Ανάλυση θερμικών εικόνων για την ανίχνευση λιπώδους ιστού

• Κύριος συγγραφέας: Λουκαρέας, Παύλος
• Άλλοι συγγραφείς: Loukareas, Pavlos
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2023
• Θέματα: Θερμικές εικόνες; Φαιός λιπώδης ιστός; Λιπώδης ιστός; Κατασκευή λογισμικού; Επεξεργασία εικόνας; Ανάπτυξη περιοχής με seed; Thermal images; Brown adipose tissue; Adipose tissue; Software development; Image processing; Seeded region growing

H παρούσα Διπλωματική Εργασία μελετά την ποσοτικοποίηση του λιπώδους ιστού μέσα από μια ανέπαφη και μη επεμβατική μέθοδο που βασίζεται στις λήψεις θερμικών εικόνων. Στα πλαίσια αυτής αναπτύχθηκε λογισμικό που πραγματοποιεί τον εντοπισμό και την ποσοτικοποίηση του φαιού σωματικού λίπους από θερμικές εικόνες. To λογισμικό αυτό έχει ως ευρύτερο σκοπό να υποστηρίζει έναν ερευνητή που μελετά τη δραστηριότητα του φαιού λιπώδους ιστού στον άνθρωπο. Στόχοι της μελέτης είναι ο εντοπισμός, η απεικόνιση και η ποσοτικοποίηση του φαιού λιπώδους ιστού πάνω στις θερμικές εικόνες, σύμφωνα με μεθόδους που υπάρχουν στη διεθνή βιβλιογραφία. Με βάση αυτή τη μελέτη πραγματοποιείται η κατασκευή λογισμικού επεξεργασίας η οποία μπορεί να διαχειριστεί κωδικοποιημένα αρχεία θερμικών εικόνων και δίνει τη δυνατότητα στο χρήστη να ορίσει την περιοχή αναζήτησης του φαιού λιπώδους ιστού. Οι μέθοδοι που υλοποιήθηκαν για τον θερμικό εντοπισμό της ενεργοποιημένης περιοχής κινήθηκαν στα πλαίσια της διεθνούς βιβλιογραφίας. Στην εφαρμογή υλοποιείται ο διαχωρισμός περιοχής ενδιαφέροντος από τον χρήστη, η στατιστική ανάλυση και εκτίμηση της μέσης θερμοκρασίας, του εμβαδού και του όγκου των περιοχών με φαιό λιπώδη ιστό. Ο αλγόριθμος που επιλέχθηκε ονομάζεται στα αγγλικά «seeded region growing» και υλοποιεί τον διαχωρισμό των ενεργοποιημένων περιοχών από τις μη. Στηρίζεται στην ανάπτυξη μιας συνεκτικής περιοχής με θερμοκρασίες κοντά στην τοπική μέγιστη και διακόπτεται όταν η διαφορά της θερμοκρασίας κατά την ανάπτυξη ξεπεράσει ένα ορισμένο από τον χρήστη κατώφλι. Η διαδικασία της επεξεργασίας θερμικών εικόνων για τον εντοπισμό και την ανίχνευση του φαιού λιπώδους ιστού στηρίζεται στη μελέτη της ψυχρής γένεσης σε ποντίκια εργαστηρίου. Συγκεκριμένα δίνεται η δυνατότητα εύρεσης του όγκου του φαιού λίπους από πολλαπλές γωνίες θέασης για κάθε δείγμα. Η εφαρμογή συνθέτει μια εκτίμηση για τον όγκο του φαιού λιπώδους ιστού από το εμβαδόν της ενεργοποιημένης περιοχής για κάθε πλευρά και πολλαπλασιάζει το εμβαδόν με ένα δεδομένο βάθος. Τα πειραματικά δεδομένα για την μελέτη της μεθόδου προέκυψαν από θερμικές λήψεις σε ζώντα εργαστηριακά ποντίκια στα οποία προκλήθηκε η διαδικασία της ψυχρής γένεσης του φαιού λιπώδους ιστού. Τα δεδομένα συλλέχθηκαν από τους ερευνητές του εργαστηρίου Φαρμακολογίας του Τμήματος Ιατρικής, με χρήση της θερμικής κάμερας που παραχωρήθηκε από το Εργαστήριο Επεξεργασίας Σημάτων και Επικοινωνιών του Τμήματος Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής του Πανεπιστημίου Πατρών. Τα αποτελέσματα της εφαρμογής έδειξαν σταθερή εκτίμηση του όγκου του φαιού λιπώδους ιστού για λήψεις από πολλαπλές πλευρές. Ωστόσο η επιβεβαίωση των αποτελεσμάτων απαιτεί στατιστική ανάλυση πολλών λήψεων και δοκιμών για διάφορες τιμές κατωφλίου θερμοκρασίας του αλγόριθμου εντοπισμού, καθώς και σύγκριση με άλλες μεθόδους της βιβλιογραφίας που δεν στηρίζονται στην θερμογραφική εκτίμηση, όπως την μέθοδο PET/CT.