MR ile talesemi hastalarında demir birikimi ölçüm sistemi tasarımı ve geliştirilmesi
Design and development of measurement system of iron overload in thalassemia patients with MR
Yazar: YASİN İLHAN
Danışman: DOÇ. DR. FATMA LATİFOĞLU
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Talasemi hastalığı, kalıtsal geçiş gösteren önlenebilir bir kansızlık hastalığıdır. Talasemi, α, β, γ, δ olarak tanımlanan hemoglobin zincirinin veya zincirlerinin az sayıda veya hiç yapılamaması ile oluşur. Dünya nüfusunun %3'ü beta talasemi taşıyıcısı, Güneybatı Asya'da nüfusun %5-10'u alfa talasemi taşıyıcısıdır. Ülkemizde Çukurova, Akdeniz kıyı şeridi, Ege ve Marmara bölgelerinde talasemi taşıyıcılığı çok sık görülmektedir. Türkiye'de yaklaşık 1.300.000 beta talasemi taşıyıcı ve 4000 civarında beta talasemi hastası vardır.
Talasemi hastalarında demir birikmesi; vücutta özellikle kalp ve karaciğerde gözlem-lenmektedir. İlerleyen süreçlerde demir birikimi kalp ve karaciğerde komplikasyonlara sebep olabilir. Bu çalışmada; talasemi hastası bireyleri ait Manyetik Rezonans Görüntülerinin görüntü işleme ve matematiksel algoritmalar kullanılarak demir birikimini hesaplama iş akışı anlatılmıştır. Bu iş akışı ve işlem basamakları aşağıdaki gösterildiği şekildedir;
1. DICOM formatındaki görüntülerin Matlaba tanıtılması,
2. Her bir görüntüye ait TE(Eko Zamanı) Sürelerinin belirlenmesi,
3. ROI seçimi,
4. Eğri uydurma,
5. T2* değerlerinin hesaplanması,
6. Hata oranının hesaplanması.
Yukarıdaki belirtilen işlem basamaklarıyla her bir görüntüye ait farklı TE süreleri belirlenerek, istenilen bölge seçimi yanı ROI seçimleri gerçekleştirilir. ROI seçimleri kalpte İntreventriküler Septumu, karaciğerde ise sağ ve sol paraspinal kasları içine alacak şekilde bir katman oluşturularak gerçekleştirilir. Seçilen bu bölgelerin ortalama yoğunlukları hesaplanarak eksponasiyonel eğri uydurma işlemi ile bilinmeyen T2* değerinin hesaplanması işlemi gerçekleştirilir. Eğri uydurmak içim Non Lineer En küçük Kareler algortiması ve Yapay Arı Koloni Algirtmalarından yararlanılır. Daha sonrasında ise elde edilen T2* değerlerinin doğruluğu teyit edilir.
Sonuç olarak; demir birikimi Manyetik Rezonans Görüntüleme (MRG) de T2* (T2 Star) değerinin ölçülmesi ile hesaplanmaktadır.T2* değerinin 10 ms den küçük olması demir birikimi varlığını ve 20 ms den büyük olması ise demir birikimin olmadığını ifade etmektedir.
 Bu çalışmada; demir birikiminin göstergesi olan T2*(T2 Star) değerinin hesaplanması için bir ölçüm sistemi tasarlanması amaçlanmaktadır. İlerleyen süreçlerde anî değişimleri engelleyici, tam otomatik ROI seçiminin gerçekleştirildiği ve daha fazla duyarlılığa sahip bir sistem tasarlanması hedeflenmektedir.

Abstract:
Thalassemia disease is a preventable disease in inherited anemia. Thalassemia occurs when few or no hemoglobin chains or chains are identified as α, β, γ, δ.  3% of the world population is a carrier of beta thalassemia, and 5-10% of the population in Southwest Asia is an alpha thalassemia carrier. Carriage of thalassemia is very common in our country in Çukurova, Mediterranean coastal strip, Aegean and Marmara regions. There are approximately 1.300.000 beta thalassemia carriers and about 4000 beta thalassemia patients in Turkey. Iron accumulation in thalassemia patients is observed in the body, especially in the heart and liver.
Iron accumulation in subsequent processes can lead to complications in the heart and liver.
In this study, the work flow of Magnetic Resonance Images belonging to individuals in thalassemia patients is explained by image processing and calculation of iron accumulation using mathematical algorithms.This workflow and process steps are as follows;
1. Introducing Matlab for images in DICOM format,
2. Determination of TE (Eco Time) Duration for each image,
3. ROI Selection,
4. Curve fitting,
5. Calculation of T2 * values,
6. Calculation of error rate.
By selecting the different TE times for each image by the above mentioned steps, ROI selections as well as desired region selection are performed. ROI selections are made by creating a layer of Interventricular Septum in the heart and a layer in the liver that will cover the right and left paraspinal muscles. Calculating the mean intensities of these selected regions, the calculation of the unknown T2 * value is performed by exponential curve fitting.
The Non Linear Least Squares algorithm and Artificial Bee Colony Algorithm are used to fit the curve. Subsequently, the correctness of the obtained T2 * values is confirmed. As a result; Iron accumulation is calculated by measuring T2 * (T2 Star) value in Magnetic Resonance Imaging (MRI). The fact that T2 * value is 10 mb denominator means that there is iron accumulation and 20 ms denudation means that there is no iron accumulation. In this study; It is aimed to design a measurement system for the calculation of T2 * (T2 Star) value, which is indicative of iron accumulation. In the following processes; It is aimed to design a system that prevents sudden changes, performs fully automated ROI selection and has more sensitivity.