Analýza pokročilých MRI dat u pacientů s postižením centrální nervové soustavy

Abstract

Odlišení nádorové hmoty v mozku od zdravé nervové tkáně a odlišení jednotlivých typů mozkových nádorů patří mezi stěžejní výzvy při vyšetření pomocí magnetické rezonance. Tato diplomová práce se zabývá speciální metodou difúzní magnetické rezonance intravoxel incoherent motion (IVIM). Obsahuje přehled základních sekvencí magnetické rezonance sloužící pro zobrazení mozku. Důraz je kladen na zobrazení difúze. Práce je zaměřena na provedení jednotlivých kroků analýzy obrazu pomocí odlišných metod a pomocí jednotlivých programových nástrojů. Součástí této analýzy je minimalizace distorzí v difúzních obrazech. Hlavním cílem práce je proměření IVIM parametrů 𝑓, 𝐷 a 𝐷∗ v nádorové mozkové tkáni a okolních tkáních a jejich podrobení statistické analýze. Práce si klade za cíl ověřit vhodnotst této metody při odlišení jednotlivých typů mozkových tumorů a jednotlivých mozkových tkání. Jsou vyhodoceny parametry pro dvacet pacientů se třemi typy mozkových nádorů (gliomy, metastázy a meningiomy). Analýza obrazu je provedena v několika programech pomocí několika postupů, jejichž vliv na výsledné IVIM parametry je rozebrán. Statisticky významný rozdíl je potvrzen pro některé dvojice mozkových tkání v různých mozkových nádorech. Tato práce ověřuje, že koncept intravoxel incoherent motion může být vhodnou metodou pro přesné odlišení jednotlivých typů mozkových nádorů.

Distinguishing between brain tumors and the healthy tissue in brain and differentiation of individual brain tumor types is mainstay of the magnetic resonance exam. This thesis deals with a special diffusion magnetic resonance method intravoxel incoherent motion (IVIM). It incorporates an overview of basic magnetic resonance sequences used in brain imaging. The emphasis is on diffusion imaging. The study is focused on the image analysis using various methods and software tools. Part of this analysis is to minimize distortions in diffusion images. The main aim of this work is to measure IVIM parameters 𝑓, 𝐷 a 𝐷∗ in tumor brain tissue and surrounding tissues and to subject them to statistical analysis. The work aims to verify the suitability of this method in distinguishing individual types of brain tumors and individual brain tissues. Parameters for twenty patients with three types of brain tumors (gliomas, metastasis and meningiomas) are evaluated. Image analysis is performed in several programs using several procedures whose influence on the final IVIM parameters is analyzed. A statistically significant difference is confirmed for some brain tissue pairs in different brain tumors. This work verifies that the concept of intravoxel incoherent motion may be a suitable method for accurate differentiation of brain tumor types.