Opis otrzymywanych obrazów

Wizualizacja wyników badania powstaje przy użyciu wchodzącego w skład zestawu tomografowego oprogramowania GE CT Perfusion76. Decyzja o wyborze sposobu wizualizacji, w szczególności skalowania i liczby rozróżnianych stopni nasilenia mierzonej wielkości, należy do operatora tomografu. Właściwy dobór tych parametrów ma istotny wpływ na jakość prezentowanych rezultatów. Niestety, brak standaryzacji z jednej strony i niewielkie (na razie) doświadczenie obsługi w analizie tego typu badań z drugiej strony sprawiają, że otrzymane do analizy obrazy różnią się dokładnością prezentacji wyników. Nierzadko błędny dobór wartości referencyjnych powoduje, że znaczna część istotnych informacji jest bezpowrotnie tracona. Do tego dochodzą ewidentne błędy operatora, polegające na pominięciu podczas zapisu któregoś z ważnych parametrów. Kwestią dyskusyjną pozostaje tutaj również dobór AIF (patrz rozdział 3.4.2 i rys.26) oraz okna czasowego. Pokazany na rysunku 29 przykład dwóch obrazów pochodzących z tego samego badania, ale mapowanych w różnych stadiach przepływu kontrastu i dla różnych tętnic wejściowych (wskazanych białą gwiazdką), sugeruje, że mogą to być różnice istotne.

76 Informacje o stacji roboczej i dołączonym oprogramowaniu na stronie producenta: http://www.gehealthcare.com/usen/aw/products/ctsoft.html (wrzesień 2008).

Rysunek 29. Znaczenie doboru AIF i okna czasowego: oba obrazy przedstawiają ten sam parametr (PS) i ten sam przekrój ciała dla przykładowego badania. Jedyne różnice to wskazanie tętnicy wejściowej oraz czas od podania kontrastu, dla którego wyrysowane zostały parametry przepływu. Owalem otoczono obszar prostaty, biała gwiazdka wskazuje tętnicę wejściową.

Zestaw otrzymywany w wyniku jednego badania zawiera 12 obrazów – map parametrycznych – odpowiednio BF, BV, MTT oraz PS (patrz podrozdział 3.4.2) dla każdego z trzech badanych poziomów oraz zwykłe obrazy tomografii (dla każdego poziomu) wskazujące lokalizację i granice prostaty.

Jak wiadomo (rozdział 3.1), zdrowa prostata ma długość ok. 3cm, co więcej – często bywa powiększona. Tymczasem ograniczenia techniczne używanego tomografu sprawiają, że badany obszar może mieć grubość najwyżej 2cm⁷⁷. Z obszaru tego wybierane są trzy niewielkiej grubości warstwy⁷⁸. Wybór zakresu i poziomów analizy należy do operatora tomografu; dla poszczególnych pacjentów są to różne poziomy. Fakt ten sprawia, że trudno odwoływać się do wiedzy książkowej na temat budowy strefowej, która na obrazach p-CT jest niewidoczna, a która (rozdział 3.1.2) z dużym prawdopodobieństwem pozwala określić obszar najbardziej zagrożony rakiem. Tym niemniej zaproponowana autorska metoda wyznaczania ROI (rozdział 7.1) próbuje tę budowę nieco przybliżyć.

77 Najnowsze, dostępne na rynku tomografy umożliwiają już badanie obszaru 4cm. Producenci zapowiadają pojawienie się jeszcze doskonalszych urządzeń.

78 Grubość ta nie została jednoznacznie określona, nie przekracza jednak 5mm, co oznacza, że efektywnie badany obszar obejmuje jedynie wycinek o grubości 15mm.

Rozpoznanie problemu

Spośród otrzymanych z Centrum Onkologii 65 zestawów, część (8) dotyczyła tego samego badania (pacjenta)⁷⁹, jednak zestawy te różniły się między sobą skalowaniem oraz (w 7 przypadkach) czasem. Teoretycznie każdy zestaw powinien składać się z trzech pozio-mów, były jednak wyjątki, stąd mniejsza niż oczekiwano łączna liczba poziomów (192).

W obliczeniach analizować będziemy przede wszystkim poszczególne poziomy. Rozważając cztery różne mapy parametryczne dla każdego z nich, będziemy chcieli stwierdzić, czy na tym poziomie widoczne są zmiany rakowe, czy też nie. Odrzucamy te poziomy, które są niekompletne lub mają spłaszczone skale amplitud (wyróżnione tylko 3 – zamiast 30 – przedziały intensywności) albo reprezentowane są przez wyjątkowo źle przeskalowane obrazy (tylko takie, z których nic już się nie da wydobyć; te nie najlepiej wyskalowane, ale zawierające jakąś informację, pozostawiamy).

