Αυτοματοποιημένο σύστημα κατάτμησης και ανάλυσης εστιών σε εικόνες Μαγνητικής Τομογραφίας (MRI) από ασθενείς με πολλαπλή σκλήρυνση

Abstract

Η πολλαπλή σκλήρυνση (ΠΣ) που προσβάλλει τον εγκέφαλο είναι η πιο κοινή νευρολογική ασθένεια η οποία εμφανίζεται σε ηλικία 20 έως 40 ετών, κυρίως σε γυναίκες. Είναι ένα είδος ουλής που εμφανίζεται μέσα στο κεντρικό νευρικό σύστημα η οποία μπορεί να επηρεάζει μόνιμα την κινητική και αισθητική λειτουργία ενός ατόμου. Η ΠΣ μπορεί να είναι θανατηφόρα, δεν θεραπεύεται ούτε γνωρίζουμε την κύρια αιτία της, αλλά υπάρχουν πολλές θεραπείες που καθυστερούν την εμφάνιση των συμπτωμάτων της. Αυτή η ασθένεια είναι συνήθως κληρονομική, διαφέρει από ασθενή σε ασθενή και μπορεί να διαγνωστεί συνήθως μέσω της μαγνητικής τομογραφίας. Μεγάλη είναι η σημασία της ανάλυσης ιατρικής εικόνας με την βοήθεια πληροφορικών συστημάτων η οποία συμβάλλει στην εξαγωγή ιατρικών συμπερασμάτων και ιατρικής πληροφορίας. Ως αφορμή το γεγονός αυτό καλούμαστε να διερευνήσουμε εις βάθος το θεωρητικό και ερευνητικό υπόβαθρο εμπλουτίζοντας τις γνώσεις μας γύρω από το αντικείμενο και να δημιουργήσουμε στα πλαίσια αυτής της διπλωματικής εργασίας, ένα αυτοματοποιημένο σύστημα ανίχνευσης των εστιών σε ασθενείς με ΠΣ από εικόνες μαγνητικής τομογραφίας (ΜΤ) εγκεφάλου. Αφού μελετήσουμε υφιστάμενους αλγόριθμους κατάτμησης και ανάλυσης υφής, θα υλοποιήσουμε ένα δικό μας ολοκληρωμένο σύστημα με τη χρήση του εργαλείου Matlab. Σκοπός του συστήματος είναι να εντοπίζει άμεσα τις εστίες ΠΣ με διαφορετικά είδη κατάτμησης, να ορίζει και να συγκρίνει την σοβαρότητα της κατάστασης του ασθενή, συγκρίνοντας εστίες πού έχουν δημιουργηθεί σε διαφορετικά χρονικά διαστήματα λήψης της ΜΤ, και να εξάγει αποτελέσματα τα οποία να βοηθούν στην έγκαιρη αντιμετώπιση του προβλήματος. Η ανάλυση υφής, η οποία αποδίδει διάφορα χαρακτηριστικά υφής επιτρέπει τον χαρακτηρισμό ασθενειών και ποσοτικοποίηση της κατανομής της νόσου. Αφού γίνει η υλοποίηση του συστήματος, αυτό θα εφαρμοσθεί ένα δείγμα εικόνων που έχουν ληφθεί από ασθενείς στο Ινστιτούτο Νευρολογίας και Γενετικής στη Λευκωσία. Πιο συγκεκριμένα, θα χρησιμοποιήσουμε τις μαγνητικές τομογραφίες 10 ασθενών με ΠΣ που έχουν ληφθεί σε δύο διαδοχικά διαστήματα. Τα αποτελέσματα της έρευνας αναμένεται να οδηγήσουν στη καλύτερη κατανόηση και αντιμετώπιση της νόσου. Επιπλέον το σύστημα θα προσφέρει ένα εργαλείο στον θεράποντα ιατρό να παρακολουθεί και να αξιολογεί της εξέλιξη της νόσου. Επίσης το σύστημα μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε μεταγενέστερες μελέτες σχετικά με το θέμα. Για την καλύτερη αξιολόγηση του συστήματος θα ζητηθεί η κλινική συμβολή δύο νευρολόγων από το Ινστιτούτο Νευρολογίας και Γενετικής. Ως μελλοντική εργασία προτείνεται να εκπαιδευτεί ένα νευρωνικό δίκτυο με βάση τα αποτελέσματα των χαρακτηριστικών υφής και γεωμετρικών χαρακτηριστικών τι οποίο θα βρίσκει αυτόματα χωρίς να εκτελείται κατάτμηση αν ο ασθενής πάσχει από ΠΣ και ποια η σοβαρότητα της νόσου.