|
|
Model-based 2D-3D Registration Methods for Analysis of Conventional Radiographs
Klíma, Ondřej ; Kälviäinen, Heikki (oponent) ; Krupa, Petr (oponent) ; Zemčík, Pavel (vedoucí práce)
Conventional radiography plays a key role within bone fracture diagnoses, preoperative planning, and postoperative evaluations of orthopedic interventions. The thesis is focused on methods enabling 3D analysis of conventional radiographs, based on the registration of digital models into pairs of calibrated X-ray images. The thesis presents a method for reconstruction of complete intact models of long bones suffering displaced diaphyseal fractures from conventional radiographs of individual fragments. The reconstruction is achieved using a 2D-3D registration of a statistical shape model into the fragments with simultaneously performed fracture reduction. The reduction is enabled by accurate estimation of the bone length, which is achieved by an automatic division of the statistical shape model into individual fragments. The proposed approach is involved in a software application intended for preoperative planning of diaphyseal fractures reduction with a focus on the identification of the best fitting intramedullary nail or bone plate. The reconstruction adopts a proposed intensity-based revision of nonoverlapping area registration procedure, intended for involvement in model-based radiostereometry. In contrast with the original contour-based formulation, the revised method is able to handle occlusions or unreliable parts of involved digital models. Moreover, performed evaluations reveal an order of magnitude higher accuracy in comparison with the contour-based approach, reaching similar results as the state-of-the-art feature-based approaches, while allowing the involvement of highly detailed 3D models and straightforward acceleration. In addition to the non-overlapping area approach, also a density-based registration pipeline using statistical shape and intensity models was created for reconstruction of patient-specific bone models. Although reaching slightly lower surface reconstruction accuracy, the density-based registration is able to estimate the internal bone structures such as spongy and compact tissues, potentially providing more information for the planning. For practical aspects, different optimisation methods and possibilities of statistical shape and intensity models lossy compression were investigated.
|
|
|
On-the-fly compression in time-domain ultrasound simulations
Klepárník, Petr ; Fura, Łukasz (oponent) ; Krupa, Petr (oponent) ; Zemčík, Pavel (vedoucí práce)
This work proposes a new compression method and its application in the framework of time-domain ultrasound simulations, specializing in high-intensity focused ultrasound (HIFU). Large-scale numerical simulations of HIFU, important for model-based treatment planning, generate large amounts of data. A simulation typically requires hundreds of gigabytes of storage. The goal of using this method is to significantly save computing resources while maintaining sufficient quality of the simulation outputs. At the core of this work, experimental simulations are presented, which show that the proposed compression method and its use for on-the-fly calculation of the average acoustic intensity during the simulation bring significant improvements. The main advantage is to a large extent (up to 99 %) reduced consumption of precious disk space and approximately the same requirement for operational memory during simulation, which can significantly reduce the price of the computing platform. Compression does not adversely affect the overall simulation time. The accuracy of the new method was evaluated using thermal simulations. Using the new method, the same results are achieved in ablated tissue determination as in other approaches.
|
|
|
Experimentální léčba poranění míchy a klinická léčba hrudně-bederních obratlových zlomenin
Krůpa, Petr ; Řehák, Svatopluk (vedoucí práce) ; Hejčl, Aleš (oponent) ; Hrabálek, Lumír (oponent)
Souhrn Zlomeniny páteře sdružené s poraněním míchy (SCI) patří k závažným medicínským stavům. Zatímco terapie obratlových zlomenin hrudně-bederní oblasti páteře patří k základním neurochirurgickým operacím, léčba těžkého míšního poranění je klinicky neuspokojivá a odkázána na pokrok na poli experimentální medicíny. Tato práce je zaměřena jak na klinické zhodnocení nového mini-invazivního způsobu stabilizace zlomeniny obratle, tak na experimentální léčbu míšního poranění pomocí podávání lidských mezenchymálních buněk z Whartonova rosolu (hWJ-MSCs) a protizánětlivé látky nanokurkuminu. Při experimentální léčbě SCI u modelu potkana pomocí hWJ-MSCs byly porovnány různé jednotlivé dávky (0,5 M a 1,5 M) a efekt opakovaného podávání pomocí lumbální punkce při porovnání s kontrolním vzorkem. Léčba byla aplikována v jedné dávce 7. den po SCI, nebo ve třech po sobě jdoucích dávkách vždy v rozmezí 7 dnů. Léčba pomocí inovativní protizánětlivé látky nanokurkuminu v porovnání s prázdným nanonosičem byla aplikována lokálně k místu poranění ihned po vytvoření SCI s následným čtyřtýdenním podkožním podáváním. Efekt léčby byl pravidelně hodnocen sérií behaviorálních testů (BBB, chůze po kladině, motoRater). Po ukončení experimentu, 9. týden po SCI, byla extenzivně vyšetřena míšní tkáň imunohistochemicky (rozsah gliové...
|
host ::
RSS.