TesisFinal Maria Valero

Facultad de Ingenier´ıa
Divisi´on de Estudios de Postgrado
Maestr´ıa en Computaci´on

DESARROLLO DE UN MODELO PARAMETRICO DEFORMABLE
PARA LA SEGMENTACION 3–D DE LA PROSTATA EN IMAGENES
DE ULTRASONIDO TRANSRECTAL

Autor: Mar´ıa Antonieta Valero Rangel
Tutor: Antonio Bravo

M´erida, Septiembre 2008

Agradecimiento
A mi Dios, gracias por siempre estar a mi lado siendo mi gu´ıa. A mi hermoso hijitoJos´e Santiago, por ser el amor de mi vida. A mi esposo, por ser mi mejor amigo, mi
amor y la persona que m´as me ayudo a superar esta meta. A mis padres, por guiarme y
brindarme siempre su apoyo incondicional.
A la Universidad Nacional Experimental del T´achira, mi alma mater, por formarme
como profesional, y como ser humano. Al Decanato de Investigaci´on, por su valiosa colaboraci´on en esteproyecto de Investigaci´on.
A la Universidad de Los Andes, especialmente, a la Divisi´on de Estudios de Postgrado,
Maestr´ıa en Computaci´on por su apoyo y formaci´on constante a lo largo de mis estudios
de Maestr´ıa.
Al Grupo de Bioingenier´ıa de la Universidad Nacional Experimental del T´achira, por
introducirme en el mundo de la investigaci´on y brindarme su apoyo incondicional en mi
carreraprofesional.
Al Dr. Antonio Bravo, por su valiosa contribuci´on en este logro, y por ser mi gu´ıa en
este camino transitado. Muchas Gracias.
Al Grupo de Ingenier´ıa Biom´edica de la Universidad de Los Andes GIBULA por proporcionar las bases de datos de im´agenes de pr´ostata en ultrasonido transrectal.

A mi hijo, A mi Esposo, A mis Padres

ii

Resumen
Se describe el desarrollo de un modeloparam´etrico deformable en tres dimensiones
para la segmentaci´on autom´atica de la pr´ostata a partir de im´agenes adquiridas usando
ultrasonido transrectal (TRUS). El modelo tridimensional est´a basado en la t´ecnica de
deformaci´on de forma libre y es guiado por un modelo de contorno activo en dos dimensiones. Una etapa de pre–procesamiento es requerida a objeto de realzar la informaci´on
asociada a lagl´andula prost´atica en las im´agenes TRUS y atenuar los componentes de
ruido. Se propone un enfoque basado en la combinaci´on jerarquica de filtros anisotr´opicos
e isotr´opicos. La herramienta computacional en que se ejecuta el modelo ha sido desarrollada en un ambiente multiplataforma que utiliza Visualization Toolkit (VTK) y Fast
Light Toolkit (FLTK) como esquema de programaci´on paravisualizaci´on y desarrollo de
interfaz gr´afica respectivamente. El modelo ha sido aplicado a tres bases de datos de
im´agenes de ultrasonido transrectal obteniendo un error menor a 4.30 mm al comparar los
resultados con contornos de la estructura prost´atica trazados manualmente por un especialista ur´ologo. Adicionalmente, el modelo ha sido utilizado para segmentar la pr´
ostata
sobre la base de datosdel Humano Visual obteniendo un error de 2.30 ± 0.86 mm.

Palabras Claves: Pr´ostata, ultrasonido transrectal, deformaci´on de forma libre, modelo
de contorno activo.

´Indice
Agradecimiento
Resumen

ii

Nomenclatura

x

1 Introducci´
on
1.1 Introducci´on al Problema .
1.2 Descripci´on del Trabajo .
1.2.1 Hip´otesis . . . . . .
1.2.2 Objetivos . . . . .
1.2.3 Sumario . . . . . .
1.3 Contribuciones. . . . . .

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1
3
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6

2 Imagenolog´ıa de la Pr´
ostata
2.1 Introducci´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2 La Pr´ostata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2.1 Definici´ony caracter´ısticas . . . . . . . .
2.2.2 Enfermedades de la pr´ostata . . . . . . .
2.3 Imagenolog´ıa M´edica . . . . . . . . . . . . . . .
2.3.1 Resonancia magn´etica . . . . . . . . . .
2.3.2 Ultrasonido transrectal . . . . . . . . . .
2.3.3 Elecci´on de la modalidad imagenol´ogica .
2.3.4 Fuente de datos . . . . . . . . . . . . . .
2.3.5 El humano visual . . . . . . . . . . . . .
2.4...