Volumetric estimation of structures and lesions of the respiratory, reproductive and central nervous systems

TamPub

Kuvailutiedot

dc.contributor.author Dastidar, Prasun -
dc.date.accessioned 2012-12-03T12:10:56Z
dc.date.available 2012-12-03T12:10:56Z
dc.date.issued 2004 -
dc.identifier.isbn 951-44-5921-0 -
dc.identifier.uri http://tampub.uta.fi/handle/10024/67352
dc.description.abstract Radiologian alalla tietokonepohjaisia tilavuusanalyysimenetelmiä (volymetriset menetelmät), jotka mahdollistavat sekä aivorakenteiden että patologisten vaurioiden (leesioiden) tilavuuden (volyymin) laskennan ja leesioiden kolmiulotteisen esittämisen ei ole tarpeeksi tutkitttu. Tutkimuksessamme olemme tutkineet uutta puoliautomaattista segmentaatio-ohjelmaa (Anatomatic) rakenteiden ja leesioiden volyymin laskennassa ja uutta 3D-ohjelmaa (Medimag) kolmiulotteisessa kuvankäsittelyssä viidessä eri tautiryhmässä. Kaikissa tautiryhmissä potilaille tehtiin joko tietokonekerroskuvaus tai magneettikuvaus. Aiemmin tehdyissä kalibrointitesteissä molemmat ohjelmat olivat osoittautuneet luotettaviksi. Viisi eri tautiryhmää, joita tutkimme, olivat: 1. nenäkäytävien ja ­onteloiden sairaudet (14 potilasta) 2 .munasarjakasvaimet (6 potilasta) 3. sikiöiden painoarvio terveillä ja diabetestä sairastavilla naisilla (20 raskaana olevaa naista) 4. MS-tauti (28 potilasta) ja 5. Aivoinfarkti (40 potilasta). Nenäkäytävien ja ­onteloiden sairauksia tutkittiin tietokonekerroskuvauksella ja muut ryhmät tutkittiin magneettikuvauksen avulla. Sekä tietokonekerroskuvauksen että magneettikuvauksen avulla saadut kuvat käsiteltiin Anatomatic- ja Medimag-ohjelmilla. Lisäksi nenäkäytävien ja -onteloiden ryhmässä tehtiin nenän ilmavirtauksen mittaaminen (akustinen rinometria), munasarjakasvainten tautiryhmässä tehtiin vatsaleikkaus (laparotomia) ja sikiöiden painoarviointi ryhmässä tehtiin ultraäänikuvaus. Nenäkäytävien sairauksien arvionnissa saatiin statistisesti hyvä korrelaatio tietokonekerroskuvauksen ja akustisen rinometrian avulla saatujen volyymien välillä etu- ja keskikäytävässä, mutta ei takakäytävässä. Munasarjakasvaimissa todetttin hyvä korrelaatio magneettikuvauksen ja laparotomian avulla saatujen volyymien välillä 4:lla potilalla; kahdella potilalla ne eivät korreloineet runsaiden vatsaontelon nestekertymien vuoksi. Sikiöiden painoarvionnissa (39 raskausviikkolla) magneettikuvauksen ja ultraääneen avulla saadut painoarviot korreloivat keskenään. Magneettikuvauksen avulla saatu painoarvio syntymähetkelle oli tarkempi kuin ultraäänen avulla saatu arvio. MS-taudeissa aivoatrofia ja MS-plakkien volyymi korreloivat hyvin neurologisilla testeillä saatuihin tuloksiin (neurologinen disabiliteettiasteikko). Aivoinfarktiryhmässä saatin hyvä korrelaatio segmentaatio-ohjelman avulla saatujen infarktivolyymien ja neurologisen disabiliteettiasteikon välillä. Huomattiin myös, että ne potilaat, joilla oli isompi infarktivolyymi, toipuivat hitaammin kuin ne, joilla oli pienempiä infarktivolyymeja seurannan aikana kolmen kuukauden, kuuden kuukauden ja vuoden kuluttua sairauden alkamisesta. Nenäkäytävien sairauksissa, munasarjakasvaimissa ja aivoinfarktiryhmässä MedimagTM-ohjelman avulla saatiin hyvätasoisia kolmiulotteisia kuvia. Eli tutkimuksessamme on ensimmäisen kerran kirjallisuudessa tutkittu puoliautomaattisen segmentaatio-ohjelman avulla saadun volyymiarvionnin käyttöä nenäkäytävien sairauksissa, munasarjakasvaimissa ja sikiöiden painoarvionissa. Anatomatic- ja Medimag-ohjelma ovat käyttäjäystävällisiä ja niitä voidaan hyödyntää tehokkaasti monien eri tautien volyymiarvioinnissa. Segmentaatio-ohjelmien ja 3D-kuvankäsittelyohjelmien käyttö on nyt räjähdysmäisesti kasvanut jokapäiväisessä radiologisessa toiminnassa. Näitä ohjelmia käytetään myös lääkekokeiluihin liittyvissä arvioinneissa. Uudet yhä nopeammat tietokoneet mahdollistavat entistäkin tehokkaamman ja helpomman työasematyöskentelyn eri sairauksissa esiintyvien leesioiden arvioinneissa ja kolmiulotteisessa kuvankäsittelyssä. fi
