Beyinde beyaz cevher bölgesinin küçülmesi ve demans arasındaki ilişkinin MRI görüntüleri kullanılarak analizi
Contraction of white matter in brain and analysis it's relationship with dementia using MRI images
Yazar: SEVAL TORUN YETER
Danışman: PROF. DR. FIRAT KAÇAR
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Biyomedikal Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences ; Nöroloji = Neurology

Özet:
Bu tez kapsamında demans hastalarının beyin beyaz cevher bölgelerinin, MR görüntüleri ve çeşitli görüntü işleme teknikleri kullanılarak analiz edilmesi çalışılmıştır. Bu amaçla Bakırköy Dr. Sadi Konuk Eğitim ve Araştırma Hastanesine başvurup Alzheimer Hastalığı (15 adet) ve Vasküler Demans (4 adet) tanısı almış toplam 19 adet hasta görüntüsü incelenmiştir. Beyaz cevher hacminin belirlenebilmesi için özellikle Vasküler Demans hastalarında görülen beyaz cevher hiperintensiteleri (WMH) doğru olarak tespit edilmeye çalışılmıştır. Bu amaçla öncelikle kafatası sıyırma işlemi gerçekleştirilmiş, ardından beyin beyaz cevher, gri cevher, BOS olarak bölütlenmiştir. Beyaz cevher olarak bölütlenmiş kısma detayları Bölüm 3.2.'de anlatılan boyama, eksiltme ve bulanıklaştırma işlemleri uygulanarak iki çeşit maske elde edilmiştir. Bu maskeler kafatası sıyrılmış görüntüye uygulanmış ve WMH alanların aranacağı bölge kısıtlanmıştır. Bu kısıtlama ile gri cevher intensitelerinden kaynaklanabilecek yanlış pozitiflerin önüne geçilmeye çalışılmıştır. WMH tespit doğruluğunun değerlendirilmesi için bir ara yüz tasarlanmıştır. Tespit edilen WMH alanlar ve orijinal görüntüler üzerinde doğru ve yanlış belirlenen yerler uzman bir nörolog tarafından bu ara yüz kullanılarak manuel olarak işaretlenmiştir. Tespit edilen WMH alanlar bu işaretlemeler ile karşılaştırılarak veri setindeki tüm hastalarda ilk maske için ortalama 0,76, ikinci maske için ortalama 0,80 benzerlik indeksi hesaplanmıştır. WMH tespit işleminin ardından beyaz cevher ve WMH bölgelerin hacimleri hesaplanmıştır. Alzheimer Hastalığı teşhisi alan hastalarda tahmin edilen WMH lezyon yükü ortalama 15,16±16,59ml, beyaz cevher hacmi ortalama 298,62±139,63ml olarak hesaplanmıştır. WMH'lerden daha fazla muzdarip olması beklenen Vasküler Demans hastalarında ise beklenildiği gibi WMH lezyon yükünün ortalama 29,22±11,40ml ile Alzheimer Hastalığı için elde edilen ortalamanın iki katına yakın, beyaz cevher hacminin ise ortalama 129,15±95,02 ml ile Alzheimer Hastalığı grubuna göre oldukça düşük olduğu bulunmuştur.

Abstract:
In this thesis, brain white matter of dementia patients have been analyzed with MR images using various image processing techniques. For this purpose, MR images from 19 patients (15 Alzheimer's Disease and 4 Vascular Dementia disease) from Bakırköy Dr Sadi Konuk Training and Research Hospital have been examined. In order to calculate the volume of white matter, WMHs (White Matter Hyperintensity) especially seen on Vascular Dementia patients have been tried to be detected correctly. For this purpose, firstly skull stripping was performed, then the brain was segmented to white matter, gray matter and CSF. Two types of mask was obtained by applying painting, decreasing and blurring processes to the segmented white matter. Painting, decreasing and blurring processes will be explained in section 3.2. These masks were applied to skull stripped images. By applying these masks, the region to search for WMH fields is restricted. With this restriction, false positives that may arise from gray matter intensities have been tried to be prevented. In order to evaluate the accuracy of WMH detection, true and false positive detections were manually labelled in detected WMH and original images by an expert neurologist. The similarity indexes were found 0,76 for first mask and 0,80 for second mask by comparing this labellings and the detections. After WMH detection, white matter volumes and WMH volumes were calculated. In Alzheimer's Disease patients, average WMH lesion load was calculated 15,16±16,59 ml and average white matter volume was 298,62±139,63 ml. In vascular dementia disease patients who are expected to more suffering from WMH, average WMH lesion load was calculated 29,22±11,40 ml (nearly twice by Alzheimer's Disease) and average white matter volume was 129,15±95,02 ml (distinctly lower than Alzheimer's Disease) as we expected.