Automated Midline Shift and Intracranial Pressure Estimation based on Brain CT Images

In this paper we present an automated system based mainly on the computed tomography (CT) images consisting of two main components: the midline shift ...

Virginia Commonwealth University Reanimation Engineering Science (VCURES) Center

Virginia Commonwealth University

The analysis of pelvic CT scans is a crucial step for detecting and assessing the severity of Traumatic Pelvic Injuries. Automating the processing of pelvic CT scans could impact decision accuracy, decrease the time for decision making, and reduce health care cost. This paper discusses a method to automate the segmentation of bone from pelvic CT images. Accurate segmentation of bone is very important for developing an automated assisted-decision support system for Traumatic Pelvic Injury diagnosis and treatment.

Unified wavelet and Gaussian filtering for segmentation of CT images; application in segmentation of bone in pelvic CT images.

L&#39;analyse des tomodensitom&eacute;tries pelviennes est une &eacute;tape cruciale pour d&eacute;tecter et &eacute;valuer la gravit&eacute; des traumatismes pelviens. Automatisation du traitement des tomodensitom&eacute;tries pelviennes pourrait influer l&#39;exactitude de la d&eacute;cision, diminuer le temps de prise de d&eacute;cisions et r&eacute;duire le co&ucirc;t des soins de sant&eacute;. Cet article pr&eacute;sente une m&eacute;thode pour automatiser la segmentation de l&#39;os pelvien images CT. Segmentation pr&eacute;cise de l&#39;OS est tr&egrave;s importante pour l&#39;&eacute;laboration d&#39;un syst&egrave;me de support assist&eacute;-d&eacute;cision automatis&eacute; pour traumatisme pelvien diagnostic et traitement.

Ondelettes unifi&eacute; et gaussien de filtrage pour la segmentation d&#39;images CT ; application &agrave; la segmentation de l&#39;os pelvien images CT.

L&#39;analisi delle scansioni CT pelvici &egrave; un passo cruciale per individuare e valutare la gravit&agrave; delle lesioni traumatiche pelvica. Automatizzare l&#39;elaborazione di scansioni CT pelvici potrebbe impatto precisione decisione, diminuire il tempo per il processo decisionale e ridurre i costi sanitari. Questo libro illustra un metodo per automatizzare la segmentazione dell&#39;osso da immagini TC pelviche. Accurata segmentazione dell&#39;osso &egrave; molto importante per lo sviluppo di un sistema automatizzato di supporto assistito-decisione per lesioni traumatiche pelvico diagnosi e trattamento.

Wavelet unificato e gaussiana filtro per la segmentazione di immagini CT; applicazione nella segmentazione dell&#39;osso in immagini TC pelviche.

El an&aacute;lisis de las TC p&eacute;lvico es un paso crucial para detectar y evaluar la gravedad de las lesiones traum&aacute;ticas p&eacute;lvica. Automatizar la tramitaci&oacute;n de las TC p&eacute;lvico podr&iacute;a afectar la exactitud de la decisi&oacute;n, disminuir el tiempo de toma de decisiones y reducir los costos de atenci&oacute;n m&eacute;dica. Este art&iacute;culo discute un m&eacute;todo para automatizar la segmentaci&oacute;n del hueso p&eacute;lvico im&aacute;genes CT. Segmentaci&oacute;n precisa del hueso es muy importante para el desarrollo de un sistema automatizado de soporte de decisi&oacute;n asistida para traumatismo p&eacute;lvico diagn&oacute;stico y tratamiento.

Wavelet unificada y Gaussiano de filtrado para la segmentaci&oacute;n de im&aacute;genes CT; aplicaci&oacute;n en segmentaci&oacute;n de hueso p&eacute;lvicos im&aacute;genes CT.

