Δημιουργία ολοκληρωμένου υπολογιστικού συστήματος για τον υπολογισμό της μέγιστης διαφραγματικής χαλάρωσης μέσω υπερηχογραφικών εικόνων

Abstract

Παρακολουθώντας την κίνηση του θωρακικού διαφράγματος (ΘΔ), χρήσιμες πληροφορίες μπορούν να αντληθούν για την αναγνώριση της δυσλειτουργίας του έτσι ώστε να προληφθούν επιπλοκές και θάνατοι. Σε αυτή την διπλωματική εργασία εισάγουμε και χρησιμοποιούμε τεχνικές ανάλυσης εικόνας σε υπερηχογραφικές εικόνες M-mode για να διαπιστωθεί η μετατόπιση του διαφράγματος κατά τη διάρκεια της εισπνοής και εκπνοής. Εξάγουμε διάφορα χαρακτηριστικά κίνησης του ΘΔ τα οποία μπορούν να δώσουν επιπρόσθετες πληροφορίες για την αναγνώριση της ομαλής ή ανώμαλης κίνησης και λειτουργίας του διαφραγματικού μυ. Παρακολουθούμε επίσης την παράλληλη κίνηση του ΘΔ με αυτή της οισοφάγειας πίεσης (ΟΠ) και έτσι το προτεινόμενο σύστημα μπορεί να χρησιμοποιηθεί σαν μία μη-επεμβατική μέθοδος για την αντικατάσταση της μεθόδου της ΟΠ. Εξάγεται επίσης ο ρυθμός μέγιστης χαλάρωσης της ΟΠ ο οποίος χρησιμοποιείται ευρέως σήμερα για την αποτίμηση της κόπωσης του διαφράγματος. Επίσης μπορεί να δώσει επιπρόσθετη κλινική πληροφορία και να υποβοηθήσει τον θεράποντα ιατρό να αποφασίσει κατά πόσο κάποιος ασθενής μπορεί να αποσυνδεθεί από την μηχανική υποστήριξη. Στόχος αυτής της διπλωματικής εργασίας ήταν να αναπτυχθεί ένα ολοκληρωμένο υπολογιστικό σύστημα, το D-MRRAS (Diaphragmatic Maximal Relaxation Rate Analysis System), το οποίο μέσα από την ανάλυση σε υπερηχογραφικές εικόνες M-mode να μπορεί να παρακολουθεί την διαφραγματική κίνηση και να εξάγει ποσοτικές παραμέτρους οι οποίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αποτίμηση της κοπώσεως του ΘΔ και την αντικατάσταση της μεθόδου της ΟΠ. Το προτεινόμενο σύστημα έχει εφαρμοστεί σε 5 ασθενείς με διαφραγματική κόπωση (συνολικά 27 M-mode εικόνες για δύο ξεχωριστές ομάδες). Στο σύστημα D-MRRAS έχουν υλοποιηθεί τα ακόλουθα: (α) Μέθοδος εξαγωγής ποσοτικών παραμέτρων, (β) μέθοδος χειροκίνητης επεξεργασίας εικόνας και (γ) μέθοδος εισαγωγής χειροκίνητων μετρήσεων για τον υπολογισμό ποσοτικών μετρήσεων. Έχει επίσης χρησιμοποιηθεί πρόγραμμα μορφολογικών αλλαγών για αφαίρεση θορύβου. Τα ημι-αυτοματοποιημένα αποτελέσματα (SA) από το D-MRRAS έχουν συγκριθεί με δύο μεθόδους χειροκίνητων μετρήσεων (χειροκίνητες μετρήσεις στις υπερηχογραφικές εικόνες Μ-mode (MUS) και χειροκίνητες μετρήσεις σε γραφικές παραστάσεις τις οισοφάγειας πίεσης (MB)). Οι μετρήσεις περιλαμβάνουν τη διαφραγματική μετατόπιση (diaphragmatic excursion), διάρκεια εισπνοής (inspiration time), την κλίση της καμπύλης (slope), τον χρόνο χαλάρωσης (relaxation rate), την μέγιστη κλίση της καμπύλης (steepest slope), την απόσταση από τον Υ- v άξονα (y-axis distance) και την μέγιστη διαφραγματική χαλάρωση (Maximal Relaxation Rate). Για τις εικόνες οι χειροκίνητες μετρήσεις έχουν γίνει από ειδικό ιατρό της Μονάδας Εντατικής Θεραπείας του Παπαγεωργίου Γενικό Νοσοκομείο Θεσσαλονίκης. Για την επιβεβαίωση του συστήματος έχει δημιουργηθεί εικόνα προσομοίωσης της διαφραγματικής μετατόπισης με γνωστές παραμέτρους από τη βιβλιογραφία. Η διαδικασία επεξεργασίας των εικόνων και ο υπολογισμός των μέτρων αποτίμησης διαρκεί περίπου 2-3 λεπτά εφόσον η εισαγωγή δεδομένων από τον χρήστη είναι απαραίτητη. Τα σφάλματα των μέτρων αποτίμησης μεταξύ του προτεινόμενου συστήματος και των χειροκίνητων μετρήσεων, είναι πολύ μικρά, πράγμα που δείχνει την ακρίβεια και αξιοπιστία του συστήματος. Αυτό μπορεί να δώσει την πιθανότητα εφαρμογής του προτεινόμενου συστήματος στην κλινική πρακτική. Η περαιτέρω εξέλιξη και ανάλυση του D-MRRAS, όπως και η εφαρμογή του σε μεγαλύτερο αριθμό εικόνων είναι απαραίτητη για την καλύτερη αξιολόγηση του.