Ποσοτική ανάλυση εικόνας μαγνητικής τομογραφίας για εύρεση υπερσιδήρωσης ήπατος και μυοκάρδιου σε ασθενείς με θαλασσαιμία

Abstract

Η αιμοσιδήρωση είναι ο κυριότερος λόγος θανάτου σε ασθενείς που πάσχουν από θαλασσαιμία. Η πάθηση αυτή εμφανίζεται σε ζωτικά όργανα, όπως στην καρδία και το ήπαρ, και οφείλεται στις συχνές και επανειλημμένες μεταγγίσεις αίματος που υποβάλλονται οι ασθενείς αυτοί. Ακολουθούνται διάφορες θεραπευτικές αγωγές για την αποβολή της περίσσειας σιδήρου από τον οργανισμό που αυξάνουν τη βιωσιμότητα των ασθενών. Ο έλεγχος βαθμού αιμοσιδήρωσης μπορεί να γίνει με μη επεμβατικό τρόπο, μέσω της μέτρησης του χρόνου χαλάρωσης Τ2 και Τ2* εικόνων μαγνητικής τομογραφίας. Στην εργασία αυτή, υλοποιήσαμε ένα δικό μας εργαλείο, το MR Relaxometry Tool, με το οποίο ο ειδικός ακτινολόγος μπορεί να μετρήσει ποσοτικά τους χρόνους χαλάρωσης Τ2 και Τ2*. Οι εν λόγω χρόνοι υπολογίζονται, μετά από μέτρηση της έντασης σήματος (Signal Intesity (SI)) στην περιοχή ενδιαφέροντος, σε ακολουθία εικόνων μαγνητικής τομογραφίας, και με επίλυση των εξισώσεων χαλάρωσης, χρησιμοποιώντας μη γραμμική προσαρμογή καμπύλης με τη μέθοδο των ελαχίστων τετραγώνων και τον αλγόριθμο των Levenberg – Marquardt. Η εξίσωση, που περιγράφει το χρόνο χαλάρωσης, προκύπτει από τη θεωρία του Πυρηνικού Μαγνητικού Συντονισμού και στη βιβλιογραφία συναντάται με τις οι εξής παραλλαγές: 𝑆𝐼 = 𝐴. 𝑒!!" !!(∗), 𝑆𝐼 = 𝐴. 𝑒 !!" !!(∗) + 𝛣 και Τ2(∗) = −ΔΤΕ log SI!"# SI!"# . Οι μετρήσεις αφορούν σε έντεκα ασθενείς, για τους οποίους είχαμε αποτελέσματα από τον ειδικό ακτινολόγο, καθώς επίσης και σε δύο ασθενείς με βαριάς μορφής αιμοσιδήρωσης στο ήπαρ, για τους οποίους λήφθηκαν μετρήσεις, με την εμπορική εφαρμογή CMRTools. Από τη σύγκριση των αποτελεσμάτων, διαφαίνεται ότι το μικρότερο μέσο απόλυτο σφάλμα, όσον αφορά στη στάθμιση Τ2, εμφανίζεται με την εφαρμογή της εξίσωσης 𝑆𝐼 = 𝐴. 𝑒 !!" !!(∗) + 𝛣, ενώ για στάθμιση Τ2* με την εξίσωση 𝑆𝐼 = 𝐴. 𝑒 !!" !!(∗). Αυτό όμως δεν ανταποκρίνεται στις περιπτώσεις βαριάς αιμοσιδήρωσης, όπου αποδίδει καλύτερα η εφαρμογή των εξισώσεων 𝑆𝐼 = 𝐴. 𝑒 !!" !!(∗) + 𝛣 και Τ2(∗) = −ΔΤΕ log SI!"# SI!"# . Επίσης έγιναν μελέτες περίπτωσης για δύο ασθενείς με βαριά αιμοσιδήρωση στο ήπαρ, μελετήθηκε η χρήση της εξίσωσης Τ2∗ = −ΔΤΕ log SI!"# SI!"# και έγινε χρωματική απεικόνιση στο χώρο του χρόνου χαλάρωσης, με την πιο πάνω εξίσωση. Για μελλοντική εργασία, αναφέρουμε επιγραμματικά την αξιολόγηση μεγαλύτερου αριθμού ασθενών από ειδικό ακτινολόγο, την αυτοματοποίηση, ως προς την κατάτμηση της περιοχής ενδιαφέροντος, την εγγραφή (registration) των εικόνων που παρουσιάζουν κίνηση, την επιλογή του καταλληλότερου αλγόριθμου, την ανατροφοδότηση του ακτινολόγου για περιοχές, που παρουσιάζουν αιμοσιδήρωση, τη βελτίωση του θορύβου στις εικόνες, τον έλεγχο ακολουθιών για εύρεση εικόνων εκτός φάσης και εικόνων κακής λήψης, καθώς και την εκπαίδευση του συστήματος στην αναγνώριση των περιπτώσεων αιμοσιδήρωσης, συγκρίνοντας το χρόνο ηχού (ΤΕ) και την ένταση σήματος (SI). [TE: Time Echo, T2*: χρόνος χαλάρωσης, Α, Β: σταθερές] (Περιλαμβάνει τύπους εξισώσεων)