Multidetector computed tomography (MDCT) has emerged as the imaging modality of choice for evaluating the abdomen and pelvis in trauma patients. MDCT readily detects injury of the solid organs as well as direct and indirect features of bowel and/or mesenteric injury-an important advance given that unrecognized bowel and mesenteric injuries may result in high morbidity and mortality. Nonetheless, challenges persist in the interpretation of abdominal and pelvic CT images in trauma patients. Difficulty in interpretation may result from lack of familiarity with or misunderstanding of CT features of bowel and/or mesenteric injury. Moreover, due to major technical advances afforded by MDCT, new CT features of bowel and/or mesenteric injuries have been recognized. Beading and termination of mesenteric vessels indicating surgically important mesenteric injury is an example of one of these new features. MDCT also allows for the detection of small or trace amounts of isolated intraperitoneal fluid in trauma patients, although the clinical management of these patients is still controversial. This pictorial essay illustrates the spectrum of typical, atypical, and newly reported MDCT features of bowel and mesenteric injuries due to blunt trauma. The features that help to differentiate these injuries from pitfalls are emphasized in these proven cases.

Blunt bowel and mesenteric injury: MDCT diagnosis.

Multid&eacute;tecteur computed tomography (MDCT) s&#39;est impos&eacute; comme le syst&egrave;me d&#39;imagerie de choix pour l&#39;&eacute;valuation de l&#39;abdomen et le pelvis en patients victimes de traumatismes. OCDM d&eacute;tecte facilement blessure des organes solides ainsi que des caract&eacute;ristiques directes et indirectes de l&#39;intestin et/ou m&eacute;sent&eacute;rique blessure-une avanc&eacute;e importante, &eacute;tant donn&eacute; que non reconnue de l&#39;intestin et blessures m&eacute;sent&eacute;riques peuvent causer la mortalit&eacute; et une morbidit&eacute; &eacute;lev&eacute;e. N&eacute;anmoins, les d&eacute;fis persistent dans l&#39;interpr&eacute;tation des images de CT abdominales et pelviennes dans les patients victimes de traumatismes. Difficult&eacute; d&#39;interpr&eacute;tation peut entra&icirc;ner un manque de familiarit&eacute; avec ou le malentendu de CT des caract&eacute;ristiques de l&#39;intestin et/ou de la l&eacute;sion m&eacute;sent&eacute;rique. En outre, en raison des avanc&eacute;es techniques majeures offertes par MDCT, nouvelles fonctionnalit&eacute;s de CT de l&#39;intestin et/ou blessures m&eacute;sent&eacute;riques ont &eacute;t&eacute; reconnues. Perles et r&eacute;siliation des vaisseaux m&eacute;sent&eacute;riques indiquant chirurgicalement importante l&eacute;sion m&eacute;sent&eacute;rique est un exemple d&#39;une de ces nouvelles fonctionnalit&eacute;s. OCDM permet &eacute;galement la d&eacute;tection de petites ou de traces d&#39;isol&eacute; liquide intrap&eacute;riton&eacute;al dans les patients victimes de traumatismes, m&ecirc;me si la prise en charge clinique des patients est encore controvers&eacute;e. Cet essai pictural illustre le spectre de fonctionnalit&eacute;s MDCT nouvellement signal&eacute;s, typiques et atypiques de l&#39;intestin et m&eacute;sent&eacute;riques blessures caus&eacute;es par un traumatisme contondant. Les fonctionnalit&eacute;s qui permettent de diff&eacute;rencier ces blessures de pi&egrave;ges sont privil&eacute;gi&eacute;es dans ces cas av&eacute;r&eacute;s.

Blunt intestinale et l&eacute;sion m&eacute;sent&eacute;rique : diagnostic MDCT.

