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Three dimensional lung model creation through the diaphragmatic surface registration from RM temporal coronal and sagittal senquences

Grant number:10/19685-5
Support Opportunities:Regular Research Grants
Start date: April 01, 2011
End date: June 30, 2013
Field of knowledge:Engineering - Biomedical Engineering - Medical Engineering
Principal Investigator:Marcos de Sales Guerra Tsuzuki
Grantee:Marcos de Sales Guerra Tsuzuki
Host Institution: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brazil
City of the host institution:São Paulo

Abstract

Devido à impossibilidade de se ver os movimentos reais do pulmão, a sua visualização em movimento é um tópico atual de pesquisa da medicina. A modelagem do movimento do pulmão é um tema de grande importância em diversas aplicações clínicas. Por exemplo, nos tratamentos de câncer do pulmão e do fígado, o movimento pulmonar é utilizado para realizar o planejamento da radioterapia. Este projeto está sendo realizado em parceria com a equipe do Prof. Dr. Toshiyuki Gotoh, Yokohama National University, Japão. Em pesquisas anteriores foi desenvolvido um algoritmo para realizar o registro temporal entre sequências temporais coronais e sagitais. O algoritmo determina padrões respiratórios em imagens espaço-temporais que sejam síncronos a uma função respiratória padrão. O padrão respiratório associado à superfície diafragmática é selecionado manualmente, e é utilizado para realizar o registro temporal. Neste projeto de pesquisa serão continuadas as atividades já realizadas, com o objetivo de criar um modelo animado tridimensional do pulmão a partir das sequências de imagens coronais e sagitais. Foi assumido que o pulmão se movimenta sincronamente, como uma bexiga, e esta restrição será removida neste projeto. O padrão respiratório determinado será entrada para um algoritmo baseado em contornos ativos. O processo de seleção manual do padrão respiratório associado à superfície diafragmática será transformado em um processo automático, em uma idéia inicial, a transformada de Hough modificada será aplicada apenas em uma região próxima ao contorno pulmonar. Será verificada a consistência dos algoritmos de registro pela manipulação de diversas sequências coronais e sagitais simultaneamente. Em uma primeira fase, o movimento tridimensional da superfície diafragmática será determinado e visualizado. Para a criação do modelo tridimensional, resta realizar a segmentação dos pulmões, atividade que não é simples especificamente em imagens de RM. Serão estudados diversos algoritmos, incluindo algoritmos semi-automáticos. Possuindo os contornos segmentados, será possuir realizar o casamento de silhuetas e a criação de um modelo sólido tridimensional. A visualização do movimento tridimensional pulmonar, particularmente de pacientes em tratamento, auxiliará no entendimento da eficácia dos tratamentos. (AU)

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Scientific publications (6)
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LWAO, YUMA; GOTOH, TOSHIYUKI; KAGEI, SEIICHIRO; IWASAWA, TAE; GUERRA TSUZUKI, MARCOS DE SALES. Integrated lung field segmentation of injured region with anatomical structure analysis by failure-recovery algorithm from chest CT images. Biomedical Signal Processing and Control, v. 12, n. SI, p. 28-38, . (10/19685-5)
TAVARES, RENATO SEIJI; MANZANARES CHIRINOS, JOSE MIGUEL; ABE, LEONARDO ISHIDA; GOTOH, TOSHIYUKI; KAGEI, SEIICHIRO; IWASAWA, TAE; GUERRA TSUZUKI, MARCOS DE SALES; IEEE. Temporal Segmentation of Lung Region from MRI Sequences Using Multiple Active Contours. 2011 ANNUAL INTERNATIONAL CONFERENCE OF THE IEEE ENGINEERING IN MEDICINE AND BIOLOGY SOCIETY (EMBC), v. N/A, p. 4-pg., . (10/18658-4, 10/19685-5)
CAPPABIANCO, FABIO; TSUZUKI, MARCOS S. G.; MIRANDA, PAULO; MARTINS, THIAGO C.; KAGEI, SEIICHIRO; GOTOH, TOSHIYUKI; IWASAWA, TAE. Heart Bounding Box Automatic Determination in Coronal Magnetic Resonance Temporal Sequences. IFAC PAPERSONLINE, v. 50, n. 1, p. 6-pg., . (10/19685-5)
SAKA, TOMOKI; IWASAWA, TAE; TSUZUKI, MARCOS S. G.. Model-less Perfusion Analysis using Deep Learning Framework. IFAC PAPERSONLINE, v. 56, n. 2, p. 6-pg., . (09/06242-0, 11/17151-6, 10/19685-5)
LWAO, YUMA; GOTOH, TOSHIYUKI; KAGEI, SEIICHIRO; IWASAWA, TAE; GUERRA TSUZUKI, MARCOS DE SALES. Integrated lung field segmentation of injured region with anatomical structure analysis by failure-recovery algorithm from chest CT images. Biomedical Signal Processing and Control, v. 12, p. 11-pg., . (10/19685-5)
SILVA, ALEXANDRE GONCALVES; GUERRA TSUZUKI, MARCOS SALES; UBERTINO ROSSO, ROBERTO SILVIO, JR.; KAGEI, SEIICHIRO; GOTOH, TOSHIYUKI; IWASAWA, TAE; IEEE. Lung Segmentation of Sagittal and Coronal MR Images Using Morphological Operations. 5TH ISSNIP-IEEE BIOSIGNALS AND BIOROBOTICS CONFERENCE (2014): BIOSIGNALS AND ROBOTICS FOR BETTER AND SAFER LIVING, v. N/A, p. 5-pg., . (10/19685-5)