Método de contornos ativos pSnakes aplicado em imagens de ecocardiograma de eixo curto para cálculo de fração de ejeção
pSnakes active contours method applied on short axes echocardiogram images to ejection fraction calculation
Alexandria, Auzuir Ripardo; Cortez, Paulo César; Felix, John Hebert da Silva; Abreu, José Sebastião
http://dx.doi.org/10.4322/rbeb.2011.012
Rev. Bras. Eng. Bioméd., vol.27, n3, p.147-162, 2011
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Resumo
Este trabalho propõe um método de contornos ativos, denominado pSnakes e o avalia no cálculo da fração
de ejeção do ventrículo esquerdo em imagens de ecocardiograma de eixo curto. O pSnakes usa coordenadas
polares para representar os pixels da imagem na modalidade ultrassom, cuja origem dos eixos de referência
é localizada no ponto de divergência dos feixes ultrassônicos e usa a transformada de Hilbert para calcular
a energia externa no pSnakes, denominada de energia hilbertiana. A fração de ejeção (FEJ) de cada paciente
é calculada e os resultados são comparados com os resultados obtidos por dois médicos especialistas
(ECO1 e ECO2). A fração de ejeção é novamente calculada utilizando-se os métodos de contornos ativos
tradicional (ST), snakes radial com derivada (SRD), snakes radial hilbertiano (SRH) e pSnakes, para
inicializações diferentes: na borda, 30%, 50% e 70% mais distante das bordas. Consegue-se um desvio da
medida da fração de ejeção do ventrículo esquerdo empregando-se o método pSnakes de 10 ± 7% em relação
à medição manual do ecocardiografista ECO1 e 10 ± 9%, em relação a ECO2. O pSnakes obteve a maior
correlação entre ECO1 e os métodos avaliados em todas as situações analisadas. Assim, pode-se concluir
que o método pSnakes pode ser aplicado na segmentação de imagens de ecocardiograma visando o cálculo
de FEJ, além da utilização da transformada de Hilbert como energia externa no método pSnakes.
Palavras-chave
Contornos ativos, Snakes radiais, Transformada de Hilbert, Energia hilbertiana, pSnakes, Segmentação de imagens, Ecocardiograma.
Abstract
This study proposes a radial active contours method named pSnakes, and applies it to the calculation of the
ejection fraction of left ventricle in short axes echocardiogram images. The pSnakes uses polar coordinates
to represent the image pixels in the ultrasound mode. The origin of reference axes is located in the divergence
beam point from the ultrasound probe. The Hilbert transform is used in this method to calculate the external
energy in pSnakes being denominated as Hilbertian energy. We calculated the ejection fraction of each patient
exam and compared the results to the ones obtained by two experts (ECO1 and ECO2). Then the ejection
fraction is recalculated using the traditional active contours methods (ST), snakes radial with derivative (SRD),
Hilbertian radial snakes (SRH) and pSnakes to different initializations: on the edge and 30%, 50%, 70%
farther from the border. We obtained an error of ejection fraction of left ventricle using pSnakes method
of 10 ± 7% for ECO1 and 10 ± 9% regarding to ECO2. For the correlation between the evaluated methods
and ECO1, pSnakes scored best in all situations. We can conclude that the pSnakes method can be applied
in ejection fraction calculation and segmentation of images of left ventricle in echocardiogram images, and
that the Hilbertian can be used as pSnakes external energy.
Keywords
Active contours, Radial snakes, Hilbert transform, Hilbertian energy, pSnakes, Image segmentation, Echocardiogram.