Multidetettore computed tomography (MDCT) &egrave; emerso come la modalit&agrave; di imaging di scelta per la valutazione dell&#39;addome e della pelvi in pazienti con trauma. MDCT rileva facilmente lesioni degli organi solidi nonch&eacute; caratteristiche dirette e indirette di intestino e/o mesenteriche lesioni-un importante avanzamento dato che l&#39;intestino non riconosciuto e lesioni mesenteriche possono provocare mortalit&agrave; e morbilit&agrave; elevata. Tuttavia, le sfide persistono nell&#39;interpretazione delle immagini TAC addominale e pelviche in pazienti con trauma. Mancanza di familiarit&agrave; con o incomprensione delle caratteristiche di CT di intestino e/o lesioni mesenteriche pu&ograve; comportare difficolt&agrave; di interpretazione. Inoltre, a causa di importanti progressi tecnici da MDCT, nuove caratteristiche di CT dell&#39;intestino e/o lesioni mesenterici sono state riconosciute. Bordatura e la terminazione dei vasi mesenterici che indica chirurgicamente importanti lesioni mesenteriche &egrave; un esempio di una di queste nuove funzionalit&agrave;. MDCT permette anche il rilevamento di piccole dimensioni o tracce di isolato liquido intraperitoneale in pazienti con trauma, anche se la gestione clinica di questi pazienti &egrave; ancora controversa. Questo saggio pittorico illustra lo spettro di caratteristiche MDCT tipici, atipici e recentemente segnalati di intestino e mesenterici lesioni a causa di trauma contusivo. Le caratteristiche che aiutano a differenziare queste lesioni da insidie sono enfatizzate in questi casi provati.

Blunt intestinali e lesioni mesenterici: diagnosi MDCT.

Computarizada con multidetectores (TCMD) la tomograf&iacute;a se ha convertido en la modalidad de la proyecci&oacute;n de imagen de elecci&oacute;n para evaluar el abdomen y la pelvis en pacientes traumatizados. TCMD f&aacute;cilmente detecta lesiones de &oacute;rganos s&oacute;lidos, as&iacute; como caracter&iacute;sticas directas e indirectas de intestino o mesent&eacute;rica lesiones un avance importante, dado que el intestino no reconocido y mesent&eacute;ricas lesiones pueden causar alta morbilidad y mortalidad. Sin embargo, retos persisten en la interpretaci&oacute;n de im&aacute;genes de CT abdominales y p&eacute;lvicas en pacientes traumatizados. Dificultad en la interpretaci&oacute;n puede causar falta de familiaridad con o malentendido de caracter&iacute;sticas del CT de intestino o lesiones mesent&eacute;ricas. Por otra parte, debido a los avances t&eacute;cnicos principales por TCMD, nuevas caracter&iacute;sticas de CT de intestino y/o lesiones mesent&eacute;ricas han sido reconocidos. Abalorios y terminaci&oacute;n de los vasos mesent&eacute;ricos indicando quir&uacute;rgico importante lesi&oacute;n mesent&eacute;rica es un ejemplo de una de estas nuevas caracter&iacute;sticas. TCMD tambi&eacute;n permite la detecci&oacute;n de peque&ntilde;os o peque&ntilde;as cantidades de l&iacute;quido intraperitoneal aislado en pacientes traumatizados, aunque el manejo cl&iacute;nico de estos pacientes es todav&iacute;a pol&eacute;mico. Este ensayo ilustrado ilustra el espectro de caracter&iacute;sticas de TCMD t&iacute;picos, at&iacute;picos y nuevas denuncias del intestino y mesent&eacute;ricas lesiones por trauma embotado. Se destacan las caracter&iacute;sticas que ayudan a diferenciar estas lesiones de trampas en estos casos probados.

Blunt intestinal y lesiones mesent&eacute;ricas: diagn&oacute;stico de la TCMD.

Pelvic bone segmentation is a vital step in analyzing pelvic CT images and assisting physicians with diagnostic decisions in traumatic pelvic injuries. A new hierarchical segmentation algorithm is proposed using a template-based best shape matching method and Registered Active Shape Model (RASM) to automatically extract pelvic bone tissues from multi-level pelvic CT images. A novel hierarchical initialization process for RASM is proposed. 449 CT images across seven patients are used to test and validate the reliability and robustness of the proposed method. The segmentation results show that the proposed method performs better with higher accuracy than standard ASM method.

A new hierarchical method for multi-level segmentation of bone in pelvic CT scans.

