بخشی از مقاله
چکیده
یکی از علامتهاي شایع دیابت، دیابت رتینوپاتی میباشد که اگر به موقع تشخیص و درمان نشود، موجب نابینایی میشود. درحال حاضر آنالیز تصاویر شبکیه براي تشخیص بیماري دیابت رتینوپاتی مورد استفاده قرار میگیرد. با رشد روزافزون افراد مبتلا به دیابت و فشارخون در جامعهي انسانی و همچنین تأثیر این بیماري بر روي شبکیهي چشم انسان، شناسایی دیابت رتینوپاتی که همان شناسایی اگزودا، میکرو آنوریسم و خونریزي میباشد از اهمیت ویژهاي برخوردار است.
در این مقاله قصد داریم از الگوریتم بهینهسازي ازدحام ذرات - - PSO بهمنظور ناحیهبندي تصاویر رنگی با استفاده از روش آستانهگذاري چند سطحی استفادهکنیم. پس از ناحیهبندي، ضایعات شبکیه با استفاده از لبهیاب کنی شناسایی میشوند و به سه دستهي میکروآنوریسم، خونریزي و اگزودا طبقهبندي میشوند.
متد ناحیهبندي پیشنهادي براي 89 تصویر از پایگاهدادهي diaretdb1 که نقاط مربوط به ضایعات آنها توسط چشمپزشک مشخص شدهبود، بکار گرفتهشده و کارائی بهدستآمدهي آن نیز عملکرد بهتري از نتایج بهدستآمده از متدهاي قبلی دارد و بهترتیب دقت و ویژگی برابر با % 99,99 و% 100 براي شناسایی میکروآنوریسم، % 99 و % 99 براي شناسایی خونریزي و 99٪ و 98٪ براي شناسایی اگزودا را دارا میباشد.
مقدمه
دیابت رتینوپاتی1 عارضهاي ناشی از دیابت است که بدلیل تغییرات ایجاد شده در رگهاي خونی2 رخ میدهد. وقتی عروق خونی در شبکیه3 آسیب میبینند، ممکن است باعث نشت مایع یا خون شده و یا منجر به رشد شاخههاي عروقی شکننده و کلاف مانند شده و باعث تخریب شبکیه شود. این مایع نشت کرده همچنین باعث تورم پرده شبکیه شده و یا رسوباتی را ایجاد مینماید. با اینکه این مرحله معمولاً روي دید تاثیري نمیگذارد اما ممکن است بعداً به مراحل شدیدتري که منجر به کاهش دید میشود تبدیل شود.
در نتیجه تصویري که شبکیه به مغز میفرستد تار شده یا کج و معوج میشود. از این رو رتینوپاتی زمینهاي به عنوان یک علامت هشدار دهنده محسوب میشود و رتینوپاتی دیابتی یکی از علل اصلی کاهش دید است و کسانیکه دیابت درمان نشده دارند 25 برابر شانس بیشتري براي کوري نسبت به افراد عادي دارند
هرچه طول بیماري دیابت بیشتر باشد احتمال دیابت رتینوپاتی بیشتر میشود. در نزدیک به 80درصد کسانیکه حداقل 15 سال دیابت دارند، صدمه به عروق شبکیه دیده میشود. در مبتلایان به دیابت نوع یک، احتمال ابتلا به رتینوپاتی دیابتی بیشتر است. دیابت رتینوپاتی جزو خطرناکترین و شایعترین بیماریهاي سیستم بینایی انسان به شمار میآید و اصلیترین عامل نابینایی در بزرگسالان بین 20 تا 60 سال میباشد.
طبق آمار منتشر شده، حدود 2درصد از افرادي که مدت 15 سال از ابتلا به دیابت آنها گذشتهاست،کاملاً فاقد بینایی هستند و حدود 10درصد از این افراد از اختلالات بینایی رنج میبرند - Lee et . - al., 2001; Sinthanayothin et al., 2002 همچنین بر اساس آمار دیگري در آمریکا سالانه هزینهاي معادل 500 میلیون دلار به دلیل نابینایی ناشی از دیابت هزینه میشود
بهترین راه براي تشخیص رتینوپاتی دیابتی معاینه چشمی در فواصل منظم میباشد که توسط چشم پزشک انجام میشود. براي تشخیص رتینوپاتی دیابتی چشمپزشک با استفاده از افتالموسکوپ4 به داخل چشم نگاه میکند. چنانچه چشم پزشک رتینوپاتی دیابتی را تشخیص دهد ممکن است نیاز به عکس رنگی تهچشم یا آزمایش خاصی بنام "آنژیوگرافی با فلوئورسئین" میباشد تا مشخص شود که بیمار احتیاج به درمان دارد یا نه؟ در آنژیوگرافی با فلوئورسئین یک ماده رنگی به داخل رگ بیمار تزریق میشود و عکسهاي مخصوصی از چشم گرفته میشود.
در سالهاي اخیر تشخیص علائم بیماري از روي تصاویر گرفته شده از شبکیه چشم بیماران انجام میشود. تعداد فراوان بیماران و حجم انبوه تصاویر، نیاز به نیروهاي متخصص و هزینههاي غربالگري را افزایش دادهاست و به دنبال آن کیفیت تشخیص بیماري و رضایتمندي بیماران کاهش یافتهاست. یک سیستم تشخیص دیابت رتینوپاتی میتواند در رفع مشکلات ذکر شده تاثیر بسزایی داشتهباشد. در این سیستمها از تکنیکهاي پردازش تصویر براي تشخیص علائم بیماري استفادهمیشود. ویژگیهاي مختلف شبکیه عروق خونی، دیسک نوري5، لکهها6 و فرورفتگیها7 میباشند که در شکل 1 - الف - مشاهده میشود.
ضایعات8 شبکیه که در شکل - 2ب - مشاهده میشود از جمله میکروآنوریسم9 و خونریزي10 واگزودا11 از علائم بیماري رتینوپاتی میباشد. چنانچه این ضایعات به موقع تشخیص داده شوند، قابل درمان است و میتواند از پیشرفت بیماري جلوگیري کند . - Walter et al., 2007 - بنابراین تشخیص این علائم از اهمیت ویژهاي برخوردار است در اکثر مقالات موجود، تصاویر آنژیوگرافی فلوئورسین12 تحت پردازش هستند که در این تصاویر میکروآنوریسمها وخونریزيها بصورت لکههاي تیره و اگزوداها بهصورت لکههاي روشن رؤیت میشوند.
تا به حال پژوهشهاي بسیاري در راستاي بهبود دقت شناسایی ضایعات شبکیه چشم ناشی از دیابت و افزایش کارایی آنها ارائه گردیدهاست که نشاندهندهي اهمیت و ارزش این موضوع در شناسایی دیابت رتینوپاتی در مراحل اولیهي ابتلا به آن و اقدام براي پیشگیري، درمان و جلوگیري از نابینایی میباشد. راهکارهاي ارائه شده در جهت شناسایی دیابت رتینوپاتی میباشد.
اولین الگوریتم شناسایی میکروآنوریسمها توسط Lay در سال 1983 ارائه شده که تصاویر ورودي آن بصورت تصاویر آنژیوگرافی فلوئورسین بودهاست. در این الگوریتم از عملگر مورفولوژیک باز کردن13 با عنصر ساختاري خطی که در جهتهاي مختلف قرار میگیرد، استفاده شدهاست.
