Görüntü işleme ve analizinin tıpta kullanımı ve bir uygulama

Abstract

Gelişen teknoloji ile birlikte modern cihazların sağlık alanında kullanımı artmıştır. Buna paralel olarak son zamanlarda tıpta görüntü işleme tekniklerinin kullanımı da yaygınlaşmaya başlamıştır. Bu teknikler hekimlere zaman, maliyet, tedavi ve teşhis konusunda büyük kolaylık sağlamaktadır. Özellikle pediatrik olgularda doğumsal ya da travmatik katarak cerrahisi öncesi göz içi merceği ölçümü için görüntü işleme teknikleri hekimlere yol gösterici olabilir. Ayrıca mental retarde (zekâ geriliği durumu) ya da Alzheimer hastalarında katarak cerrahisi öncesi optik biyometri zor olabilir. Bu tür hastalarda başka nedenlerle çekilen Manyetik Rezonans (MR) görüntülerinden göz içi mercek gücü ölçümü için Matrix Laboratory (MATLAB) programı kullanılabilir. Görüntü işleme genel olarak resimsel bilgilerin analizine yönelik bir yöntem olarak tanımlanabilir. Bu tezde MATLAB ile görüntü işleme ve analizi, manyetik rezonans görüntüleme (MRG) ve optik biyometri hakkında genel bilgiler verilmiştir. Ayrıca, MATLAB programının görüntü işleme sürecinin sağlık alanında kullanılabilirliğini değerlendirmek amacıyla bir uygulama çalışması yapılmıştır. Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Tıp Fakültesi Göz Hastalıkları Anabilim Dalı’na 08/03/2015-08/05/2016 tarihleri arasında başvuran hastalardan rutin göz muayenesi pratiğinde Orbita MR endikasyonu olan hastalar çalışmaya alınmıştır. Bu hastalar üzerinde Göz Hastalıkları Anabilim Dalı’nda optik biyometri çalışılmıştır. Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Tıp Fakültesi Radyoloji Anabilim Dalı’nda AW iş istasyonunda aynı hastalar üzerinde bulbus oküli çap değerlendirmesi yapılmıştır. GE 750w 3T MR cihazı kullanılarak elde edilen MR görüntüleri üzerinde Codonics Clarity Viewer programı aracılığı ile Ön Kamara Derinliği (ÖKD), Lens Kalınlığı (LK) ve Aksiyel Uzunluk (AU) hesaplamaları yapılmıştır. Daha sonra aynı hastalara ait ham MR görüntüleri MATLAB programında görüntü işleme ve analizi sürecine alınmıştır. Son olarak üç farklı yöntemle hesaplanan bu ölçümler istatistiksel yöntemler ile karşılaştırılmıştır.Karşılaştırmalar sonucunda; MATLAB bulguları ile optik biyometri bulguları arasında anlamlı bir fark bulunamamıştır (AU için p=0.342, ÖKD için p=0.091, LK için p=0.766). Ayrıca, MATLAB bulgularının Codonics Clarity Viewer bulgularına göre optik biyometri bulgularına daha yakın olduğu görülmüştür (AU için 23.06-20.90-23.93, ÖKD için 3.11-2.65-3.31, LK için 4.16-3.85-4.31). Bland-Altman grafiklerine göre Lenstar ile MATLAB ölçümleri arasında uyum olduğu görülmüştür (AU için ortalama fark 0,29 mm (%95 GA, -0,78 ile 1,36), ÖKD için ortalama fark 0,28 mm (%95 GA, -0,83 ile 1,36), LK için ortalama fark 0,40 mm (%95 GA, -2,20 ile 3,00)). MATLAB programı ile elde ettiğimiz verilerin optik biyometri ile yakın sonuçlar vermesi bu yöntemin optik biyometri yapmanın zor olabileceği olgularda yardımcı bir yöntem olabileceğini düşündürmektedir. Ayrıca lensin aşırı şeffaf olduğu olgularda Lenstar cihazı ile ölçüm yapılamayabilir. Bu durumlarda MR’da görünebilen bu lenslerin ölçümü MATLAB programı görüntü işleme yöntemi ile yapılabilir. Sonuç olarak, MATLAB programı görüntü işleme yöntemi tıpta yardımcı bir yöntem olarak kullanılabilir.

Use of modern devices has increased in healthcare field with the improving technology. Likewise, use of image processing techniques in medicine has started to spread recently. These techniques provide great convenience for physicians in terms of time, cost, treatment and diagnosis. Especially in pediatric cases, image processing techniques could be a guide for physicians for the measurement of intraocular lenses before congenital or traumatic cataract surgery. Furthermore, optical biometry may be difficult before cataract surgery in mental retarted or Alzheimer patients. In such patients, Matrix Laboratory (MATLAB) can be used for intraocular lens power measurement from magnetic resonance (MR) images taken for other reasons. Image processing can be generally defined as a method of analyzing pictorial information. In this thesis, general information was given about image processing and analysis with MATLAB, magnetic resonance imaging (MRI) and optical biometry. In addition, an application performed in order to show the usability of image processing with MATLAB program in healthcare field. Among the patients applied to Eskişehir Osmangazi University, Medical Faculty, Department of Ophthalmology between 08/03/2015 and 08/05/2016, those who have Orbital MRI indication in routine eye test practice were included in the study. Optical biometry was studied on these patients in the Department of Ophthalmology. Bulbus oculi diameter evaluation was made on the same patients in AW workstation in Eskişehir Osmangazi University, Medical Faculty, Department of Radiology. Anterior Chamber Depth (ACD), Lens Thickness (LT) and Axial Length (AL) calculations were made via Codonics Clarity Viewer program on MR images obtained by using GE 750w 3T MR device. Then, the raw MR images of the same patients were subjected to image processing and analyzing process in MATLAB program. Finally, these measurements calculated with three different methods were compared using statistical methods.According to the analysis results, difference of between MATLAB results and Lenstar results are not significant statistically (p=0.342 for AL, p=0.091 for ACD, p=0.766 for LT). In addition, it was observed that MATLAB results were closer to optical biometry results compared to Codonics Clarity Viewer results (23.06-20.90-23.93 for AL, 3.11-2.65-3.31 for ACD, 4.16-3.85-4.31 for LT). According to the Bland-Altman plots, it was found that MATLAB measurements were in agreement with Lenstar measurements (mean difference for the AL is 0,29 mm (%95 CI, -0,78 to 1,36), mean difference for the ACD is 0,28 mm (%95 CI, -0,83 to 1,36), mean difference for the LT is 0,40 mm (%95 CI, -2,20 to 3,00)). Parallel results of optical biometry and the data obtained from MATLAB program indicate that this method can be an auxiliary method for cases in which optical biometry may be difficult. Furthermore, extreme transparent lens cannot be measured by Lenstar device, but MATLAB program can measure the lens. To conclude, image processing with MATLAB program can be used as an auxiliary method in medicine.