Νεότερες τεχνικές εφαρμογής και επεξεργασίας δεδομένων λειτουργικής απεικόνισης μαγνητικού συντονισμού (fMRI) στο κεντρικό νευρικό σύστημα (ΚΝΣ)

• Κύριος συγγραφέας: Νάνος, Θωμάς
• Άλλοι συγγραφείς: Τσούγκος, Ιωάννης
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2019
• Θέματα: Λειτουργική απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού; Νωτιαίος μυελός; Προ-επερξεργασία; Αποθορυβοποίηση; Διόρθωση κίνησης; fMRI; Spinal cord; Preprocessing; Denoising; Motion correction; tSNR

Η λειτουργική απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού (fMRI) είναι μια διαδικασία νευροαπεικόνισης που αποσκοπεί στην αξιολόγηση της λειτουργικής δραστηριότητας του εγκεφάλου η οποία σχετίζεται με την ανίχνευση των αλλαγών της αιματικής ροής κατά τη διάρκεια συγκεκριμένων ερεθισμάτων. Η τεχνική BOLD είναι η κύρια τεχνική fMRI και εξαρτάται από το περιεκτικότητα της δεοξυαιμογλοβίνης στο αίμα για να υποδηλώσει νευρωνική δραστηριότητα. Η παρούσα διπλωματική αποτελείται από το θεωρητικό μέρος (Κεφάλαια 1-4) και το πειραματικό μέρος (Κεφάλαια 5-6). Το θεωρητικό μέρος περιλαμβάνει μια εισαγωγή στην Απεικόνιση Μαγνητικού Συντονισμού (ΑΜΣ), στο Κεντρικό Νευρικό Σύστημα(ΚΝΣ), στο fMRI και στο fMRI στο Νωτιαίου Μυελού(ΝΜ). Το πειραματικό μέρος περιλαμβάνει την θεωρία των αλγορίθμων που χρησιμοποιήθηκαν και την πλήρη εξήγηση της πειραματικής διαδικασίας, την στατιστική ανάλυση καθώς και τα συμπεράσματα. Για την σωστή ερμηνεία των αποτελεσμάτων από πειράματα fMRI, οι ερευνητές οφείλουν να ακολουθούν μια συγκεκριμένη ροή εργασιών που αποτελείται κυρίως από την προ-επεξεργασία των δεδομένων, την επεξεργασία και την μετέπειτα στατιστική ανάλυση αυτών. Η κίνηση του εθελοντή ή ασθενή κατά την διάρκεια σάρωσης μπορεί να καταστήσει τα δεδομένα παραπλανητικά ή ακόμα και μη αξιοποιήσιμα καθώς μπορεί να εμφανιστούν ψευδώς θετικές ενεργοποιήσεις σε περιοχές που δεν σχετίζονται με το ερέθισμα ή και οι πραγματικές ενεργοποιήσεις να καταστούν μη ανιχνεύσιμες. Η προ επεξεργασία των δεδομένων στις μελέτες fMRI περιλαμβάνει σημαντικά βήματα τα οποία κρίνουν την εγκυρότητα και την αξιοπιστία των αποτελεσμάτων. Ένα σημαντικό στάδιο της προ επεξεργασίας είναι η αποθορυβοποίηση των δεδομένων. Οι πηγές θορύβου σε δεδομένα fMRI προέρχονται κυρίως από την κίνηση του συμμετέχοντα καθώς και από τις φυσιολογικές πηγές θορύβου όπως είναι η καρδιακή και αναπνευστική λειτουργία. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής είναι η βελτιστοποίηση της ροής εργασιών στο στάδιο της προ-επεξεργασίας και συγκεκριμένα γίνεται αποθορυβοποίηση των δεδομένων με λογισμικά διόρθωσης κίνησης. Στόχος επίσης της διπλωματικής είναι η αξιολόγηση των λογισμικών που χρησιμοποιήθηκαν για την διόρθωση κίνησης. Οι αλγόριθμοι που χρησιμοποιήθηκαν και αξιολογήθηκαν είναι από τα λογισμικά FSL και AFNI. Οι αλγόριθμοι εξετάστηκαν και αξιολογήθηκαν με κύριο κριτήριο την πιθανή βελτίωση του tSNR. Τα δεδομένα που επεξεργάστηκαν προέρχονται από fMRI της αυχενικής μοίρας του νωτιαίου μυελού και είναι δεδομένα τα οποία έχουν παραχωρηθεί από το King’s College London και αποτελούν τμήμα μελέτης η οποία εξετάζει την πιθανή σύνδεση του νωτιαίου μυελού με το εγκεφαλικό στέλεχος και κατ’ επέκταση με τον κινητικό φλοιό του εγκεφάλου στην μετάδοση των ηλεκτρικών σημάτων στο ΚΝΣ. Το δείγμα που έχει χρησιμοποιηθεί αποτελείται από 20 δεξιόχειρες υγιείς εθελοντές οι οποίοι κλήθηκαν να εκτελέσουν μια συγκεκριμένη κινητική δραστηριότητα χρησιμοποιώντας το δεξί τους χέρι.