Vertebrae segmentation in CT Scans based on parametric CAD models for the analysis of structural behaviour by means of the Cartesian grid finite element method (CGFEM)

Abstract

[ES] En este Trabajo Fin de Máster, se presenta el proceso de segmentación de las vértebras lumbares en imágenes médicas (Tomografías computarizadas) mediante un modelo de CAD paramétrico y su respectivo análisis estructural con el uso de cgFEM. En primer lugar, se realiza una introducción. Después, se expone un marco teórico donde se muestran los métodos de segmentación de imagen más representativos y donde se explican sus pautas básicas. Luego, se presentan las razones por las cuales se creó el método de segmentación ósea desarrollado en esta tesis. Asimismo, se establecen los objetivos que se buscaron con este documento. En segundo lugar, se explican los softwares involucrados y el flujo de proceso utilizado para el desarrollo de esta tesis. En tercer lugar, se muestra un ejemplo del proceso. El proceso corresponde al caso de un paciente que desarrolló una lesión lítica en la vértebra L5. Los resultados obtenidos para todas las vértebras lumbares se tabulan y se comparan entre sí. Los resultados muestran que el método propuesto en este trabajo fue capaz de identificar la vértebra que sufrió la lesión lítica. Esto demuestra que los indicadores proporcionados por la metodología propuesta en este trabajo podrían utilizarse en el futuro con fines de diagnóstico. Por último, se presentan las conclusiones.

[EN] In this Master Thesis, the process of segmentation of lumbar vertebrae in medical imaging (Computed Tomography Scans) by means of a parametric CAD model and its respective structural analysis with the use of cgFEM is presented. In the first place, an introduction is presented. Then, a theorical framework is showed where the most representative image segmentation methods and its basic guidelines are explained. After, we present the reasons to develop the bone segmentation method created in this thesis. Also, the objectives that were sought with this document are established. In the second place, the software involved, and the process flow used for the development of this thesis are explained. In the third place, a process example is showed. The process corresponds to the case of a patient that developed a lytic lesion in the L5 vertebra. The results obtained for all the lumbar vertebrae are tabulated and compared with each other. The results show that the method proposed in this work was able to identify the vertebra that underwent the lytic lesion. This shows that the indicators provided by the methodology proposed in this work could be used in the future for diagnosis purposes. Finally, the conclusions are presented.

[CA] En esta Tesi de Mestria, es presenta el procés de segmentació de les vèrtebres lumbars en imatges mèdiques (Tomografies computarizadas) per mitjà d'un model de CAD paramètric i el seu respectiva anàlisi estructural amb l'ús de cgFEM. En primer lloc, es realitza una introducció. Després, s'exposa un marc teòric on es mostren els mètodes de segmentació d'imatge més representatius i on s'expliquen les seues pautes bàsiques. Després, es presenten les raons per les quals es va crear el mètode de segmentació òssia desenvolupat en aquesta tesi. Així mateix, s'estableixen els objectius que es van buscar amb aquest document. En segon lloc, s'expliquen els programaris involucrats i el flux de procés utilitzat per al desenrotllament d'esta tesi. En tercer lloc, es mostra un exemple del procés. El procés correspon al cas d'un pacient que va desenrotllar una lesió lítica en la vèrtebra L5. Els resultats obtinguts per a totes les vèrtebres lumbars es tabulen i es comparen entre si. Els resultats mostren que el mètode proposat en este treball va ser capaç d'identificar la vèrtebra que va patir la lesió lítica. Açò demostra que els indicadors proporcionats per la metodologia proposada en este treball podrien utilitzar-se en el futur amb fins de diagnòstic. Finalment, es presenten les conclusions."