آنالیز سفالومتری بافت نرم چهره مبتنی بر تصاویر MRI جهت کاربرد در جراحی‌های بازسازی چهره

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی سهند

2 عضو هیات علمی / دانشکده مهندسی پزشکی، دانشگاه صنعتی سهند

چکیده

امروزه، جراحی‌های پلاستیک چهره به‌دلیل برطرف کردن نقص‌های موجود در ظاهر یک شخص ناشی از مشکلات مادرزادی، تصادفات و ساختار چهره‌ی زیبا به‌طور چشم‌گیری در جوامع افزایش پیدا کرده است. درنتیجه، رشد و توسعه‌ی امکانات سخت‌افزاری و نرم‌افزاری در حوزه‌ی جراحی‌های پلاستیک چهره می‌تواند کمک شایانی به متخصصین در آنالیز سفالومتری چهره‌ی بیماران قبل و بعد عمل جراحی داشته باشد. در این مقاله یک روش جدید جهت آنالیز جراحی‌های بازسازی چهره مبتنی بر تصاویر MRI ارائه می‌شود. روش ارائه شده شامل سه بخش اصلی (1) پیش‌پردازش، (2) استخراج ویژگی، و (3) انتخاب ویژگی است. در بخش پیش‌پردازش، جهت بخش‌بندی تصویر روش مبتنی بر بهینه‌سازی خوشه‌بند فازی (FCM) با استفاده از الگوریتم جستجوی خزندگان (RSA) به‌کار گرفته می‌شود. مرحله استخراج ویژگی شامل: (1) به‌کارگیری روش جمع‌شدن ویژگی‌های کانال (ACF) جهت مکان‌یابی اجزای چشم‌ها و دهان از نمای روبروی چهره، (2) ساده‌سازی کانتور (CS)، (3) صاف‌سازی سیگنال با استفاده از روش SG، و (4) تبدیل هاف است. فاز انتخاب ویژگی شامل آشکارسازی 9 لندمارک آناتومیکی نمای جانبی بافت نرم چهره است. نتایج پژوهش نشان می‌دهند که روش ارائه شده دقت بالایی در تخمین زوایا و مکان‌یابی لندمارک‌های چهره داشته و به‌عنوان روشی جدید در حوزه‌ی جراحی‌های بازسازی چهره محسوب می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Cephalometry Analysis of Facial Soft Tissue based on MRI Images Applicable for Facial Reconstructive Surgeries

نویسندگان [English]

  • Ali Fahmi Jafargholkhanloo 1
  • Mousa Shamsi 2
1 Faculty of Biomedical Engineering, Sahand University of Technology, Tabriz, Iran.
2 Professor/Faculty of Biomedical Engineering, Sahand University of Technology
چکیده [English]

Nowadays, facial plastic surgeries have increased significantly in societies due to the elimination of defects in a person's appearance caused by congenital problems, accidents and beautiful facial structure. Therefore, the development of hardware and software systems in the field of facial plastic surgeries can help to surgeons in the Cephalometry analysis of patients' faces before and after surgery. This study presents a new method in the analysis of facial reconstruction surgeries based on MRI images. The presented method includes three main parts (1) pre-processing, (2) feature extraction, and (3) feature selection. In the pre-processing step, the optimized fuzzy clustering (FCM) using reptile search algorithm (RSA) is used for image segmentation. The feature extraction phase includes: (1) using the aggregate channel features (ACF) method to locate the eyes and mouth components from the front view, (2) contour simplification (CS), (3) signal smoothing using Savitzky-Golay (SG) fitting, and (4) Hough transform. In the feature selection phase, nine anatomical landmarks of facial soft tissue are localized from the profile view. Experimental results show that the presented method has high accuracy in estimating angles and locating facial landmarks and is considered as a new method in the field of facial reconstruction surgeries. This study is effective in the developing simulation systems and can be used as a software package in hospitals and medical clinics.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Reptile Search Algorithm
  • Fuzzy C-means Clustering
  • Cephalometry Analysis of Facial Soft Tissue
  • Magnetic Resonance Imaging
  • Aggregate Channel Feature
  • Contour Simplification