dc.description.abstract In the field of radiology today, computer-based quantification methods allowing measurement of tissue volumes and representation of lesions in various diseases have not been adequately studied. In the present study we evaluated the clinical use of a semiautomatic segmentation software, Anatomatic, in volumetric measurements, and of Medimag software in 3D analysis in five different disease groups. A phantom test included volumetric analysis of five different-sized syringes imaged with MR and showed a relative error of 1.5%. The volumes of the nasal airways were calculated on the basis of the segmentation of HCT sections of the paranasal sinuses and measured in acoustic rhinometry in 14 patients. Statistically significant correlations were found between HCT segmented and acoustic rhinometry-computed volumes of the anterior (p=0.01) and middle parts (p=0.03) but not in the posterior part of the nasal cavity. MR imaging on a 1.5 Tesla MR unit was performed on six patients with ovarian tumors. The tumor volumes obtained with the segmentation of both T2-weighted and contrast-enhanced T1-weighted images were compared with those obtained during laparatomy. The computed volumes agreed well in four patients but did not agree in two cases with complex cystic tumors and ascites. Fetal weight at the 39th gestational week was estimated by routine ultrasonographic methods and with the segmentation of T1-weighted high-field MR images in 10 normal subjects and in 10 subjects suffering from diabetes. Significant correlation was found between the US-estimated and MRI-estimated fetal weights. Also the MRI-estimated fetal weights correlated better with the actual birth weights than US. In 28 patients with multiple sclerosis, the high intensity lesions of the brain on 3D T2-weighted images scanned with a 0.5 Tesla MR scanner were segmented and the total plaque volume was found to correlate with the regional functional scoring scale (RFSS) (p=0.03). Also the volumes of relative (p=0.005) and total (p=0.006) intracranial CSF spaces and the total brain volume (p=0.01) were more significantly associated with neurological disability as expressed by extended disability scales (EDSS) than with other measures. 3D T2-weighted imaging of the brain with 0.5 Tesla MR scanner was performed on 40 patients with right hemisphere brain infarction at a subacute phase. The clinical examination included evaluation of National Institute of Health scoring scales (NIHSS), hand motor function test (HMFT), Barthel Index (BI) and neglect scores. The segmented volumes of the infarcts showed positive correlation with NIHSS (p less than 0.0001), HMFT (p less than 0.001), BI (p less than 0.0001) and degree of neglect (p less than 0.0001). Also, patients with higher quantified infarction volumes (cut off at +-10.5 cm3) showed slower recovery than patients with smaller infarctions at 3 months, 6 months and 1 year of clinical follow-up. The inter-observer variations in the computed lesion volumes of the ovarian tumors, multiple sclerosis plaques and cerebral infarctions were 4%, 1.5%, and 7% respectively, and the corresponding intra-observer variations were 2.5%, 1% and 3% respectively. In addition, realistic 3D reformations were produced on the nasal airways and sinuses, MS plaques and brain infarctions. The Anatomatic and Medimag software packages provided a user-friendly tool for interactive image segmentation, volume computing and 3D reconstructions with an expanding role in various clinical applications of diagnostic imaging. en
dc.language.iso en -
dc.publisher Tampere University Press -
dc.relation.isformatof 951-44-5920-2 -
dc.subject Volumetric estimation -
dc.subject CT -
dc.subject MRI -
dc.subject tilavuusanalyysi -
dc.subject tietokonekerroskuvaus -
dc.subject magnettikuvaus -
dc.title Volumetric estimation of structures and lesions of the respiratory, reproductive and central nervous systems -
dc.type.ontasot fi=Väitöskirja | en=Doctoral dissertation| -
dc.identifier.urn urn:isbn:951-44-5921-0 -
dc.relation.numberinseries 995 -
dc.seriesname Acta Universitatis Tamperensis -
dc.oldstats 1940 -
dc.seriesname.electronic Acta Electronica Universitatis Tamperensis -
dc.relation.numberinserieselectronic 328 -
dc.subject.study Sädediagnostiikka - Diagnostic radiology -
dc.date.dissertation 2004-04-15 -
dc.onsale 1 -
dc.faculty fi=Lääketieteellinen tiedekunta | en=Faculty of Medicine| -
dc.department fi=Lääketieteen laitos | en=Medical School| -

Viite kuuluu kokoelmiin:

Kuvailutiedot