Ct, Mr Kesitleri Ve Dijital Görüntüler Kullanılarak Dokuların Üç Boyutlu Modellerinin Oluşturulması Ve Değerlendirilmesi

Abstract

Bu çalışmada, CT ve MR Kesitleri ile birlikte dijital görüntüler kullanılarak, insan vücudundaki dokuların 3-boyutlu modellerinin oluşturulması ve bu modellerle tümör gibi anormal oluşumların konumlarının yüksek doğrulukta belirlenmesi amaç edinilmiştir. Bu amaca ulaşılabilmesi için dijital fotogrametri, radyoloji ve bilgisayar grafikleri teknikleri bir araya getirilmiştir. 3-boyutlu doku modellerinin oluşturulması için hacim ve yüzey kaplama teknikleri kullanılmıştır. Çalışmada, insan beynindeki tümörlerin konumunun belirlenmesi üzerine bir uygulama yapılmıştır. Uygulama için hastanın yüzüne, bir maske üzerine monte edilmiş kontrol noktaları yerleştirilerek hastanın kafasının CT ve MR kesit görüntüleri ve dijital fotoğrafları çekilmiştir. CT ve MR kesitleri kullanılarak hastanın hem beyninin hem de dış yüzünün 3-boyutlu hacim ve yüzey modelleri oluşturulmuş, oluşturulan modeller kontrol noktaları yardımıyla gerçek nesne koordinat sistemine dönüştürülmüştür. Diğer taraftan, hastanın yüzünün dijital fotoğrafları kullanılarak hastanın dış kafa yüzeylerinin fotorealistik görüntüsü elde edilmiştir. Bunun için 3-boyutlu texture mapping yöntemleri ile hastanın fotoğrafı, CT ve MR kesitlerinden elde edilen yüz modeline yapıştırılmıştır. Daha sonra beyindeki tümör dokuları belirlenmiş ve tümörün hastanın dış yüzünden alınan referans noktalarına olan uzaklıkları hesaplanmıştır. Yukarıda sayılan bütün bu işlemleri gerçekleştirmek için bir medikal görüntüleme ve fotogrametri yazılımı geliştirilmiştir. Yazılım, Borland C++ Builder programlama dili kulanılarak geliştirilmiştir. Ayrıca, açık kod OpenGL kütüphanelerini destekleyen açık kodlu VTK C++ medikal görüntüleme kütüphaneleri de yazılımda grektiğinde yeniden yorumlanarak kullanılmıştır. Fotogrametri modülü için, demet dengelemesi ve 3- boyutlu texture mapping fonksiyonları yazılmıştır.

In this study, it’s aimed to reconstruct 3D models of tissues of a human body by using CT, MR Slices and digital images and thus precisely finding locations of abnormalities such as tumors on these 3D models. For this purpose, photogrammetry, radiology and computer graphics techniques have been brought together. Volume and surface rendering techniques are used to construct 3D models of tissues. In this study, an application has been made to find the location of tumor cited on human brain. During the application, a mask which bears control points, has been located on to the face of the patient and then his head has been scanned with CT and MR scanners. Digital images of his head, has also been taken. By using CT and MR images, 3D models of both brain tissues and outer face surface have been constructed. These models have been transformed to object coordinate system by using control points. On the other hand, by using digital photographs of patient’s head, photo realistic visualization of the 3D face model has been obtained by 3D texture mapping. Finally, tumor has been detected and its location has been obtained with the distance measurements from the points, which lie on the outer face. In order to realize above works, a medical imaging and photogrammetry software has been written. This software has been coded with Borland C++ Builder. Furthermore open source VTK C++ libraries, which supports OpenGL has been used and when required, VTK’s functions have been modified. For the photogrammetric module, self calibration with bundle adjustment and texture mapping functions, have been written.