel, G. Bekes, "Comparison and evaluation of methods for liver segmentation from CT datasets," IEEE Trans Med Imaging, vol. 28, no. 8, pp. 1251-1265, Aug. 2009, doi: 10.1109/TMI.2009.2013851.




DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.7763

Các bài báo tham chiếu

  • Hiện tại không có bài báo tham chiếu
Tạp chí Khoa học và Công nghệ - Đại học Thái Nguyên
Phòng 408, 409 - Tòa nhà Điều hành - Đại học Thái Nguyên
Phường Tân Thịnh - Thành phố Thái Nguyên
Điện thoại: 0208 3840 288 - E-mail: jst@tnu.edu.vn
Phát triển trên nền tảng Open Journal Systems
©2018 All Rights Reserved