Düztabanlığın Otomatik Tanısı İçin Geliştirilen Bir Yazılım Aracı


Çit T., Yılmaz D., Çaviş T., Alp E., Aydın H.

11th International May 19 Innovative Scientific Approaches Congress, Samsun, Türkiye, 19 - 20 Mayıs 2024, ss.303-311

  • Yayın Türü: Bildiri / Tam Metin Bildiri
  • Basıldığı Şehir: Samsun
  • Basıldığı Ülke: Türkiye
  • Sayfa Sayıları: ss.303-311
  • Gazi Üniversitesi Adresli: Evet

Özet

Düztabanlık (pes planus) ayağı oluşturan kemik ve dokuların yapısındaki çeşitli bozukluklara bağlı olarak, ayak altındaki kavisin kaybolması ve düzleşmesi olarak tanımlanan bir ayak deformitesidir. Hem pediyatrik hem de erişkin popülasyonda yaygın olarak görülen bu klinik problem, doğuştan olabileceği gibi sıklıkla arka bacak tendon yetmezliği, yaralanma, eklem iltihabı, ayağın arka kemikleri arasındaki bağlantı anomalileri (tarsal koalisyon) gibi nedenlere bağlı olarak da gelişebilir. Düztabanlık ağrı, yorgunluk, dengesizlik ve zamanla önemli işlev kayıplarına sebep olabilir ve bu nedenle doğru ve erken teşhis edilmesi önemlidir. Radyografik tetkikler ve ölçümler anatomik bozuklukların şiddetini ortaya koyan önemli bir tanı ve takip araçlarıdır ve düztabanlık tanısında da ayakta basarak çekilmiş lateral radyografi grafileri kullanılır. Düztabanlık ön ve arka ayağın esnek bir biçimde bağlanmasını sağlayan Medial Longitudinal Ark (MLA) yüksekliğinin azalması ya da tamamen kaybolması durumuyla kendini gösteren bir deformite olduğundan basit bir radyografi görüntüsü üzerinde yapılan Kalkaneal eğim açısı ölçümleri hastalığın şiddetinin ve tedavi sürecinin tayininde önemli bir rol oynamaktadır. Kalkaneal eğim açısı ayak tabanı düzlemi ile Kalkaneus (topuk) kemiğinin alt yüzeyi arasında oluşan açıdır ve MLA yüksekliği ile ilişkilidir. Ancak bu açının ölçümünde deneyimli radyoloji uzmanları arasında bile, hatta aynı radyoloğun farklı zamanlarda yaptığı ölçümlerde bile ölçüm farklılıkları olduğu bilinmektedir. Bu durum, açı hesabı için manuel olarak çizilen çizgilerin farklılığından kaynaklanmaktadır. Bu çalışmada, bu ölçüm farklılıklarının giderilebilmesi için Kalkaneal eğim açısının otomatik olarak hesaplanmasını sağlayan ve aynı zamanda da manuel hesaplamaya olanak sağlayan bir yazılım programı ve arayüz geliştirilmiştir. Program, medikal görüntü standardı olan DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) formatındaki görüntüler üzerinde çalışmaktadır. Programın tasarımı ve yazılımında Microsoft Visual Studio programı, içerik geliştirmede de Microsoft ML (Machine Learning) yapay zeka, EmguCV ve EvilDICOM görüntü işleme paketlerinden yararlanılmıştır. Programın manuel hesaplama kısmında radyoloji uzmanınca görüntü üzerine gerekli çizgiler çizilebilmekte ve açı hesabı bu çizgiler referans alınarak yapılmaktadır. Otomatik hesaplama tarafında ise program ilgili kemikleri bulmakta ve gereken çizgileri kendisi oluşturarak açıyı hesaplayıp bir tabloda kullanıcıya sunmaktadır. Geliştirilen yazılım aracının, Kalkaneus eğim açısını doğru ve tekrarlanabilir bir biçimde elde edebildiğini gösteren doğrulama çalışmaları tamamlandıktan sonra yaygın bir biçimde kullanılacağı öngörülmektedir.

Pes planus is a foot deformity defined as the loss and flattening of the curve under the foot due to various disorders in the structure of the bones and tissues of the foot. This clinical problem, which is common in both pediatric and adult populations, may be congenital or may develop due to reasons such as hind leg tendon failure, injury, arthritis, connection anomalies between the back bones of the foot (tarsal coalition). Pes planus can cause pain, fatigue, instability, and significant loss of function over time, and therefore it is important to diagnose it correctly and early. Radiographic examinations and measurements are important diagnostic and follow-up tools that reveal the severity of anatomical disorders, and lateral radiographs taken while standing are used in the diagnosis of pes planus. Since pes planus is a deformity by a decrease or complete loss of the height of the Medial Longitudinal Arch (MLA), which allows the flexible connection of the forefoot and backfoot, Calcaneal inclination angle measurements made on a simple radiography image play an important role in determining the severity of pes planus and its treatment process. Calcaneal inclination angle is the angle formed between the plantar plane and the lower surface of the Calcaneus (heel) bone and is related to the MLA height. However, it is known that there are measurement differences in the measurement of this angle even among experienced radiologists, even in measurements made by the same radiologist at different times. This is due to the difference in the manually drawn lines for angle calculation. In this study, to eliminate these measurement differences, a software program and interface was developed that allows automatic calculation of the Calcaneal inclination angle and also allows manual calculation. The program works on images in DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) format, which is the medical image standard. Microsoft Visual Studio program was used in the design and development of the program, and Microsoft ML (Machine Learning) artificial intelligence, EmguCV and EvilDICOM image processing packages were used in content development. In the manual calculation part of the program, the necessary lines can be drawn on the image by the radiologist and the angle calculation is made using these lines as reference. On the automatic calculation side, the program finds the relevant bones and creates the necessary lines itself, calculates the angle and presents it to the user in a table. It is anticipated that the developed software tool will be widely used after validation studies showing that it can obtain the Calcaneus inclination angle accurately and reproducibly are completed.