Untersuchung der Korrelation zwischen atrophierten und nicht atrophierten menschlichen Gehirnen mittels Flächenverhältnis und fraktaler Dimension anhand von Computertomographie-Daten

Abstract

Es sollen objektiv eruierte Parameter die subjektive Beurteilung des Radiologen ergänzen und zur Diagnosestellung der Hirnatrophie beitragen. Eine effiziente und standardisierte Auswertung der akquirierten Daten durch klar definierte Algorithmen einer automatisierten Software ist bei der steigenden Anzahl von Untersuchungen erforderlich. In der vorliegenden Arbeit wurden Daten der kranialen Computertomographie (CCT) von Patienten mit und ohne Hirnatrophie mittels des eigens erstellten Programms Atrophie-Analyse anhand der Parameter Flächenverhältnis (FV) und fraktale Dimension (Df) verglichen. Die Entwicklung von Atrophie-Analyse stand im Mittelpunkt dieser Arbeit. Eine Voranalyse der CCT ergab, dass im Hounsfield-Einheits-Grauwertbereich (HE-G) [-3, 67] HE alle potentiell erfassbaren Bildpunkte innerhalb der Kalotte lagen. Die CT-Daten wurden letztendlich in zwölf HE-G ausgewertet: [-3, 67]; [-3, 17]; [2, 17]; [2, 27]; [12, 27]; [14, 22]; [17, 32]; [17, 37]; [22, 42]; [22, 52]; [37, 57] und [47, 67] HE. Atrophie-Analyse führte die Selektion, die Segmentierung für den ausgewählten HE-G und die Berechnung der Parameter automatisch für 65 atrophierte und 88 nicht atrophierte Gehirne durch. Die statistische Auswertung von FV und Df zeigte einen signifikanten Unterschied zwischen den Patienten mit und ohne Hirnatrophie in zehn der zwölf unterschiedlichen HE-G. Lediglich in den HE-G [22, 42] und [-3, 67] HE war der Unterschied beider Gruppen nicht signifikant. Die höchste Signifikanz zur Gruppenunterscheidung (p << 0,05) und die größte Effektstärke (0,847) wurde für Df im HE-G [2, 27] HE gefunden, folglich ist dies der optimale Bereich für die Gruppenunterscheidung. Patienten ohne Hirnatrophie zeigen mit steigendem Alter eine Zunahme von Df im HE-G [2, 27] HE, was auf die progrediente Komplexität der Liquorräume im Laufe des Lebens zurück zu führen ist. Altersspezifische Df-Wert könnten eine besser reproduzierbare Quantifizierung der Hirnatrophie ermöglichen. Eine automatisierte digitale Bildverarbeitung ermöglicht in Zukunft eine deutliche Zeitersparnis, stets reproduzierbare/ exakte Ergebnisse und eine objektive Befundung.