Δημιουργία και ανάπτυξη ολοκληρωμένου συστήματος για την αυτοματοποιημένη μέτρηση του πάχους τοιχώματος της καρωτιδικής αρτηρίας σε βίντεο υπερήχων

Abstract

 Κατά την δεύτερη δεκαετία του 21ου αιώνα που διανύουμε, έχει πραγματοποιηθεί μεγάλη πρόοδος στην ιατρική απεικόνιση. Η χρήση του υπερηχογραφήματος και η ανάλυση των αποτελεσμάτων του είναι πλέον μια χαρακτηριστική εφαρμογή της ιατρικής απεικόνισης με ιδιαίτερη σημασία Στα πλαίσια αυτής της προόδου, ο θεμελιώδης στόχος αυτής της εργασίας είναι η δημιουργία και η υλοποίηση ενός ολοκληρωμένου συστήματος για την αυτοματοποιημένη κατάτμηση και μέτρηση του πάχους τοιχώματος αρτηρίας (ΠΤΑ) από βίντεο υπερήχων καρωτιδικής αρτηρίας. Με την εφαρμογή αυτή, ο θεράπων ιατρός θα έχει την δυνατότητα να λαμβάνει στοιχεία για την κατάσταση του ασθενή σε πραγματικό χρόνο, να συμβουλεύεται τις υποδείξεις του συστήματος και συνεπώς να οδηγείται σε πιο ασφαλή και άμεσα συμπεράσματα. Η εφαρμογή αυτή αποσκοπεί στην βελτίωση της αποτελεσματικότητας του υπερηχογραφήματος για την μέτρηση των ορίων της καρωτιδικής αρτηρίας, καθώς και στην κατάτμηση των ορίων αυτών σε φυσιολογικά και μη, Το αναμενόμενο και επιθυμητό αποτέλεσμα του όλου εγχειρήματος είναι το σύστημα να μπορεί να χρησιμοποιηθεί από τον θεράποντα ιατρό στην κλινική πρακτική για την παρακολούθηση του κίνδυνου εγκεφαλικού επεισοδίου. Στην παρούσα εργασία ακολουθήθηκε μια μεθοδολογία σύμφωνα με την οποία, το σύνολο των 27 διαθέσιμων προς ανάλυση βίντεο υπερήχων καρωτιδικής αρτηρίας (ΚΑ), αφού φορτώθηκαν στο σύστημα, δέχτηκαν προεπεξεργασία με despeckle φίλτρα για απομάκρυνση θορύβου και μετά από επιπλέον επεξεργασία, η οποία περιλάμβανε κατωφλίωση και εφαρμογή αλγορίθμων εξεύρεσης αρμών, εισήχθησαν στα βίντεο ενεργά περιγράμματα (active contours) τα οποία με δείκτες και συντεταγμένα σημεία δημιούργησαν τα ποσοτικά αποτελέσματα που αναμέναμε. Το προτεινόμενο ολοκληρωμένο σύστημα έχει υλοποιηθεί σε περιβάλλον MATLAB για την απεικόνιση, κατάτμηση, και ανάλυση ΚA σε βίντεο υπερήχων, εξάγοντας ποσοτικές μετρήσεις του ΠΤΑ. Τα ποσοτικά αποτελέσματα που λάβαμε απεικονίζουν και την κατάσταση του κάθε ασθενούς. Σύμφωνα με αυτά τα αποτελέσματα, εξεταζόμενοι που παρατηρούσαμε οπτικά ότι βρίσκονται σε φυσιολογικά όρια (Ν), πράγματι επιβεβαιώθηκε ποσοτικά πως βρίσκονταν εντός των ορίων (Αυτοματοποιημένη μέτρηση ΠΤΑ (Ν): 0,74 +0,14mm), σε αντίθεση με συμπτώματικούς (Α) εξεταζόμενους που ξεπερνούσαν αυτά τα όρια. Από το σύνολο των υπό εξέταση βίντεο, λήφθηκαν ποσοτικά αποτελέσματα για τις ελάχσιτες, μέγιστες και μέσες τιμές ΠΤΑ, στις οποίες υπήρχαν τόσο φυσιολογικές καταστάσεις όσο και ουραίες τιμές, καλύπτοντας ένα εύρος από 0,57 ± 0,17 έως 2,94 + 0,07mm. Χαρακτηριστικά αποτελέσματα ενός ασθενούς με φυσιολογικά όρια ΠΤΑ(Ν) αποτέλεσαν τιμές από 0,65 + 0,05 ελάχιστη, έως 0,82 + 0,05mm μέγιστη και δεν θεωρήθηκαν ανησυχητικά, ενώ σε περίπτωση ασθενούς με αυξημένο ΠΤΑ τα όρια αυτά κυμάνθηκαν από 0,95 ± 0,09 ελάχιστη, έως και 2,94 + 0,07mm μέγιστη, αποτέλεσμα ιδιαίτερα ανησυχητικό που πρέπει να αξιοποιηθεί από τον ιατρό προς ενημέρωση του ασθενούς και αντιμετώπιση του προβλήματος. Η συγκεκριμένη μέθοδος, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εξαγωγή αποτελεσμάτων του ΠΤΑ, ωστόσο περεταίρω εργασία και αξιολόγηση απαιτείται για την επικύρωσή της. Μελλοντικά μια αξιοσημείωτη και σημαντική προσθήκη θα μπορούσε να ήταν ο συνδυασμός αυτού του συστήματος με ένα νευρωνικό δίκτυο που θα κατένεμε τους ασθενείς, ανάλογα με τα αποτελέσματα τους σε συμπτωματικούς ή μη.