توسعه و تحلیل ریاضی رشد تومورهای مغزی با درنظر گرفتن ناهمگنی بافت بر اساس تصاویر پزشکی
[پایاننامه]
/نرگس مقدادی
: مهندسی پزشکی
، ۱۳۹۷
۱۲۱
زبان: فارسی
زبان چکیده: فارسی
چاپی - الکترونیکی
مصور، جدول، نمودار
دکتری
مهندسی پزشکی - بیومکانیک
۱۳۹۷/۰۷/۰۱
صنعتی سهند
امروزه تومورهای سرطانی یکی از عوامل اصلی مرگ و میر در جهان محسوب میشوند و مطالعات بسیاری را به خود اختصاص دادهاند .یک عامل تاثیرگذار در مطالعهی رشد تومورها ناهمگنی بخشهای مختلف آنها در اثر خونرسانی غیر یکنواخت و ناهمگنی بافت اطراف تومورها است .در مطالعهی حاضر به بررسی رشد تومور مغزی با استفاده از مدلسازی ریاضی مبتنی بر تصاویر پزشکی بیماران پرداخته شده است .تنها از تصاویر MR جهت بخشبندی تومور و بخشهای سفید و خاکستری مغز استفاده شده است .یکی از چالشهای مهم در شخصیسازی مدل، ایجاد ارتباط میان دادههای حاصل از تصاویر و پارامترهای مدل است که در این پژوهش برای این منظور پارامتر کسر درون سلولی مورد استفاده قرار گرفته است .تصاویر MR بر وزنهای مختلف برای دو بیمار مبتلا به تومور مغزی در سه زمان مختلف شامل زمان اولیه، پیگیری اول و پیگیری دوم درنظر گرفته شدهاند .از تصاویر پیگیری اول برای بهینهسازی ضرایب معادلات نفوذ-واکنش و نفوذ-واکنش-حرکت تودهای استفاده شده است .پس از پردازش تصاویر ماتریس ورودی از آنها برای مدل استخراج شده است .سپس دستگاه معادلات مربوط به رشد تومور به روش عددی حل شده است و رشد تومور تا زمان متناظر با پیگیری دوم پیش-بینی شده است .حالتهای مختلفی برای بررسی اثر جرمی، ناهمگنی بافت، ناهمگنی تومور و ترم واکنش مورد ارزیابی قرار گرفتهاند .برای انجام مقایسات بین پیشبینی مدل و نتایج حاصل از تصاویر واقعی در هر یک از حالتهای مورد بررسی، از دو پارامتر خطای جذر میانگین مربعات کسر درون سلولی و ضریب دایس استفاده شده است .نتایج مقایسهها در حالتهای مختلف برای دو بیمار مبتلا به تومور مغزی، نشان میدهند که درنظر گرفتن ترم مربوط به اثر جرمی و ناهمگنی متابولیکی در مدل ریاضی رشد تومور مغزی موجب بهبود پیشبینی مدل میگردد .همچنین طبق نتایج حاصل، تکثیر سلولهای تومور در بیماران مختلف رفتارهای مختلفی دارد و لازم است به منظور بهبود پیشبینی مدل فرمولاسیون مناسب با توجه به اطلاعات پزشکی بیمار، در مدلسازی رشد تومور برای هر بیمار مورد استفاده قرار گیرد .با استفاده از روش ارائه شده در این پژوهش، تنها با بهکارگیری دو سری تصویرMR ، میتوان رشد تومور مغزی را با خطای ۲ تا ۵ درصد بر مبنای خطای جذر میانگین مربعات کسر درون سلولی پیشبینی نمود .بهعلاوه این پژوهش میتواند بهعنوان پایهای برای شخصیسازی درمان با افزودن ترمهای درمانی مختلف مانند شیمی درمانی و پرتودرمانی استفاده شود.