Ανάλυση ιατρικών δεδομένων από πολλαπλές απεικονιστικές τεχνολογίες με τεχνικές μηχανικής μάθησης, επεξεργασίας εικόνας και στατιστικού μοντέλου σχήματος

Γρηγόριος Άρης Κ. Χειμαριώτης
2020
Η παρούσα διατριβή περιγράφει νέες πρωτότυπες μεθόδους επεξεργασίας ιατρικών απεικονιστικών δεδομένων που συλλέχθηκαν με την εφαρμογή διαφόρων συστημάτων απεικόνισης (OCT και SPECT/CT) και σχετίζονται με συγκεκριμένα θέματα - προβλήματα της διαγνωστικής ιατρικής. Οι μέθοδοι αυτές αναπτύχτηκαν σύμφωνα με τις αρχές της επεξεργασίας εικόνας, με τη χρήση συνελικτικών νευρωνικών δικτύων και ενεργού μοντέλου σχήματος. Εξετάστηκαν, κατά βάση, εικόνες της Ενδοστεφανιαίας Οπτικής Συνεκτικής Τομογραφίας
more » ... νέας σχετικά και εξελισσόμενης απεικονιστικής τεχνολογίας) με στόχο την ανάπτυξη μεθόδων αυτόματης κατάτμησης του αρτηριακού τοιχώματος και κατηγοριοποίησης των αθηρωματικών ιστών (διερεύνηση της μορφολογίας και παθολογοανατομίας των στεφανιαίων αρτηριών). Η μέθοδος ARC-OCT που αναπτύχθηκε καθιστά δυνατή την ακριβή και πλήρως αυτοματοποιημένη ανίχνευση του ορίου αυλού-ενδοθηλίου, ακόμη και σε εικόνες OCT με τεχνικά σφάλματα και επί τμημάτων στεφανιαίων αρτηριών που φέρουν ενδοπροθέσεις ή έχουν πλευρικές διακλαδώσεις. Για την αυτόματη κατηγοριοποίηση των αθηρωματικών πλακών (μετά από την εφαρμογή - δοκιμή πληθώρας εναλλακτικών τεχνικών), αναπτύχθηκε μια συνδυαστική μέθοδος που βασίζεται στην εξειδικευμένη προεπεξεργασία των εικόνων OCT (για την ανάδειξη των οπτικών ιδιοτήτων των διαφόρων τύπων αθηρωματικών ιστών) και την ταξινόμησή τους σε δύο επίπεδα: τόσο υφής, όσο και περιοχής, με τη χρήση του κατάλληλου συνελικτικού νευρωνικού δικτύου CNN, σε κάθε επίπεδο. Με την μέθοδο επιτεύχθηκε η κατάταξη των τμημάτων μιας εικόνας IVOCT, σε 6 κατηγορίες: υπόβαθρο εικόνας, φυσιολογικός ιστός και τέσσερις διαφορετικούς τύπους αθηρωματικής πλάκας (λιπώδης, ινώδης, ασβεστοποιημένη και μεικτή). Ακόμη, για την αυτόματη κατάτμηση-οριοθέτηση των λειτουργικών εικόνων αερισμού/αιμάτωσης SPECT πνευμόνων (που απετέλεσε ένα ακόμη από τα πεδία της παρούσας εργασίας), η μέθοδος που αναπτύχθηκε βασίζεται στην αξιοποίηση των a priori πληροφοριών ενεργών προτύπων σχημάτων που προκύπτουν από τις αντίστοιχες ανατομικές εικόνες CT. Ο αλγόριθμος που δημι [...]
doi:10.26262/heal.auth.ir.317109 fatcat:q5yn4kuddvgl3dnpgk73j67ubm