Becslési eljárás tüdődaganatok térfogatának meghatározására mellkas tomoszintézis alkalmzásával
Napjainkban a tüdőrák világszerte a legtöbb halálozást okozó daganattípus. Bár a tüdőrákszűrés során alkalmazott képalkotó eljárások is jelentősen fejlődtek az utóbbi két évtizedben, aktuális statisztikai eredmények alapján Európa országainak nagy részében (közöttük hazánkban) sem sikerült a tüdőrák mortalitását (halálozási rátáját) jelentősen csökkenteni. 2012-es adatok szerint Európában 409 ezer új páciens esetén detektáltak tüdő tumort, míg 354 ezer ember halt meg tüdőrák miatt ugyanebben az évben [1]. A mortalitás csökkentése érdekében a legfontosabb a tüdőelváltozások minél korábbi felismerése.
A korai felismerést segítik az összetettebb képalkotó eljárások, melyek a vizsgált testrész 3 dimenziós (3D) rekonstrukcióját is lehetővé teszik (CT, MRI), illetve az olyan új képalkotó modalitások melyek ugyan csak „kvázi” 3D (2.5 dimenziós) rekonstrukciót biztosítanak, de számos előnyük miatt fontos szerepet tölthetnek be a szűrővizsgálatokban. Szűrési feladatokra a CT nehezen alkalmazható, mivel a pácienst érő sugárterhelés, a felvételek elkészítéséhez szükséges idő, illetve egy-egy vizsgálat költsége is nagy. A mellkas tomoszintézis egy új, a korai stádiumú tüdőrák szűrését is lehetővé tevő 2,5 dimenziós képalkotó eljárás, mely a CT-hez hasonlóan a tüdő metszeti képeit (rétegfelvételek) határozza meg, miközben a pácienst érő sugárdózis a CT vizsgálat sugárdózisának töredéke, a hagyományos mellkas röntgenfelvételeknél mérhető dózis párszorosa, és a vizsgálatok költsége és időigénye is alacsony. A tomoszintézis által rekonstruált szeletek minősége jelentősen függ az alkalmazott rekonstrukciós eljárástól, illetve a felvételi geometriától. Dolgozatom első részében a mátrix inverziós tomoszintézis [2] rekonstrukciós eljárás jellegzetességeit, implementálásának nehézségeit mutatom be.
A korai detektáláshoz nagy segítséget jelenthetnek a megfelelő képalkotó eljárás megválasztása mellett a rekonstruált térfogat vizsgálatában az orvos döntését támogató (Computer Aided Detection) rendszerek is. Ezen eszközök feladatát képezi a rákos elváltozások detektálása, illetve a daganatok agresszivitásának becslése. A daganat agresszivitása a daganat növekedésének sebességével jellemezhető. Egy általánosan elfogadott mérőszám az elváltozás térfogatának 20%-kal történő növekedéséhez szükséges idő [3]. A térfogatbecsléshez az elváltozás térbeli szegmentálása és a szegmentált térrész térfogatának megfelelő pontosságú becslésére van szükség. Dolgozatom második felében egy, az alkalmazott rekonstrukciós eljárás sajátosságait figyelembe vevő, modell alapú térfogatbecslő eljárást ismertetek. Az alkalmazott modell paramétereit egy antropomorf fantomról készült projekciókból rekonstruált felvételekhez igazítottam, az egész eljárást CT rekonstrukciók szimulált projekcióiból rekonstruált tomoszintézis rétegfelvételeken validáltam.
[1]: J. Ferlay et al.: „Cancer incidence and mortality patterns in Europe: Estimates for 40 countries in 2012”, European Journal of Cancer Vol.:49 pp.:1374-1403 (2013).
[2]: Richard J. Warp ; Devon J. Godfrey ; James T. Dobbins III: „Applications of matrix inversion tomosynthesis”, Proc. SPIE 3977, Medical Imaging 2000: Physics of Medical Imaging, Vol.:376 (2000)
[3]: M. Nishino et al., “Revised RECIST Guideline Version 1.1: What Oncologists Want to Know and What Radiologists Need to Know”, American Journal of Radiology, Vol. 195, pp. 281-289. (2010)
szerző
-
Hadházi Dániel
mérnökinformatikus
nappali
konzulens
-
Dr. Horváth Gábor
tudományos tanácsadó, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék
