Αναγνώριση Επικίνδυνων Αθηρωματικών Πλακών Μέσω Εξαγωγής Χαρακτηριστικών Κίνησης Βασισμένων Στην Ετεροσυσχέτιση

Abstract

Αθηρωμάτωση καλείται η παθολογική κατάσταση που προκαλείται ως αντίδραση στοντραυματισμό του ενδοθηλίου του αγγειακού τοιχώματος και συνεπάγεται το σχηματισμόαθηρωματικής πλάκας που αποτελείται κυρίως από λιπίδια, αλλά και από, αίμα, ασβέστιοκαι ινώδη ιστό. Στη περίπτωση της καρωτίδας, μια πιθανή ρήξη της πλάκας οδηγεί στοσχηματισμό θρόμβου, ο οποίος είναι πιθανό να αποτελέσει την αιτία για την πρόκλησηεγκεφαλικού ή παροδικού ισχαιμικού επεισοδίου. Προκειμένου να προβλεφθεί έγκαιρα καινα αποτραπεί ένα τέτοιο κλινικό σύμβαμα, διερευνάται, στο πλαίσιο της παρούσαςδιπλωματικής εργασίας, η πιθανή σχέση της επικινδυνότητας για ρήξη μίας πλάκας με ταπρότυπα κίνησης που αυτή παρουσιάζει. Γι’ αυτό το σκοπό, μελετήθηκαν 88 ακολουθίεςεικόνων υπερήχων β-σάρωσης, που αντιστοιχούν σε 74 ασθενείς. Συγκεκριμένα, έγινεπαρακολούθηση της κίνησης των συνόρων καθεμίας εκ των 121 αθηρωματικών πλακών πουεντοπίσθηκαν στις καταγραφές αυτές, καθώς και των συνόρων του γειτονικού αγγειακούτοιχώματος με τον αυλό, χρησιμοποιώντας αλγόριθμο προσαρμοστικής ταύτισης περιοχών.Κατόπιν, εξήχθησαν μία σειρά από χαρακτηριστικά κίνησης, υπολογίζοντας τηνετεροσυσχέτιση κυματομορφών που προέκυψαν από την εφαρμογή του αλγορίθμουανίχνευσης κίνησης στις παραπάνω περιοχές ενδιαφέροντος. Για τις ανάγκες της εργασίας,υλοποιήθηκαν τρεις ταξινομητές: ένας ταξινομητής ηχογένειας, ένας ταξινομητήςσυμπτωματικότητας και ένας ταξινομητής επικινδυνότητας. Αυτοί δέχονται ως είσοδο ταχαρακτηριστικά κίνησης, καθώς και πληροφορίες για το αν η κάθε πλάκα-περιστατικό είναιηχογενής ή ηχοδιαπερατή, ανήκει σε συμπτωματικό ή ασυμπτωματικό ασθενή και αν χρήζειχειρουργικής επέμβασης ή όχι, σύμφωνα με το αντίστοιχο ισχύον κλινικό σχήμα εκτίμησης.Η συγκριτική αξιολόγηση τριών αλγορίθμων ταξινόμησης (Κοντινότεροι Γείτονες,Πολυστρωματικό Perceptron, Τυχαία Δάση), με τη μέθοδο της διασταυρωμένης επικύρωσης,σε καθέναν από τους παραπάνω ταξινομητές, ανέδειξε τον αλγόριθμο των Τυχαίων Δασώνως εκείνον την καλύτερη επίδοση σε όλες τις περιπτώσεις, επιτυγχάνοντας ακρίβειαταξινόμησης 100% για τον ταξινομητή ηχογένειας, 89.2% για τον ταξινομητήσυμπτωματικότητας και 93.3% για τον ταξινομητή δείκτη κινδύνου. Με τη χρήση μεθόδωνεπιλογής χαρακτηριστικών, ξεχωρίσθηκαν για κάθε ταξινομητή τα 3 χαρακτηριστικά κίνησηςπου διέφεραν περισσότερο μεταξύ των εκάστοτε δύο κλάσεων του ταξινομητή και, συνεπώς,περιείχαν τη μεγαλύτερη πληροφορία. Τέλος, για κάθε ταξινομητή, υπολογίστηκε η μέσητιμή των χαρακτηριστικών για καθεμία από τις δύο κατηγορίες ξεχωριστά, προκειμένου νααποδοθεί αδρά μία μέση κινηματική «συμπεριφορά» των πλακών της κάθε κλάσης. Η μελέτητων μέσων τιμών αυτών οδήγησε στα εξής χρήσιμα συμπεράσματα: Οι ηχοδιαπερατές, οισυμπτωματικές και οι υψηλού κινδύνου πλάκες τείνουν να κινούνται λιγότεροσυγχρονισμένα με το παράπλευρο αρτηριακό τοίχωμα, αλλά και εσωτερικά, δηλαδή η άνωμε την κάτω επιφάνειά τους, σε σχέση με τις ηχογενείς, τις ασυμπτωματικές και τις χαμηλούκινδύνου πλάκες, αντίστοιχα.