Segmentation de l&#39;os iliaque est une &eacute;tape tr&egrave;s importante dans l&#39;analyse d&#39;images de CT pelviennes et d&#39;aider les m&eacute;decins avec des d&eacute;cisions diagnostiques en traumatismes pelviens. Un nouvel algorithme de segmentation hi&eacute;rarchique est propos&eacute; d&#39;utiliser une forme meilleure bas&eacute;es sur le mod&egrave;le correspondant de m&eacute;thode et la forme Active d&#39;enregistr&eacute; mod&egrave;le (RASM) pour extraire automatiquement les tissus de l&#39;os iliaque de plusieurs niveaux pelviens images de CT. Une nouvelle initialisation hi&eacute;rarchique pour RASM est propos&eacute;e. Images de CT 449 &agrave; travers sept patients sont utilis&eacute;s pour tester et valider la fiabilit&eacute; et la robustesse de la m&eacute;thode propos&eacute;e. Les r&eacute;sultats de segmentation montrent que la m&eacute;thode propos&eacute;e fonctionne mieux avec une pr&eacute;cision plus &eacute;lev&eacute;e que la m&eacute;thode standard de l&#39;ASM.

Une nouvelle m&eacute;thode hi&eacute;rarchique pour segmentation multi-niveaux de l&#39;os pelvien CT scans.

Segmentazione osso pelvico &egrave; un passo fondamentale in analisi di immagini TAC pelviche e assistere i medici con le decisioni diagnostiche in lesioni traumatiche pelvici. Un nuovo algoritmo di segmentazione gerarchica &egrave; proposto utilizzando una forma di migliore basati su template matching Metodo e registrato attivo forma modello (RASM) per estrarre automaticamente tessuti osso pelvico da multilivelli immagini TC pelviche. Un processo di inizializzazione gerarchica romanzo per RASM &egrave; proposto. Immagini TC 449 attraverso sette pazienti sono utilizzati per testare e convalidare l&#39;affidabilit&agrave; e la robustezza del metodo proposto. I risultati di segmentazione mostrano che il metodo proposto funziona meglio con una maggiore precisione rispetto a Metodo ASM standard.

Un nuovo metodo gerarchico multilivello segmentazione dell&#39;osso pelvico CT scansioni.

Hemorrhage is the main cause of deaths that occurs within first 24 hours after a traumatic pelvic injury. Therefore, it is very important to determine hemorrhage quickly. Hemorrhages are detected using a CT scan. However, it is very time consuming for physicians to look for hemorrhage in all CT slices. Therefore, an automated system is needed. This paper proposes an automated hemorrhage detection technique by incorporating anatomical information of pelvic region. The results showed method performs comparably to manual methods. A statistical test is conducted to see if the volume of hemorrhage detected using this technique is significantly different from the volume assessed manually.

An automated method for hemorrhage detection in traumatic pelvic injuries.

L&#39;h&eacute;morragie est la cause principale des d&eacute;c&egrave;s qui survient dans les premi&egrave;res 24 heures apr&egrave;s un traumatisme pelvien. Par cons&eacute;quent, il est tr&egrave;s important de d&eacute;terminer rapidement les h&eacute;morragies. Les h&eacute;morragies sont d&eacute;tect&eacute;s &agrave; l&#39;aide d&#39;un CT scan. Cependant, c&#39;est beaucoup de votre temps pour les m&eacute;decins &agrave; rechercher une h&eacute;morragie dans toutes les tranches de CT. Par cons&eacute;quent, un syst&egrave;me automatis&eacute; est n&eacute;cessaire. Cet article propose une technique de d&eacute;tection automatis&eacute;e de l&#39;h&eacute;morragie en y incorporant des informations anatomiques de la r&eacute;gion pelvienne. Les r&eacute;sultats ont montr&eacute; la m&eacute;thode effectue comparable aux m&eacute;thodes manuelles. Un test statistique est effectu&eacute; pour voir si le volume de l&#39;h&eacute;morragie d&eacute;tect&eacute;e &agrave; l&#39;aide de cette technique est tr&egrave;s diff&eacute;rent de la volume &eacute;valu&eacute; manuellement.

Une m&eacute;thode automatis&eacute;e pour la d&eacute;tection de l&#39;h&eacute;morragie dans les traumatismes pelviens.

