Komputerowa analiza obrazów MRI mysiego serca – detekcja lewej komory

Cel i zakres projektu w IIS:

  • Komputerowa analiza obrazów pochodzących z rezonansu magnetycznego.
  • Automatyczna detekcja lewej komory serca.

Wykorzystanie:

  • Badanie przewlekłej niewydolności serca.

Celem badań była analiza obrazów pochodzących z jądrowego rezonansu magnetycznego i detekcja lewej komory dla badań przewlekłej niewydolności serca. W ramach projektu powstał program służący do detekcji lewej komory serca na obrazach uzyskiwanych podczas badań przeprowadzanych na myszach. Opracowanie tego algorytmu było częścią projektu badawczego realizowanego we współpracy z Collegium Medium UJ oraz Instytutem Fizyki Jądrowej PAN w Krakowie.

U chorych z przewlekłą niewydolnością serca powiększenie zarysu serca jest przydatnym parametrem wskazującym na nieprawidłową funkcję serca z obniżoną frakcją wyrzutów lub podwyższonym ciśnieniem napełniania lewej komory, dlatego badaniom poddana została właśnie lewa komora serca.

W niektórych przypadkach przed przystąpieniem do badań myszom podawana była dobutamina, która zmniejsza opór obwodowy, obniża ciśnienie napełniania lewej komory i powoduje wzrost kurczliwości mięśnia serca, prowadząc do zwiększenia pojemności minutowej.

Przykładowe badanie

Rys. Przykładowe obrazy serca otrzymane w badaniu MRI.

Rys. Obrazy z wyznaczoną automatycznie lewą komorą serca.

Tabela:Powierzchnia lewej komory w cyklu pracy serca dla badania 1.

Rys. Wykres obrazujący powierzchnię lewej komory serca w 20 klatkach wybranej serii obrazów MRI pochodzącej z badania nr 1.

Przykładowe badanie

Rys. Przykładowe obrazy serca otrzymane w badaniu MRI.

Rys. Obrazy z wyznaczoną automatycznie lewą komorą serca.

Tabela:Powierzchnia lewej komory w cyklu pracy serca dla badania 2.

Rys. Wykres obrazujący powierzchnię lewej komory serca w 20 klatkach wybranej serii obrazów MRI pochodzącej z badania nr 2.

 

Wykresy cyklu pracy serca

Jednym z rezultatów działania opracowanego programu jest zapis plików zawierających dane na temat pola powierzchni lewej komory w czasie pracy serca. Na podstawie tych danych tworzone są wykresy przedstawiające cykl pracy serca poddanych badaniom myszy. Wykresy te wykorzystywane są w badaniach dotyczących przewlekłej niewydolności serca.

Podsumowanie

Opracowana metoda jest uniwersalna i daje poprawne wyniki niezależnie od jakości obrazów, co zostanie zilustrowane wynikami detekcji dla różniących się pewnymi cechami obrazów. Przedstawione obrazy pochodzą z różnych pomiarów dla różnych myszy. Widoczny jest brak wrażliwości metody detekcji na zmiany w jakości, jasności i kontraście obrazu.

Program jest czuły na wymuszone zmiany akcji serca, co można zaobserwować na poniższym rysunku zawierającym wykresy zmian pola powierzchni lewej komory dla myszy dzikiej przed i dziesięć minut po podaniu dobutaminy.