Ανάπτυξη αλγορίθμων ψηφιακής επεξεργασίας και ανάλυσης ιατρικής εικόνας για εκτίμηση εκφυλιστικών αλλοιώσεων αρθρώσεων

Abstract

Osteoarthritis (ΟΑ) represents the most common form of arthritis. Diagnostics tasks relevant to the radiographic assessment of OA are: (i) grading of OA severity and (ii) monitoring of the progression of the disease. Digital image processing and analysis algorithms were proposed for the optimization of the assessment of degenerative alterations of the hip joint. Methodological basis of the suggested approaches is: (i) the extraction of texture and shape (morphology) features from images of radiographic hip joint space and (ii) utilization of these features as quantitative diagnostic information for both the grading of hip OA severity and the quantitative assessment of the severity of the disease. The research effort contributed to the: (i) extension of the set of parameters of radiographic hip joint space potentially able to quantify degenerative alterations of the hip joint due to ΟA, (ii) introduction of texture features capable of: (a) signifying the differentiation of radiographic texture of hip joint space due to degenerative alterations and (b) contributing to the diagnostic assessment of hip OA, (iii) introduction of shape features contributing to the: (a) quantification of degenerative morphological alterations of radiographic hip joint space and (b) reliable diagnostic assessment of hip OA, (iv) development of regression models for the quantitative estimation of hip OA severity rendering possible the monitoring of the progression of the disease of OA patient. The suggested approaches expand the already existing methods of radiographic assessment of hip OA.

Η οστεοαρθρίτιδα (ΟΑ) ως αίτιο εκφυλιστικών αλλοιώσεων άρθρωσης αποτελεί την πλέον διαδεδομένη μορφή αρθρίτιδας. Αναπτύχθηκαν και εφαρμόστηκαν αλγοριθμικές τεχνικές επεξεργασίας και ανάλυσης ψηφιακής εικόνας μέσω των οποίων βελτιστοποιείται η εκτίμηση ακτινογραφικών αλλοιώσεων άρθρωσης ισχίου εκφυλιστικής αρχής. Μεθοδολογική συνιστώσα της μεθόδου αποτελεί η αξιοποίηση χαρακτηριστικών υφής και σχήματος (μορφολογίας) ακτινογραφικού μεσάρθριουδιαστήματος ισχίου ως ποσοτικοποιημένης διαγνωστικής πληροφορίας αναφορικά με την (α) αυτοματοποιημένη εκτίμηση βαθμού σοβαρότητας ΟΑ ισχίου και (β) ποσοτική εκτίμηση σοβαρότητας νόσου. Στα πλαίσια της διατριβής (i) διευρύνθηκε το πλήθος παραμέτρων ακτινογραφικού μεσάρθριου διαστήματος μέσω των οποίων ποσοτικοποιούνται ακτινογραφικές αλλοιώσεις άρθρωσης ισχίου εκφυλιστικής αρχής (ii) προτάθηκαν χαρακτηριστικά υφής δυνάμενα: (α) να καταδείξουν διαφοροποιήσεις ακτινογραφικής υφής μεσάρθριου διαστήματος ισχίου ένεκα οστεοαρθριτικών αλλοιώσεων και (β) να συνεισφέρουν στη διαγνωστική εκτίμηση ΟΑ ισχίου (iii) προτάθηκαν χαρακτηριστικά σχήματος συνεισφέροντα: (α) στην ποσοτικοποίηση μορφολογικών μεταβολών ακτινογραφικού μεσάρθριου διαστήματος ισχίου εκφυλιστικής αρχής και (β) στην αξιόπιστη διαγνωστική εκτίμηση ΟΑ ισχίου (iv) αναπτύχθηκαν μοντέλα ποσοτικής εκτίμησης σοβαρότητας ΟΑ ισχίου. Οι προτεινόμενες μεθοδολογικές προσεγγίσεις διευρύνουν τις υφιστάμενες μεθόδους ακτινογραφικής εκτίμησης οστεοαρθρίτιδας ισχίου.