Zestawienie jakościowe pozyskanych do dalszej analizy zestawów przedstawione jest w tabeli 4. Wprawdzie zazwyczaj analizować będziemy konkretne poziomy, tym niemniej informacja o liczbie pacjentów może okazać się przydatna podczas statystycznej interpretacji wyników i porównywania ich z wartościami osiągniętymi przez innych badaczy. Ponadto przeprowadzone w rozdziale 6 obliczenia dotyczące całego obrazu prostaty, również będą odwoływać się przede wszystkim do pacjentów. Pozorne niezgodności (liczba poziomów nieodpowiadająca trzykrotności liczby zestawów; liczba odrzuconych przewyższająca różnicę między wszystkimi a analizowanymi) wynikają z faktu, że zestaw odrzucony jako całość (z powodu braków np. na jednym tylko poziomie), może posiadać również dobre poziomy – i te poziomy będą analizowane. Z kolei niektóre dane zostały odrzucone z więcej niż jednego powodu, a każdy z tych powodów listowany z osobna, został uwzględniony w tabeli.

Tabela 4. Liczba otrzymanych i analizowanych zestawów.

odrzucone

liczba... ^wszystkie braki spłaszczone nieczytelne ^analizowane

zestawów 65 13 7 2 48

badań (pacjentów) 57 11 6 1 44

poziomów 192 15 18 6 159⁸⁰

Kolejna tabela (5) zawiera informacje o klasyfikacji chorobowej poszczególnych obrazów. Pacjentów, u których wykryto raka, podzielono na operowanych (istnieją dla nich wyniki badań histopatologicznych) i nieoperowanych. U pozostałych nie potwierdzono raka

79 Ponieważ każdy pacjent miał przeprowadzone dokładnie jedno badanie p-CT, określenia te będziemy utożsamiać.

(co nie znaczy, że go z całą pewnością nie było) lub nie udało się pozyskać żadnych informacji na ich temat. W grupie osób bez potwierdzonego raka znajduje się też przypadek szczególny – pacjent bez żadnych przesłanek sugerujących jakąkolwiek chorobę prostaty. W przeciwieństwie więc do wszystkich wcześniejszych opublikowanych prac dotyczących diagnostyki p-CT stercza [111,128,175,235], w niniejszej dysertacji analizowany był również przypadek pacjenta z całkowicie zdrową prostatą.

Tabela 5. Klasyfikacja chorobowa badanych pacjentów.

liczba... wszystkie poziomy analizowane poziomy wszyscy pacjenci analizowani pacjenci RAZEM 192 159 57 44 operowanych 115 105 35 28 nieoperowanych 8 7 3 2

bez potwierdzonego raka 24 14 5 3

- w tym zdrowych 7 4 1 1⁸¹

b/d 45 33 14 11

Obrazy o rozmiarze 512x512 pikseli zapisane zostały przez oprogramowanie tomografu w formacie PNG. Stopień nasilenia badanego parametru pokazano w formie pseudokoloru, obrazującego zazwyczaj 30 przedziałów wartości (te pokazujące tylko 3 prze-działy zostały wyłączone z dalszych badań). Kolor niebieski oznacza najmniejszą wartość parametru, czerwony – największą (rys.30). Pseudokolor ułatwia wizualną ocenę wyników badania, utrudnia jednak obliczenia numeryczne, dlatego na potrzeby dalszej pracy obrazy zostały przekształcone metodą LUT (rozdział 2.2.2.2) w 32-stopniową skalę szarości, gdzie dodatkowe dwa poziomy to:

0 – brak obserwowanego przepływu;

31 – obszar nie objęty obliczeniami (patrz podrozdział 4.4 o problemie brzegowym). Tabela opisująca powyższe przekształcenie znajduje się w dodatku B. Dla zwiększenia czytelności, w niniejszej pracy często pokazywać będziemy obrazy kolorowane. Poziom „0” oznaczony jest kolorem czarnym; „31” – białym.

Rysunek 30. Schemat kolorowania obrazów. Strzałka wskazuje kierunek wzrostu wartości.

81 Brak jest, niestety, kompletnego zestawu 12 obrazów dla zdrowego pacjenta. Mimo to, ze względu na jego szczególna rolę, zdecydowano się uwzględnić w analizie pacjentów posiadany, choć niekompletny zestaw.

Rozpoznanie problemu

Obrazy cechują się dużą różnorodnością, co można zobaczyć na poniższym przykładzie (rys.31). Nie ma na nich obiektów zdecydowanie wyróżniających się z tła, które można by próbować opisać i wydzielić. Klucza do rozwiązania problemu należy szukać zatem w metodach analizy tekstur, zwłaszcza w metodach statystycznych. I tą drogą pójdziemy w dalszych rozważaniach.

Rysunek 31. Przykładowe obrazy dla parametru BF.