بخشی از مقاله
چکیده
در مقاله حاضر یک الگوریتم خودکار برای تشخیص حدود ضایعات بیماری مولتیپل اسکلروزیس - MS - در مغز با استفاده از تصاویر رزونانس مغناطیسی معرفیشده است. این الگوریتم بهطور خودکار ضایعات بیماری MS در ام آر آی های Proton Density ، T1-weighted ، T2-weighted ، Gadolinium enhanced ، و - FLAIR - Fast Fluid Attenuated Inversion Recovery را تشخیص میدهد .تشخیص خودکار شامل دو مرحله اصلی است: - 1 - فاز جداسازی - 2 - 1 فاز دستهبندی 2که در آن با استفاده از یک الگوی شبکه عصبی مصنوعی برای حذف نهایی آثار غیر ضایعه صحیح بیماری MS بکار میرود . الگوریتم بهطور بالقوه ممکن است بهعنوان یک ابزار مفید برای خدمت بر نظارت گسترش ضایعات بیماری MS از طریق تصویربرداری رزونانس مغناطیسی بکار برده شود.
کلمات کلیدی : مولتیپل اسکلروزیس ، تصاویر رزونانس مغناطیسی ، پردازش تصویر ، شبکههای عصبی مصنوعی
-1 مقدمه
بیماری اسکلروز چندگانه3 که با نام اختصاری MS نیز شناخته میشود، یک بیماری التهابی است که در آن غلافهای میلین4 سلولهای عصبی در مغز و ستون فقرات آسیب میبینند.بهطورمعمول بر اساس ارائه نشانهها و علائم، همراه با تصویربرداری پزشکی و آزمایشهای آزمایشگاهی لازم تشخیص داده میشود. رایجترین ابزار تشخیصی عبارت است از تصویربرداری رزونانس مغناطیسی سیستم عصبی، یا همان ام ار آی5 که در این تصاویر ضایعات بیماری بهصورت پلاکهای - لکههای - سفیدرنگ یا سیاهرنگ - بسته به نوع تصویربرداری - نمایان میشوند .[1] سیگنال های دریافتی توسط سیستم های رزونانس مغناطیسی MR، حاوی اطلاعات بسیار زیادی بوده که میتواند در استخراج اطلاعات فیزیکی و شیمیایی جسم و یا بافت موردنظر، به کار گرفته شود. با توجه به اطلاعات مطلوب، سیستم MRI برنامهریزی میگردد و درنهایت تصویرسازی به یکی از روشهای زیر و یا روشهای ترکیبی نمایش داده میشود.[2] در ضمن میتوان با تزریق ماده گادلینیوم متوجه فعال یا غیرفعال بودن ضایعات گردید به این صورت که بعد از تزریق این ماده ضایعاتی که فعال باشند همچنان در تصاویر نمایان هستند .[3] تشخیص دقیق و تقسیمبندی ضایعات MS در تصاویر MRI برای ارزیابی دقیق روند بیماری از نیازهای این بیماری میباشد. خصوصیات کمی ضایعات MS تشخیص دادهشده برای ارزیابی پیشرفت بیماری و اثربخشی درمان ضروری است.[4]
- 2 بیان مسئله
در این مقاله تشخیص صحیح ضایعات بیماری ام اس از روی تصاویر رزونانس مغناطیسی موردتوجه است. چهار نوع تصویربرداری رزونانس مغناطیسی وجود دارد که در مقدمه به آنها اشاره شد . در هر یک از این نوع تصاویر، ضایعه به صورتی مجزا نمایان میشود که در شکلهای - 1 - و - 2 - از هر تصویر ، یک عکس به همراه ضایعات درون آنکه مشخصشده است نشان دادهشده است.[5] تشخیص ضایعات بیماری ام اس به دو فاز جداسازی و دستهبندی تقسیم میشود در فاز اول با کمک بینایی ماشین و پردازش تصویر پلاکها و محدوده ضایعه مشخص میشود اما همانطور که دیده میشود پلاکها با قسمتهای مختلف مغز همگونی دارند و بهاشتباه ، قسمتهای سالم مغز نیز بهعنوان ضایعه تشخیص داده میشود که به این نقاط اثر تصنعی یا Artifact میگوییم. بعد از پردازش تصویر ضایعات را ورودی یک شبکه عصبی مصنوعی و خروجی خود را ضایعات واقعی ناشی از بیماری ام اس قرار میدهیم . سعی میشود شبکه عصبی طراحیشده کمترین خطا و بیشترین دقت تشخیص صحیح را دارا باشد.
- 3 روش تحقیق
- 1-3 فرضیات کلی
به منظور توسعه الگوریتم تشخیص، فرضیات به شرح زیر در نظر گرفته میشود:
الف - در تصاویر رزونانس مغناطیسی - MRI - از نوع FLAIR ,PD , T2weighted ضایعات MS روشنتر از سایر نقاط مغز به نظر میرسد . و در تصویر T1weighted ضایعات بهصورت لکه های سیاهرنگ 6 دیده میشوند. .[6]
ب - ضایعات MS یکشکلنسبتاً کروی دارند. [7]
ج - بسیاری از ضایعات MS در اطراف بطن رخ میدهد - منطقه ماده سفید[7] - 7و بهندرت در مناطق کورتکس8 در تصاویر MRI دیده میشوند . علاوه بر این آنها اغلب بهصورت نامتقارن در مغز دیده میشوند8]و.[9
با توجه به موارد بالا استراتژی برای تشخیص ضایعات MS به شرح زیر میباشد : یک منطقه در نظر گرفتهشده یک نامزد برای ضایعه MS است اگر در آن قسمت شدت سیگنالنسبتاً متفاوت باشد - بهعبارتدیگر نقاط سفیدرنگ یا سیاهرنگ - آننسبتاً گرد باشد، و اندازه نسبی آن در محدوده از پیش تعریفشده قرار گرفته باشد و محل آناتومیک ضایعه با فرض ج مطابقت داشته باشد[10]
- 2-3 الگوریتم پیشنهادی
