Psödoeksfoliasyon sendromu olan hastalarda retina fundus damar ağının yapay zeka yöntemleriyle incelenmesı
Examination of retinal fundus vessel network in the patients with pseudoexfoliation syndrome using artificial intelligence methods
Yazar: SHIRIN FOROUGHI FAR
Danışman: PROF. DR. BURAK TURGUT
Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Göz Hastalıkları Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2024
Konu: Göz Hastalıkları = Eye Diseases

Özet:
Amaç: Psödoeksfoliasyon sendromu (PES), gözde mikroskopik olarak amiloid benzeri protein liflerinin birikimiyle ortaya çıkan sistemik bir hastalıktır. Çalışmamızda vasküler tutulumun da görüldüğü bu hastalıkta, yapay zeka yöntemiyle retina fundus damarlarının parametrelerinin değerlendirilmesi amaçlanmıştır.
 Yöntem: Çalışmaya 152 kişi (51 PES, 50 psödoeksfoliasyonlu glokom (PEXG) ve 51 kontrol) dahil edilmiştir. Katılımcıların pupilleri dilate edildikten sonra retina fundus görüntüleri alınmış ve bu görüntülerdeki arteriyel ile venöz damarlar uzmanlar tarafından manuel olarak sınıflandırılmıştır. Yapay zeka tabanlı yazılım (Artificial Neural Networks-ANN) kullanılarak görüntü kalitesi artırılmış ve gürültüler giderilmiştir. Yarı otomatik algoritmalar yardımıyla arteriyel ve venöz damarlar için ayrı ayrı damar çapı, fraktal boyut, kıvrımlılık ve trajektori değerleri hesaplanmıştır. Verilerin analizi SPSS 24 programı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Sürekli değişkenlerin gruplar arasındaki karşılaştırmaları ANOVA ve Kruskal-Wallis testleri ile, kategorik değişkenler ise Ki-Kare testi ile değerlendirilmiştir. PES derecelendirmesi gibi kategorik değişkenler üzerinde lojistik regresyon analizi yapılmış olup, istatistiksel anlamlılık düzeyi p<0.05 olarak kabul edilmiştir.
 	 Bulgular: PES, PEXG ve kontrol grubunda ortalama yaş sırasıyla 72.14, 73.74 ve 70.86 olarak bulunmuştur. PES grubunda evre 1'de 22, evre 2'de 25 ve evre 3'te 4 kişi; PEXG grubunda ise sırayla 14, 27 ve 9 kişi mevcuttur. Merkezi Retinal Ven Eşdeğeri (MRVE), PES, PEXG ve kontrol gruplarında sırasıyla 5.596 piksel (px), 6.434 px ve 6.252 px; Merkezi Retinal Arter Eşdeğeri (MRAE) ise 4.730 px, 5.519 px ve 4.784 px olarak hesaplanmıştır. MRVE, PES grubunda sayısal olarak daha düşük olsa da istatistiksel olarak anlamlı bulunamamıştır. Ancak, MRAE, PEXG grubunda yaş ve cinsiyetten bağmsız, anlamlı olarak daha yüksek bulunmuştur. Arteriovenöz oranı (AVO) ise istatistiksel olarak anlamlı bir fark göstermemiştir. Venlerdeki fraktal boyut ölçümleri, PES, PEXG ve kontrol gruplarında sırasıyla 1.344, 1.349 ve 1.353; arterlerde ise 1.326, 1.328 ve 1.333 olarak saptanmıştır. Bu oranlar arasında istatistiksel olarak anlamlı bir fark tespit edilmemiştir. Vasküler kıvrımlık parametresi değerlendirildiğinde, karmaşıklık indeksi venlerde PES, PEXG ve kontrol gruplarında sırasıyla 51.59, 42.45 ve 41.39 (p<0.038); arterlerde ise 46.08, 35.20 ve 34.97 (p<0.016) olarak hesaplanmıştır. Bu sonuçlar, yaş ve cinsiyetten bağımsız olarak, PES grubunda hem venlerde hem arterlerde anlamlı bir kıvrımlık artışı olduğunu göstermektedir. Trajektori (a) değeri, venlerde PES, PEXG ve kontrol gruplarında sırasıyla 0.0015, 0.0012 ve 0.0014 (p<0.011); arterlerde ise 0.0015, 0.0013 ve 0.0012 (p<0.033) olarak bulunmuştur. Trajektori (a) değeri, venlerde PES grubunda, PEXG ve kontrol grubuna göre sayısal olarak yüksek bulunmuştur. PES ve PEXG'lerin arasındaki fark istatistiksel olarak anlamlıdır; arterlerde ise PES grubu, PEXG ve kontrol grubuna göre sayısal olarak yüksek bulunmuştur. PES ve kontrol grupları arasındaki değer farkı da istatistiksel olarak anlamlı saptanmıştır. Bu anlamlı farkın yaş ve cinsiyetten bağmsız olduğu tespit edilmiştir. Tüm parametrelerde PES ve PEXG gruplarında evreler arasında sayısal farklılıklar bulunsa da, istatistiksel olarak anlamlı bir fark gözlenmemiştir.