Emorragia &egrave; la principale causa di decessi che si verifica entro le prime 24 ore dopo una lesione traumatica pelvica. Pertanto, &egrave; molto importante determinare emorragia rapidamente. Emorragie vengono rilevate tramite una scansione CT. Tuttavia, &egrave; molto tempo per i medici cercare di emorragia in tutte le fette di CT. Pertanto, &egrave; necessario un sistema automatizzato. Questo libro propone una tecnica di rilevamento automatizzato emorragia incorporando informazioni anatomiche della regione pelvica. I risultati hanno mostrato il metodo esegue in modo paragonabile ai metodi manuali. Un test statistico &egrave; condotto per vedere se il volume di emorragia rilevato usando questa tecnica &egrave; significativamente diverso dal volume valutato manualmente.

Un metodo automatico per la rilevazione di emorragia in lesioni traumatiche pelviche.

Fracture detection in pelvic bones is vital for patient diagnostic decisions and treatment planning in traumatic pelvic injuries. Manual detection of bone fracture from computed tomography (CT) images is very challenging due to low resolution of the images and the complex pelvic structures. Automated fracture detection from segmented bones can significantly help physicians analyze pelvic CT images and detect the severity of injuries in a very short period. This paper presents an automated hierarchical algorithm for bone fracture detection in pelvic CT scans using adaptive windowing, boundary tracing, and wavelet transform while incorporating anatomical information. Fracture detection is performed on the basis of the results of prior pelvic bone segmentation via our registered active shape model (RASM). The results are promising and show that the method is capable of detecting fractures accurately.

Fracture Detection in Traumatic Pelvic CT Images.

D&eacute;tection de rupture dans la ceinture pelvienne est vitale pour le patients d&eacute;cisions diagnostiques et le traitement de planification dans les traumatismes pelviens. D&eacute;tection manuelle de fracture de l&#39;os d&#39;images de tomodensitom&eacute;trie (TDM) est tr&egrave;s difficile en raison de la faible r&eacute;solution des images et des structures pelviennes complexes. D&eacute;tection automatis&eacute;e de fracture OS segment&eacute; peut consid&eacute;rablement aider les m&eacute;decins &agrave; analyser les images de CT pelviennes et de d&eacute;tecter la gravit&eacute; des blessures dans une tr&egrave;s courte p&eacute;riode. Cet article pr&eacute;sente un algorithme hi&eacute;rarchique automatis&eacute; pour la d&eacute;tection de fracture osseuse dans les tomodensitom&eacute;tries pelviennes &agrave; l&#39;aide de fen&ecirc;trage adaptative, tra&ccedil;age de la fronti&egrave;re et transform&eacute;e en ondelettes tout en incorporant les informations anatomiques. D&eacute;tection de rupture se fait sur la base des r&eacute;sultats de segmentation os iliaque ant&eacute;rieur par l&#39;interm&eacute;diaire de notre mod&egrave;le de forme active enregistr&eacute;s (RASM). Les r&eacute;sultats sont prometteurs et montrent que la m&eacute;thode est capable de d&eacute;tecter avec pr&eacute;cision les fractures.

D&eacute;tection de fracture traumatique pelvien CT images.

Rilevamento di frattura delle ossa pelviche &egrave; vitale per il paziente decisioni diagnostiche e trattamento pianificazione in lesioni traumatiche pelviche. Rilevazione manuale della frattura dell&#39;osso da immagini di tomografia computerizzata (CT) &egrave; molto impegnativo a causa della bassa risoluzione delle immagini e le complesse strutture pelviche. Rilevamento automatizzato frattura da ossa segmentato significativamente pu&ograve; aiutare i medici analizzare immagini TC pelviche e rilevare la gravit&agrave; delle lesioni in un periodo molto breve. Questo libro presenta un algoritmo gerarchico automatizzato per il rilevamento di frattura ossea in TAC pelvica utilizzando adattivo windowing, traccia contorno e trasformata wavelet incorporando informazioni anatomiche. Frattura rilevamento viene eseguito sulla base dei risultati di segmentazione osso pelvico precedente tramite il nostro modello di forma attiva registrati (RASM). I risultati sono promettenti e mostrano che il metodo &egrave; in grado di rilevare con precisione fratture.

Rilevamento di frattura in traumatici immagini TC pelviche.

