Difüzyon tensör görüntüleme ile beyin beyaz cevher traktografisi ve yüksek çözünürlükte trak yoğunluk görüntülerinin elde edilmesi
Brain white matter tractography with diffusion tensor imaging and reconstruction of high resolution track density images
Yazar: FATMA BETÜL KÖŞKER
Danışman: YRD. DOÇ. DR. MAHMUT TOKMAKÇI ; YRD. DOÇ. DR. KAZIM ZİYA GÜMÜŞ
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Biyomedikal Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Difüzyon = Diffusion

Özet:
DİFÜZYON TENSÖR GÖRÜNTÜLEME İLE BEYİN BEYAZ CEVHER TRAKTOGRAFİSİ VE YÜKSEK ÇÖZÜNÜRLÜKTE TRAK YOĞUNLUK GÖRÜNTÜLERİNİN ELDE EDİLMESİ
Fatma Betül KÖŞKER
Erciyes Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü
Yüksek Lisans Tezi, Ocak 2014
Danışmanlar: Doç. Dr. Mahmut TOKMAKÇI
      Yrd. Doç. Dr. Kazım Ziya GÜMÜŞ
ÖZET
Difüzyon Tensör Görüntüleme (DTG), beyin beyaz cevheri ve kas gibi fibröz dokulardaki yönelim bilgisini in vivo ve invasiv olmayan bir şekilde ortaya koyan tıbbi görüntüleme tekniğidir. Günümüzde beyin beyaz cevherinin anatomik ve patolojik olarak incelenmesinde önemli bir araç haline gelmiştir. Ancak DTG ile oluşturulan görüntüler sınırlı çözünürlüğe sahiptir.  Elde edilen görüntülerin çözünürlüğünün artırılması ile beyin altyapısının daha iyi anlaşılabilmesi sağlanabilecek ve nörobilim alanında daha fazla gelişme kaydedilebilecektir.
Yapılan çalışmada, klinikte sıkça kullanılan ve görüntü çözünürlüğü düşük olan 1.5 T Manyetik Rezonans (MR) cihazı ile elde edilen Difüzyon Tensör (DT) görüntülerinin son işleme yöntemleri ile çözünürlüğünü artırmak amaçlanmıştır. Çalışmada gönüllü bir kişiden 64 farklı yönde alınan DT görüntüleri üzerine deterministik akış-hattı trak izleme algoritması uygulanarak tüm beyin için trak bilgileri çıkarılmıştır. Trak bilgilerinin kullanımı ile her bir vokselden geçen traklar sayılarak trak yoğunluk (TY) görüntüleri elde edilmiştir. TY görüntülerinin voksel boyutları küçültülerek yüksek çözünürlük sağlanmış ve görüntülere ait istatistiksel özellikler çıkarılarak sonuçlar yorumlanmıştır. Görüntü çözünürlüğü ile trak sayısı arasındaki ilişkiyi göstermek adına aynı çözünürlükte fakat farklı trak sayıları kullanılarak oluşturulan TY görüntüleri arasındaki korelasyon hesaplanmış ve grafiksel olarak gösterilmiştir. Yüksek çözünürlüğün doğrulanması amacıyla, kaynak görüntülerinin çözünürlüğü düşürülmüş ve bu görüntülerden yüksek çözünürlüklü TY görüntüleri elde edilmiştir. Elde edilen görüntülerin farkları hesaplanarak, anatomik olarak aynı yapıyı sundukları gözlemlenmiştir.
Sonuçta, normal ve yüksek çözünürlükte elde edilen TY görüntüleri sadece beyaz cevher bölgelerini göstermektedir. Elde edilen görüntülerin beyin beyaz cevherini etkileyen hastalıkların patolojileri ile ilgili DTG haritalarına destekleyici bilgi sunması beklenmektedir.
Anahtar Kelimeler: Difüzyon tensör görüntüleme; trak yoğunluk görüntüleme; traktografi; beyaz cevher; yüksek çözünürlük.

Abstract:
BRAIN WHITE MATTER TRACTOGRAPHY WITH DIFFUSION TENSOR IMAGING AND RECONSTRUCTION OF HIGH RESOLUTION TRACK DENSITY IMAGES
Fatma Betül KÖŞKER
Erciyes University, Graduate School of Natural and Applied Sciences
M.Sc. Thesis, January 2014
Supervisors: Assoc. Prof. Dr. Mahmut TOKMAKÇI
        Assist. Prof. Dr. Kazım Ziya GÜMÜŞ     
ABSTRACT
Diffusion Tensor Imaging (DTI) is a medical imaging technique that presents in-vivo directional information in brain white matter and muscles non-invasively. Recently, it has become a significant tool for investigating brain white matter anatomically and pathologically. However, images reconstructed from DTI has limited resolution. By increasing the resolution of these images, brain substructures will be understood more specifically and major advances will be provided in the neurosciences.
Aim of this study is to increase image resolution of DTI images which are obtained by 1.5 T Magnetic Resonance (MR) machine that is frequently used in clinics and has low resolution by using post-processing methods. Whole brain track information is derived by performing deterministic streamline fiber tracking algorithm onto a volunteer data scanned by DTI with 64 DWI-directions. Using these track information, track density images are reconstructed by counting the number of tracks traversing each voxel. High resolution is obtained by decreasing the voxel size of the track density images. Statistical properties of these images are calculated and interpreted. In order to investigate the relationship between the number of tracks required and image resolution, the correlation is calculated between Track Density (TD) images generated with different number of tracks at the same resolution and is illustrated.  For validation of the high resolution property, the resolution of the source images is decreased and the high resolution track density images are resonstructed from these images. Difference between these images are calculated and it is observed that they serve nearly the same anatomical structure.
In conclusion, the track density images with and without high resolution property show only the brain white matter structures. It is assumed that these images can provide assistive information with DTI maps when inspecting pathology of the diseases which affect brain white matter.
Keywords: Diffusion tensor imaging; track density imaging; tractography; white matter; high resolution.