Fiber traktografi ile haritalandırılmış yolakların, beyin tümörleri ile etkileşiminin üç boyutlu incelenmesi
Pathways mapped with fiber tractography interaction with brain tumors investigated in three dimensional
Yazar: ERHAN KAVUNCUOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. FATMA LATİFOĞLU
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Difüzyon tensör görüntüleme, beyin dokuları arasında bulunan suyun hangi yönde  kısıtlandığını hangi yönde daha serbest hareket etttiğini gösteren ve bunu matematikleştiren bir görüntüleme yöntemidir. Tensör adı verilen bu matematiksel ifadeler fiber traktografi olarak adlandırılan algoritmalar ile beyin ak maddesinde ki aksonların yönelimini gösterecek formda üç boyutlu bir yapıya dönüştürülmektedir. Günümüzde hedeflenen çalışmalar arasında amaç sadece beyin beyaz cevherinde ki aksonların üç boyutlu olarak gösterilmesi olmayıp, traktlar ile ilgili daha yüksek güvenirlilikte bilgilerin elde edilmesinin yanı sıra, tümörlü hastalarda, tümör ile traktlar arasındaki etkileşimin daha iyi gözlemlenmesi istenmektedir. Uzman hekim bu doğrultuda, tümörün motor nörona mı, psikolojik etkileri tetikleyen bir nörona mı baskı yaptığını daha net gözlemleyebilmekte ve cerrahi müdahalesini bu doğrultuda yapmaktadır. 
Fiber traktografi beyindeki beyaz cevher yolaklarının haritalandırılmasında son yıllarda sık olarak kullanılan popüler bir yöntemdir. Bu çalışmada, en iyi  beyin  ak  maddesinde sinyal iletimini sağlayan aksonların, beyin tümörlerleri ile net etkileşiminin üç boyutlu 3D olarak görülmesini sağlayacak, yazılımının yapılması amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda yapılan çalışmada, öncelikle beyin tümörü tanısı konulmuş hastadan alınan MR görüntülerine (55 Kesitli, b= 1000 s/mm^2) görüntü işleme algoritmalarından Level Set ve Grow cut algoritmaları kullanılarak tümör görüntüsü bölütlenmiştir ve Marching Cubes algoritması ile tümörün üç boyutlu görseli oluşturulmuştur. Çalışmanın ikinci aşamasında difüzyon  tensorü hesaplanarak, renkli beyin haritasının çıkarılmıştır ve Deterministik Fiber Traktografi Algoritması kullanılarak beyin beyaz cevher yolaklarının üç boyutlu görseli oluşturulmuştur.Yapılan çalışmanın son kısmında beyin tümörünün, beyaz cevher yolaklarına aksiyal, koronal ve sagittal düzlemde etkisinin görülebileceği bütünleşik görsel oluşturulmaktadır.
 
Anahtar Kelimeler: Difüzyon Tensör Görüntüleme, Fiber Traktografi, Level Set, Marching Cube, Beyaz Cevher, Tumor, Segmentasyon

Abstract:
Diffusion tensor imaging, indicating the water in the brain tissue is restricted in which direction or is moved more freely in which direction and is an imaging method that formulates. Tensor named this mathematical expression as indicating  the orientation of the axons in the brain white matter is converted into a three dimensional structure.  with algorithms which is called  fiber tractography. The purpose of today's targeted work just brain is not shown in three dimensions of axons in the white matter tracts well as obtain information on higher reliability. About as in patients with tumor, the interaction between the tractor and the tumor is required better monitoring. Accordingly, specialist doctor is observed that a tumor which pressing motor neuron or neuron that triggering a psychological impact and is making surgical intervention.
Fiber tractography of the popular frequently used in recent years for the mapping of white matter pathways in the brain is an method. In this study, providing the signal transmission in the brain white matter axons, to ensure that the clear interaction with brain tumors seen in three dimension 3D is intended to improve the interface software. In the study for this purpose, Firstly, tumor region is  automatically segmented using image processing algorithms Level Set and Grow cut, then three-dimensional image of the tumor using Marching Cubes algorithm was formed with Taken MR images from the patient was diagnosed with brain tumor. By calculating the diffusion tensor, obtaining colored brain maps and three-dimensional image of the brain white matter pathways were formed by using deterministic fiber tractography algorithm at the second stage of the study. In the last part of the study, formed integrally visual can be seen interaction between the white matter pathways and brain tumor.

Keywords: 	Diffusion Tensor Imaging , fiber tractography, Level Set, Marching Cube, White Matter, Tumor,  Segmentation