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Erschienen in: Journal of Digital Imaging 2/2013

01.04.2013

Segmentation and Visualization of a Large, High-Resolution Micro-CT Data of Mice

verfasst von: Ravishankar Chityala, Sridevi Pudipeddi, Luke Arensten, Susanta Hui

Erschienen in: Journal of Imaging Informatics in Medicine | Ausgabe 2/2013

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Abstract

High-resolution large datasets were acquired to improve the understanding of murine bone physiology. The purpose of this work is to present the challenges and solutions in segmenting and visualizing bone in such large datasets acquired using micro-CT scan of mice. The analyzed dataset is more than 50 GB in size with more than 6,000 2,048 × 2,048 slices. The study was performed to automatically measure the bone mineral density (BMD) of the entire skeleton. A global Renyi entropy (GREP) method was initially used for bone segmentation. This method consistently oversegmented skeletal region. A new method called adaptive local Renyi entropy (ALREP) is proposed to improve the segmentation results. To study the efficacy of the ALREP, manual segmentation was performed. Finally, a specialized high-end remote visualization system along with the software, VirtualGL, was used to perform remote rendering of this large dataset. It was determined that GREP overestimated the bone cross-section by around 30 % compared with ALREP. The manual segmentation process took 6,300 min for 6,300 slices while ALREP took only 150 min for segmentation. Automatic image processing with ALREP method may facilitate BMD measurement of the entire skeleton in a significantly reduced time, compared with manual process.
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Literatur
1.
Zurück zum Zitat Feldkamp LA, et al: The direct examination of three-dimensional bone architecture in vitro by computed tomography. J Bone Miner Res 4:3–11, 1989PubMedCrossRef Feldkamp LA, et al: The direct examination of three-dimensional bone architecture in vitro by computed tomography. J Bone Miner Res 4:3–11, 1989PubMedCrossRef
2.
3.
Zurück zum Zitat Ionita CN, et al: Cone-beam micro-CT system based on LabVIEW software. J Digit Imaging 21(3):296–305, 2008PubMedCrossRef Ionita CN, et al: Cone-beam micro-CT system based on LabVIEW software. J Digit Imaging 21(3):296–305, 2008PubMedCrossRef
4.
Zurück zum Zitat Feldkamp LA, et al: Practical cone-beam algorithm. J Opt Soc Am 1:612–619, 1984CrossRef Feldkamp LA, et al: Practical cone-beam algorithm. J Opt Soc Am 1:612–619, 1984CrossRef
5.
Zurück zum Zitat De Clerck NM, et al: Non-invasive high-resolution mCT of the inner structure of living animals. Microsc Anal 81:13–15, 2003 De Clerck NM, et al: Non-invasive high-resolution mCT of the inner structure of living animals. Microsc Anal 81:13–15, 2003
6.
Zurück zum Zitat Postnov AA, et al: 3D in vivo X-ray microtomography of living snails. J Microsc 205:201, 2002PubMedCrossRef Postnov AA, et al: 3D in vivo X-ray microtomography of living snails. J Microsc 205:201, 2002PubMedCrossRef
7.
Zurück zum Zitat Postnov AA, et al: Quantitative analysis of bone mineral content by X-ray microtomography. Physiol Meas 24:165–167, 2003PubMedCrossRef Postnov AA, et al: Quantitative analysis of bone mineral content by X-ray microtomography. Physiol Meas 24:165–167, 2003PubMedCrossRef
8.
Zurück zum Zitat Holdsworth DW, et al: Micro-CT in small animal and specimen imaging. Trends Biotechnol 20(8):S34–S39, 2002CrossRef Holdsworth DW, et al: Micro-CT in small animal and specimen imaging. Trends Biotechnol 20(8):S34–S39, 2002CrossRef
9.
Zurück zum Zitat Appleton CT et al: Forced mobilization accelerates pathogenesis: characterization of a preclinical surgical model of osteoarthritis. Arthritis Res Ther 9:R13, 2007 Appleton CT et al: Forced mobilization accelerates pathogenesis: characterization of a preclinical surgical model of osteoarthritis. Arthritis Res Ther 9:R13, 2007
10.
Zurück zum Zitat McErlain DD, et al: Study of subchondral bone adaptations in a rodent surgical model of OA using in vivo micro-computed tomography. Osteoarthr Cartil 16:458–469, 2008PubMedCrossRef McErlain DD, et al: Study of subchondral bone adaptations in a rodent surgical model of OA using in vivo micro-computed tomography. Osteoarthr Cartil 16:458–469, 2008PubMedCrossRef
11.
Zurück zum Zitat Granton PV, et al: Rapid in vivo whole-body composition of rats using cone-beam micro-CT. J Appl Physiol 109(4):1162–1169, 2010PubMedCrossRef Granton PV, et al: Rapid in vivo whole-body composition of rats using cone-beam micro-CT. J Appl Physiol 109(4):1162–1169, 2010PubMedCrossRef
12.
Zurück zum Zitat Kapur JN, et al: A new method for gray-level picture thresholding using the entropy of the histogram. Graph Models Image Process 29(3):273–285, 1985CrossRef Kapur JN, et al: A new method for gray-level picture thresholding using the entropy of the histogram. Graph Models Image Process 29(3):273–285, 1985CrossRef
14.
Zurück zum Zitat Yen JC, Chang FJ, Chang S: A new criterion for automatic multilevel thresholding. IEEE Trans Image Process 4(3):370–378, 1995PubMedCrossRef Yen JC, Chang FJ, Chang S: A new criterion for automatic multilevel thresholding. IEEE Trans Image Process 4(3):370–378, 1995PubMedCrossRef
16.
Zurück zum Zitat Hui SK, Fairchild GR, Kidder LS, Sharma M, Bhattacharya M, Jackson S, Le C, Yee D: Skeletal remodeling following clinically relevant radiation-induced bone damage treated with zoledronic acid. Calcif Tissue Int 90:40–49, 2012 Hui SK, Fairchild GR, Kidder LS, Sharma M, Bhattacharya M, Jackson S, Le C, Yee D: Skeletal remodeling following clinically relevant radiation-induced bone damage treated with zoledronic acid. Calcif Tissue Int 90:40–49, 2012
17.
Zurück zum Zitat Hui SK, Khalil A, Zhang Y, Coghill K, Le C, Dusenbery K, Froelich J, Yee D, Downs L: Longitudinal assessment of bone loss from diagnostic computed tomography scans in gynecologic cancer patients treated with chemotherapy and radiation. Am J Obstet Gynecol 203(4):353.e1–7, 2010CrossRef Hui SK, Khalil A, Zhang Y, Coghill K, Le C, Dusenbery K, Froelich J, Yee D, Downs L: Longitudinal assessment of bone loss from diagnostic computed tomography scans in gynecologic cancer patients treated with chemotherapy and radiation. Am J Obstet Gynecol 203(4):353.e1–7, 2010CrossRef
Metadaten
Titel
Segmentation and Visualization of a Large, High-Resolution Micro-CT Data of Mice
verfasst von
Ravishankar Chityala
Sridevi Pudipeddi
Luke Arensten
Susanta Hui
Publikationsdatum
01.04.2013
Verlag
Springer-Verlag
Erschienen in
Journal of Imaging Informatics in Medicine / Ausgabe 2/2013
Print ISSN: 2948-2925
Elektronische ISSN: 2948-2933
DOI
https://doi.org/10.1007/s10278-012-9498-y

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