CT perfusion image processing: analysis of liver tumors
“Elaborazione di immagini TC perfusionali: caratterizzazione dei tumori epatici”
Creators: name: D’Antò, Michela <1984>
Publisher: name: Alma Mater Studiorum - Università di Bologna
Year: 2013
Subjects: ING-INF/06 Bioingegneria elettronica e informatica

description: Perfusion CT imaging of the liver has potential to improve evaluation of tumour angiogenesis. Quantitative parameters can be obtained applying mathematical models to Time Attenuation Curve (TAC). However, there are still some difficulties for an accurate quantification of perfusion parameters due, for example, to algorithms employed, to mathematical model, to patient’s weight and cardiac output and  to the acquisition system. 
In this thesis, new parameters and alternative methodologies about liver perfusion CT are presented in order to investigate the cause of variability of this technique.
Firstly analysis were made to assess the variability related to the mathematical model used to compute arterial Blood Flow (BFa) values. Results were obtained implementing algorithms based on “ maximum slope method” and “Dual input one compartment model” . Statistical analysis on simulated data demonstrated that the two methods are not interchangeable. Anyway slope method is always applicable in clinical context.
Then variability related to TAC processing in the application of slope method is analyzed. Results compared with manual selection allow to identify the best automatic algorithm to compute BFa.
The consistency of a Standardized Perfusion Index (SPV) was evaluated and a simplified calibration procedure was proposed. At the end the quantitative value of perfusion map was analyzed. ROI approach and map approach provide related values of BFa and this means that pixel by pixel algorithm give reliable quantitative results. Also in pixel by pixel approach slope method give better results.
In conclusion the development of new automatic algorithms for a consistent computation of BFa and the analysis and definition of simplified technique to compute SPV parameter, represent an improvement  in the field of liver perfusion CT analysis.
description: La perfusione CT del fegato ha il vantaggio di migliorare la valutazione dell'angiogenesi tumorale. Parametri quantitativi possono essere ottenuti applicando modelli matematici  alle curve di attenuazione del contrasto. Tuttavia, vi sono alcune criticità per una quantificazione accurata dei parametri di perfusione legati, per esempio, agli algoritmi impiegati, al modello matematico, al peso e alla gittata cardiaca del paziente e al sistema di acquisizione.
In questa tesi, nuovi parametri e metodologie alternative sono riportati in maniera da cercare le cause di variabilità della tecnica.
In primo luogo sono state condotte analisi per valutare la variabilità legata al modello matematico utilizzato per calcolare i valori di  Blood Flow arterioso (BFa) . Sono stati analizzati i risultati ottenuti  implementando algoritmi basati sul "maximum slope method" e sul "Dual input one compartment model" L'analisi statistica dei dati simulati ha dimostrato che i due metodi non sono intercambiabili. Comunque il metodo della massima pendenza è risultato di più facile applicazione.
E’ stata poi analizzata la variabilità legata al processing delle curve TAC. I Risultati confrontati  con la selezione manuale hanno consentito di individuare il miglior algoritmo per  calcolare il BFa. E’ stata valutata la consistenza di un indice di perfusione standardizzato (SPV) ed è stata proposta una tecnica semplificativa per la calibrazione della CT. E’ stata valutata l’attendibilità dei dati quantitativi ottenibili dalle mappe. I valori ottenuti con l’elaborazione pixel by pixel sono stati confrontati con quelli ottenibili con l’analisi basata sulla ROI e sono risultati correlabili. Questo ha dimostrato la validità quantitativa dell’algoritmo implementato. 
In conclusione lo sviluppo di nuovi algoritmi per il calcolo automatico del BFa e l'analisi dell’accuratezza del parametro SPV, rappresentano un contributo significativo nel settore della perfusione CT epatica.