Extracción automática de lóbulos pulmonares a partir de imágenes de TC para cuantificación y evaluación del enfisema pulmonar

Abstract

[EN] The following thesis presents a methodology to quantify and assess the pulmonary emphysema. This methodology includes different parts. Firstly, the pulmonary parenchyma and the airways are extracted using thresholding and a connected components analysis. Then, the airways are removed using a 3D region growing technique. Thirdly, a 3D connectivity analysis is done to determine whether there is a connection between the lungs. In case it is true, a 2D connectivity analysis is performed to identify the slices where the connectivity exists; then, using the active contours technique and a sequence of morphological operations the lung separation is performed. In this way, both lungs are separated in an automatic way.Once the separation is achieved, the pulmonary lobes are segmented using spline interpolation. Finally, the emphysema in the different lobes is quantified in different ways (cm3 and %). The methodology is proved using a sample of 13 cases, the lung separation is applied in 8 cases obtaining promising results. The lobe segmentation is correct for all the cases and the volumetric values of emphysema are in agreement with the radiologic diagnostic which is done for each patient

[ES] El presente trabajo presenta el desarrollo de una metodología para la cuantificación y evaluación del enfisema pulmonar, que engloba diferentes partes. En primer lugar, se realiza la segmentación de los pulmones y las vías aéreas empleando umbralización y análisis de componentes conectadas. En segundo lugar, se procede a extraer las vías aéreas del volumen de imágenes de TC aplicando la técnica de crecimiento de regiones a nivel 3D. En tercer lugar, se realiza un análisis de conectividad 3D para detectar si existe conectividad entre los pulmones. En caso de exisitir, se realiza un segundo análisis de conectividad a nivel 2D para identificar los cortes donde exisite la conectividad entre los pulmones. A continuación, la técnica de los contornos activos y una serie de operaciones morfológicas permitirán realizar la separación de los pulmones. Tras separar los pulmones de forma automática, se procede a la segmentación de los lóbulos pulmonares empleando interpolación por splines. Finalmente, se realizará la cuantificación del enfisema a nivel de lóbulos, expresando los resultados en medidas de volumen y porcentualmente. La metodología es evaluada en una muestra de 13 casos, en la que la separación de pulmones se aplica a 8 de los casos, obteniendo resultados satisfactorios. La segmentación de lóbulos es correcta para todos los casos, y los valores volumétricos de enfisema obtenidos coinciden con el diagnóstico radiólogico establecido para cada uno de los pacientes