Ανάπτυξη Μεθοδολογίας Αυτόματου Εντοπισμού Της Αθηρωματικής Πλάκας Σε Εικόνες Υπερήχων Του Αρτηριακού Τοιχώματος

Abstract

Η αθηρωμάτωση αποτελεί μια χρόνια εκφυλιστική ασθένεια, η οποία προσβάλλει κύριες αρτηρίες. Ασβέστιο, λιπίδια και κύτταρα συσσωρεύονται στα τοιχώματα της καρωτιδικής αρτηρίας με αποτέλεσμα σταδιακά να αποφράσσουν τη ροή του αίματος προς τον εγκέφαλο. Η ύπαρξη αθηρωματικής πλάκας αποτελεί το κυριότερο αίτιο πρόκλησης ισχαιμικών εγκεφαλικών επεισοδίων. Η ανάγκη λήψης εγκυρότερης απόφασης σχετικά με τη θεραπεία που θα ακολουθηθεί, επεμβατική ή μη, οδήγησε στην ανάπτυξη υποβοηθούμενων από υπολογιστή συστημάτων αξιολόγησης της νόσου. Η κύρια απεικονιστική μέθοδος που χρησιμοποιείται για τον κλινικό έλεγχο των καρωτίδων είναι το υπερηχογράφημα. Στην παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζεται μια μεθοδολογίααυτόματου εντοπισμού της αθηρωματικής πλάκας σε εικόνες υπερήχων του αρτηριακού τοιχώματος. Ο προτεινόμενος αλγόριθμος βασίζεται στη θεωρία των γεωδαιτικών παραμορφώσιμων μοντέλων με χρήση επιπεδοσυνόλων. Τα χαρακτηριστικά που καθορίζουν τις δυνάμεις που οδηγούν τα επιπεδοσύνολα στα τελικά όρια της αθηρωματικής πλάκας προήλθαν από ανάλυση κίνησης της ακολουθίας εικόνων υπερήχων Β-σάρωσης. Για την αρχικοποίηση της καμπύλης των ενεργών περιοχών αναπτύχθηκε μεθοδολογία ανίχνευσης ακμών από εικόνα που προήλθε από υπερηχογράφημα Doppler. Ο αλγόριθμος εφαρμόστηκε σε ακολουθίες εικόνων υπερήχων 30 ασθενών με αθηρωμάτωση στην καρωτίδα. Τα αποτελέσματα της κατάτμησης αξιολογήθηκαν με βάση διαθέσιμη ground truth πληροφορία. Στο σύνολο των ασθενών αυτών ο αλγόριθμος παρουσιάζει συντελεστή Dice 62.68%, συντελεστή επικάλυψης 49.56% και ακρίβεια 96.50%. Μελλοντικές βελτιώσεις του αλγορίθμου μπορούν να τον καταστήσουν χρήσιμο εργαλείο στην διάγνωση και παρακολούθηση ασθενών με αθηρωματική πλάκα. Συνοψίζοντας, η παρούσα εργασία ανέδειξε άλλη μια συνιστώσα της χρησιμότητας της ανάλυσης κίνησης του αρτηριακού τοιχώματος και οδήγησε αφενός, ως σύνολο, στην ανάπτυξη ενός χρήσιμου εργαλείου για τον εντοπισμό της αθηρωματικής πλάκας, και αφεταίρου σε επιμέρους μεθοδολογίες επεξεργασίας εικόνων υπερήχων.