Yüz ve kol transplantasyon ve kol skapular replantasyon hastalarında beyin plastisitesinin fmrg tabanlı analizi
Fmri based analysis of brain plasticity in face and arm transplantation and arm scapular replantation patients
Yazar: AYHAN ŞAVKLIYILDIZ
Danışman: PROF. DR. ÖMER HALİL ÇOLAK
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bu çalışmanın amacı nakil hastalarında kortikal plastisiteyi incelemek ve el ile yüz nakli sonrası oluşan kortikal reorganizasyonu fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme kullanarak analiz etmektir. Çalışmaya tam yüz nakil (3), çift kol nakil (2), skapular sol kol replant (1) hastaları ve sağlıklı bireyler (10) katılmıştır. İşaret parmağı ve başparmağın volar yüzeyleri ve alt yüz perioral alanı pamuklu bir çubuk aracılığıyla uyarılarak, 3T fonksiyonel MRG sisteminde görüntüleri kayıt edilmiştir. El ve yüzü temsil eden somatosensöri korteksteki alanlar, deneyime bağlı plastisiteden dolayı boyut, şekil, yoğunluk ve konum bakımından farklılık göstermektedir. Bu nedenle, ilgilenilen alanlar içerisinde yer alan aktivasyon kümelerinin tepe yoğunluklarını merkez kabul eden, bu yoğunluklar arası ilişkiler ile orantılı yarıçaplarda küresel maskeler oluşturan ve eşikleme seviyelerini ortalama aktifleşen voksel sayısına göre belirleyen adaptif bir maskeleme ile adaptif özellik çıkarma metodu sunulmuştur. Bu maskelenen alandaki el ve yüz temsili alanlarının kesişen voksel sayıları ve ağırlıklı merkez uzaklıkları gibi özellikler incelenerek karşılaştırılmıştır. Ayrıca adaptif maskeleme ile elde edilen aktivasyon haritalarının ağırlıklı merkezleri, ortalama yoğunlukları, tepe yoğunluk koordinatları ve tepe yoğunlukları çeşitli sınıflandırıcılar aracılıyla test edilerek temsili el ve yüz alanlarının ayrıştırılabilirliği tartışılmıştır.
Nakillerden elde edilen ağırlıklı merkezler arası uzaklıklar, nakillerde uzuv ve doku kaybı ile daha önceden oluşan kortikal reorganizasyonun varlığının hala korunduğu göstermiştir. Ayrıca rehabilitasyona tabi tutulmuş iki tam yüz nakil hastasından alınan ikinci fMRG kayıtları incelendiğinde, elde edilen ağırlıklı merkezler arası uzaklıkların azalarak kontrol aralığına yaklaştığı tespit edilmiştir. Buna ek olarak klinik olarak muayenede fantom duyu (göndermeli duyu) algısına sahip olan, iki tam yüz nakli ve bir replant hastasında Inferior Parietal Lobule'de kısmen BA40'ta aktivasyon kümelerinin baskın olduğu tespit edilmiştir.

Abstract:
The aim of this study was to examine cortical plasticity in transplant patients and to analyze cortical reorganization that occurs after the hand and face transplantation using functional magnetic resonance imaging. Full-face transplantation (3), bilateral hand transplantation (2), scapular left arm replantation (1) patients and healthy control (10) subjects were participated in the study. The volar surfaces of the index finger and thumb and the lower face perioral area were stimulated, and images were recorded in the 3T functional MRI system. Represented hand and face areas in the somatosensory cortex are different in size, shape, intensity and location due to the experience-dependent plasticity. For this reason, an adaptive feature extraction with an adaptive masking method have been introduced which determines the peak densities of the activation clusters within the region of interest, which constitute the global masks in the radii proportional to the relationships between these intensities, and determines the thresholds for the average number of activated voxels. Features such as overlapped voxel numbers and barycenter distances of the represented hand and face areas were extracted from this masked area. In addition, barycenters, mean intensity, peak intensity coordinates and peak intensities of the activation maps obtained by adaptive masking were tested by means of various classifiers to discuss the separability of represented hand and face areas.