Hodnocení patologického přechodu bílé a šedé hmoty v obrazech z magnetické rezonance u pacientů s epilepsií

Abstract

Tato práce si klade za cíl vytvořit optimalizovaný algoritmus, který vede k detekci setřené hranice mezi bílou a šedou hmotou mozku (blurring), což je patologickým projevem fokální kortikální dysplázie. Lokalizace oblastí blurringu bude prováděna z vyšetření mozku pomocí magnetické rezonance (MR). V této práci se zaměříme právě na definování těchto oblastí za pomoci algoritmu, který zpracovává obdržená obrazová data. Hlavní myšlenkou je porovnání MR vyšetření pacientů s podezřením na fokální kortikální dysplázii, s modelem mozku zdravých pacientů. Na základě matematických postupů následně detekujeme oblast signálově změněného přechodu šedé a bílé hmoty mozku, tzv. blurringu. Pilířem výzkumu je již proběhlý experiment německých vědců, avšak cílem je daný postup optimalizovat na základě aplikace na konkrétní pacienty a MR protokoly. Ziskem by měl být algoritmus, kterým na základě matematického porovnání intenzity jednotlivých masek voxelů definujeme signálové změny v mozkové tkáni. MR vyšetření mozku takových pacientů budou znovu retrospektivně vyhodnoceny zkušeným neuroradiologem, bez znalosti výsledků algoritmů detekce. Zjištění lokalizace strukturálních a signálových změn v mozkové tkáni slouží především pro následné co nejpřesnější naplánování epileptochirurgické resekce.

The main task of this thesis is to create an optimized algorithm, which can be used to detect blurring of the brain cortical gray-white matter boundary. Blurring is a pathological cause of the Focal Cortical Dysplasia (FCD). Location of the blurring areas are to be investigated with use of the magnetic resonance imagining (MRI). Focus of this thesis is the determination of locations of the blurring with the help of algorithm, which is processing the acquired data from the screenings. The idea is the comparison of the MRI examination's results of the patients with a high suspicion of FCD, with the results of MRI examination of healthy patients. The location of the blurring is to be determined based on the change of the signal on the brain cortical gray-white matter boundary, this determination is based on the mathematical calculations. The fundamental pillar of this research is research done by German scientists, however the task is to optimize the given procedure, considering the application on the specific patients and MRI protocols. Result of this optimization is the algorithm, which can be used, based on the mathematical comparison of the intensity of individual voxel masks, for the determination of signal changes in the brain tissue. MRI examinations of the brain of such patients are to be retrospectively evaluated by the experienced neuroradiologist, who does not possess the knowledge of the algorithm. Determination of the location of structural and signal changes in brain tissue serves mainly for consequent precise planning of the epileptic surgical resection