KORELACJA POMIĘDZY PARAMETRAMI TRANSFORMATY FOURIERA OBRAZU RENTGENOWSKIEGO MIKROSTRUKTURY [..]

XI Zjazd Polskiego Towarzystwa Osteoartrologii i Polskiej Fundacji Osteoporozy
V Krakowskie Sympozjum Osteoporozy
Kraków 27-29.09.2001

Streszczenia:
wersja polska
Materiały kongresowe: STRESZCZENIA, s101.
Druk: Drukarnia Skinder, ISBN – 83-904008-5-5

wersja angielska
Osteoporosis International 2001; vol. 12 (Suppl 1), s23.

P019
KORELACJA POMIĘDZY PARAMETRAMI TRANSFORMATY FOURIERA OBRAZU RENTGENOWSKIEGO MIKROSTRUKTURY KOŚCI GĄBCZASTEJ A WARTOŚCIĄ BMD

Sławomir Chaberek
Zakład Diagnostyki Obrazowej, SPSK, Konarskiego 13, 05-400 Otwock

Cel pracy: Celem pracy jest przedstawienie parametrów mikrostruktury kostnej wyznaczonych w oparciu o dwuwymiarową transformatę Fouriera obrazu rentgenowskiego, wymiar fraktalny i analizę histogramu mikroradiograficznych obrazów struktury kości gąbczastej. Wyznaczone parametry zostały porównane z wartością BMD badanych próbek kostnych przy użyciu współczynnika liniowej korelacji Pearsona.
Materiał i Metoda: Analizie poddano 40 obrazów mikroradiograficznych próbek kostnych główki kości udowej. Wszystkie próbki pochodziły z ujednoliconego anatomicznie obszaru główki kości udowej. Próbki miały kształt cylindra o średnicy 10mm i wysokości 12mm. Obraz mikroradiograficzny badanej struktury rejestrowano na filmach mammograficznych. Do obrazowania wykorzystano mikrorogniskową lampę rentgenowską o ognisku 13m. Powiększenie obrazu mikroradiograficznego wynosiło 5x, przy rozdzielczości geometrycznej 40pl/mm. Dla każdego preparatu wyznaczono parametry obrazu w oparciu o analizę widma dwuwymiarowej transformaty Fouriera, analizę fraktalną obrazu oraz histogram. Dla poszczególnych parametrów wyznaczone zostały wartości średnie oraz odchylenia standardowe. Przy użyciu aparatu LUNAR DPXL, stosując oprogramowanie „small animals”, dokonano metodą DEXA pomiarów densytometrycznych badanych próbek
Wyniki: Otrzymano wysokie korelacje pomiędzy parametrami zdefiniowanymi na podstawie widma energetycznego FFT a wartością BMD – |r|=0.880 (p<0,01). Korelacja pomiędzy wartością wymiaru fraktalnego a BMD wynosiła: |r|=0.822 (p<0.01). W analizie rozkładu histogramu najwyższe korelacje otrzymano pomiędzy wartością gradientu intensywności a wartością BMD – |r|=0.867 (p<0.01), najniższy współczynnik korelacji zanotowano dla wartości odchylenia standardowego histogramu – |r|=0.734 (p<0.01).
Podsumowanie: Praca wykazała, że prezentowane analizy struktury kości gąbczastej pozwalają na opis jej stanu klinicznego. Matematyczna analiza może okazać się bardzo dobrą metodą szybkiej oceny mikrostruktury kostnej. Przedstawione parametry są podstawą do zdefiniowania wektora cech obrazu mikrostruktury kostnej.

P019
CORRELATION BETWEEN FAST FOURIER TRANSFORMATION PARAMETERS OF RADIOGRAPHIC IMAGES OF TRABECULAR BONE MICROSTRUCTURE AND BMD
Slawomir Chaberek,
Department of Radiology SPSK; Konarskiego 13, 05-400 Otwock; Poland

Purpose: The aim of this study was to present parameters of bone microstructure. The method was based on the: 2 dimensional FFT analysis, fractal dimension and analysis dis¬tribution histogram of intensity microradiographic image of trabecular bone microstructure. We compared all parameters with BMD using correlation analysis (Pearson’s linear correlation coefficient).
Materials and Methods: We analysed 40 microradiograms of femoral head trabecular bone obtained from 40 patients. All samples were obtained from the same area of the femoral head. The samples were cylinders with a 10 mm diameter and a height of 12 mm, they were extracted by a trepan. Microradiograms were registered on mammographic films. For imaging we used a microfocal X-ray tube (focus diameter 13mm, 25kV). Magnification microradiograms was 5x and spatial resolution 40 pl/mm. Image parameters was evaluated in each case and used: 23 – 2D FFT parameters; fractal dimension; image histogram parameters: mean, energy, entropy, gradient, skews, kurtosis, standard deviation. For all parameters were computed mean and standard deviation. All samples had standard DEXA technique studies using 'small animals’ software on the LUNAR DPXL.
Results: We obtained high correlation between parameters of bone microstructure described by FFT energy spectrum and BMD – Irl=0.880 (p < 0,01). Correlation between fractal dimension and BMD was lrl=0.822 (p<0.01). In the analysis distribution histogram of intensity a high correlation was found between gradient intensity and BMD – lrl=0.867 (p<0.01), a small correlation between standard deviation intensity and BMD – lrl=0.734 (p<0.01) was also found.
Conclusion: The study shows that the presented analysis of trabecular bone microstructure described morphological trabe- cular bone fractures. There is great necessity of a method of non¬destructive investigation of bone microstructure. The presented image parameters were treated as the image descriptors and were set into the feature vector for discriminant analysis.