การประกอบคืนสภาพจากภาพกระดูกสันหลังสองมิติเป็นภาพสามมิติเพื่อสนับสนุนการวินิจฉัยทางคลินิกและการคำนวณมวลกระดูกแบบอัตโนมัติ

Abstract

ในงานวิจัยนี้นำเสนอการสร้างคืนแบบจำลองกระดูกสันหลังส่วนเอวสามมิติของมนุษย์จากภาพถ่ายรังสีพลังงานต่ำเพื่อสนับสนุนการตัดสินใจของแพทย์และ ผู้เชี่ยวชายในงานด้านต่าง ๆ ในขั้นตอนวินิจฉัยทางคลินิก เนื่องจากแบบจำลองสามมิติของกระดูกสันหลังมีบทบาทสำคัญมากขึ้นในโลกปัจจุบัน ไม่ว่าจะเป็น การรักษาทางไกล (Tele-medicine) หรือแม่แต่การสร้างตัวแบบการพยากรณ์ การก่อโรคหรือความเสียหายต่าง ๆ ที่อาจเกิดขึ้นบริเวณกระดูกสันหลัง นอกจากนี้แล้วยังสามารถอำนวยความสะดวกให้แพทย์หรือผู้เชี่ยวชาญในการสื่อสารทำความเข้าใจกับคนไข้ได้อีกด้วย ซึ่งเทคโนโลยีในการสร้างแบบจำลองสามมิติในปัจจุบันจะต้องอาศัยอุปกรณ์ทางการแพทย์ขั้นสูงซึ่งมีค่าใช้จ่ายสูงและส่งผลเสียต่อผู้ป่วยโดยตรง เช่น เครื่องถ่ายภาพรังสีแบบ CT Scanner และ MRI เป็นต้น เมื่อผู้ป่วยเข้ารับการตรวจผ่านเครื่อง CT Scanner จะทำให้ตัวผู้ป่วยได้รับรังสีที่ส่งผลเสียต่อสุขภาพในระยะยาว ส่วนเครื่องถ่ายแบบ MRI จะมีความปลอดภัยมากกว่าแต่มีค่าใช้จ่ายที่ค่อนข้างสูงทำให้ผู้ป่วยไม่สามารถเข้าถึงได้อย่างทั่วไป ดังนั้นเครื่องถ่ายภาพรังสีพลังงานต่ำ (DXA) จึงเป็นทางเลือกที่มีความปลอดภัยและคุ้มค่ามากกว่า เนื่องจากภาพถ่ายรังสีที่ได้จากเครื่อง DXA มีความคมชัดต่ำรวมถึงภาพถ่ายทั้งสองมุมมองที่ได้จากเครื่องดังกล่าวมีตำแหน่งและขนาดที่ไม่เท่ากันดังนั้นการปรับปรุง (Image Enhancement) และระบุพื้นที่ที่สนใจ (ROI Identification) เป็นขั้นตอนที่จำเป็นสำหรับงานวิจัยนี้ จากนั้นจะต้องระบุพื้นที่ที่เป็นตำแหน่งของข้อกระดูกของแต่ละมุมมอง (Vertebrae Pose Identification) เพื่อทำการยืนยันข้อมูลภาพทั้งสองมุมมองเข้าหากัน (Registration) จากนั้นจึงนำข้อมูลที่ได้จากภาพทั้งสองมุมมองสร้างคืนแบบจำลองสามมิติจาก Template มาตรฐานของข้อกระดูกสันหลังของมนุษย์ต่อไป จากขั้นตอนวิธีที่กล่าวมาในข้างต้น สามารถวัดผลการทดลองได้จากการวัดค่าความคลาดเคลื่อนในพื้นที่สามมิติ เพื่อหาความแตกต่างของแบบจำลองที่สร้างขึ้นและผลเฉลย ซึ่งผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าข้อกระดูกส่วนบนและส่วนมีค่าความคลาดเคลื่อนมากที่สุดเนื่องจากมีกระดูกส่วนอื่นมาบดบังและรวมไปถึงส่งรบกวนอื่นเช่น ไขมันและแคลเซี่ยมมาบดบังบริเวณข้อกระดูกอีกด้วย