 	Sonuç: Çalışmamızın sonuçlarına göre, PES hastalarında hem arterlerde hem de venlerde kıvrımlık artışı olduğu ve damarların yörüngesinin daha dik ve düz olduğu bulunmuştur. Fraktal boyutunda ise anlamlı bir fark izlenmemiştir. Ayrıca, PEXG hastalarında arteriyel çaplarının, açık açılı glokom üzerindeki literatür çalışmalarının aksine daha geniş olduğu saptanmıştır.

	Anahtar kelimeler: Psödoeksfoliasyon, Kıvrımlık, Çap, Fraktal boyutu,Trajektori

Abstract:
AİM: Pseudoexfoliation syndrome (PES) is a systemic disease characterized by the accumulation of microscopic amyloid-like protein fibers in the eye. In our study in this disease, which also involves vascular involvement, the parameters of the retinal fundus vessels were aimed to be evaluated by artificial intelligence methods.

 	Methods: A total of 152 participants were included in the study (51 with PES only, 50 with pseudoexfoliation glaucoma (PEXG), and 51 controls). After pupil dilation, retinal fundus images were taken, and the arterial and venous vessels in these images were manually classified by experts. Artificial Neural Networks (ANN) were used for enhance image quality and reduce noise. Semi-automatic algorithms were applied to separately calculate vessel diameter, fractal dimension, tortuosity, and trajectory values for the arterial and venous vessels. Data analysis was performed using SPSS version 24. Group comparisons for continuous variables were conducted using ANOVA or Kruskal-Wallis tests, while categorical variables were assessed using the Chi-Square test. Logistic regression analysis was applied to categorical variables such as PES grading, with statistical significance set at p < 0.05.

 	Results: The mean ages in the PES, PEXG, and control groups were found to be 72.14, 73.74, and 70.86, respectively. In the PES group, there were 22, 25, and 4 individuals in stages 1, 2, and 3, while the PEXG group had 14, 27, and 9 individuals, respectively. The Central Retinal Vein Equivalent (CRVE) was calculated as 5.596 pixels (px) in the PES group, 6.434 px in the PEXG group, and 6.252 px in the control group, while the Central Retinal Artery Equivalent (CRAE) was 4.730 px, 5.519 px, and 4.784 px, respectively. Although the CRVE was numerically lower in the PES group, it was not found to be statistically significant. However, CRAE was significantly higher in the PEXG group, independent of age and gender. No statistically significant difference was observed in the Arteriovenous Ratio (AVR). For fractal dimension measurements, the values for veins were 1.344, 1.349, and 1.353 in the PES, PEXG, and control groups, respectively, while for arteries, the values were 1.326, 1.328, and 1.333. No statistically significant difference was detected between these values.
In evaluating the vascular tortuosity parameter, the complexity index for veins was calculated as 51.59, 42.45, and 41.39 (p<0.038) in the PES, PEXG, and control groups, respectively, while for arteries, it was 46.08, 35.20, and 34.97 (p<0.016). These results show that there was a significant increase in tortuosity in both veins and arteries in the PES group, regardless of age and gender. Trajectory (a) values were found to be 0.0015, 0.0012 and 0.0014 (p<0.011) in veins and 0.0015, 0.0013 and 0.0012 (p<0.033) in arteries in PES, PEXG and control groups, respectively. The trajectory (a) value was numerically higher in the PES group compared to both the PEXG and control groups for veins. The difference in values between the PES and PEXG groups was statistically significant. Similarly, the PES group showed numerically higher values for arteries compared to the PEXG and control groups, with a statistically significant difference between the PES and control groups. This significant difference was found to be independent of age and gender. Although numerical differences were observed between stages in all parameters in PES and PEXG patients, no statistically significant differences were found.  

 	Conclusion: According to the results of our study, it was found that in PES patients, both arteries and veins exhibit increased tortuosity, and the trajectory of the vessels is steeper and straighter. No differences were observed in the fractal dimension. Additionally, it was determined that in PEXG patients, the arterial diameters are wider, contrary to the literature studies on open-angle glaucoma.

Key words: Pseudoexfoliation, Tortuosity, Diameter, Fractal Dimension, 
                    Trajectory