Automated hemorrhage detection and segmentation in traumatic pelvic injuries is vital for fast and accurate treatment decision making. Hemorrhage is the main cause of deaths in patients within first 24 hours after the injury. It is very time consuming for physicians to analyze all Computed Tomography (CT) images manually. As time is crucial in emergence medicine, analyzing medical images manually delays the decision-making process. Automated hemorrhage detection and segmentation can significantly help physicians to analyze these images and make fast and accurate decisions. Hemorrhage segmentation is a crucial step in the accurate diagnosis and treatment decision-making process. This paper presents a novel rule-based hemorrhage segmentation technique that utilizes pelvic anatomical information to segment hemorrhage accurately. An evaluation measure is used to quantify the accuracy of hemorrhage segmentation. The results show that the proposed method is able to segment hemorrhage very well, and the results are promising.

Hemorrhage detection and segmentation in traumatic pelvic injuries.

D&eacute;tection automatis&eacute;e de l&#39;h&eacute;morragie et la segmentation des traumatismes pelviens est vital pour la prise de d&eacute;cision de traitement rapide et pr&eacute;cis. L&#39;h&eacute;morragie est la principale cause de d&eacute;c&egrave;s chez les patients dans les 24 premi&egrave;res heures suivant le traumatisme. C&#39;est beaucoup de votre temps pour les m&eacute;decins d&#39;analyser toutes les images de tomographie calcul&eacute;e (CT) manuellement. Comme le temps est crucial dans la m&eacute;decine d&#39;&eacute;mergence, analyse d&#39;images m&eacute;dicales manuellement retarde le processus d&eacute;cisionnel. D&eacute;tection automatis&eacute;e de l&#39;h&eacute;morragie et la segmentation peuvent consid&eacute;rablement aider les m&eacute;decins pour analyser ces images et prendre des d&eacute;cisions rapides et pr&eacute;cises. Segmentation de l&#39;h&eacute;morragie est une &eacute;tape cruciale dans l&#39;exactitude du diagnostic et processus de d&eacute;cision de traitement. Cet article pr&eacute;sente une technique de segmentation de nouvelle h&eacute;morragie r&eacute;glement&eacute; qui utilise des renseignements anatomiques pelviennes &agrave; h&eacute;morragie segment avec pr&eacute;cision. Une mesure d&#39;&eacute;valuation sert &agrave; quantifier la pr&eacute;cision de la segmentation de l&#39;h&eacute;morragie. Les r&eacute;sultats montrent que la m&eacute;thode propos&eacute;e est capable de segmenter l&#39;h&eacute;morragie tr&egrave;s bien, et les r&eacute;sultats sont prometteurs.

D&eacute;tection de l&#39;h&eacute;morragie et la segmentation traumatismes pelviens.

Rilevamento automatizzato emorragia e segmentazione in lesioni traumatiche pelvici &egrave; di vitale importanza per le decisioni di trattamento veloce e preciso. Emorragia &egrave; la principale causa di morte nei pazienti entro le prime 24 ore dopo l&#39;infortunio. &Egrave; molto tempo per i medici di analizzare manualmente tutte le immagini di tomografia computata (CT). Il tempo &egrave; cruciale nella medicina di emergenza, analisi di immagini mediche manualmente ritarda il processo decisionale. Rilevamento automatizzato emorragia e segmentazione pu&ograve; aiutare in modo significativo ai medici di analizzare queste immagini e prendere decisioni rapide e precise. Emorragia segmentazione &egrave; un passo cruciale nel processo decisionale trattamento ed una diagnosi accurata. Questo libro presenta una tecnica di segmentazione di emorragia romanzo basato su regole che utilizza informazioni anatomiche pelvici per emorragia di segmento con precisione. Una misura di valutazione &egrave; usata per quantificare la precisione della segmentazione di emorragia. I risultati mostrano che il metodo proposto &egrave; in grado di emorragia del segmento molto bene, e i risultati sono promettenti.

Charles Cockrell

Virginia Commonwealth University Reanimation Engineering Science (VCURES) Center

Automated Midline Shift and Intracranial Pressure Estimation based on Brain CT Images