Επεξεργασία και ανάλυση εικόνας μικροσκοπίας για τη μελέτη προκαρκινικών αλλοιώσεων τραχήλου της μήτρας

Abstract

Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη και ανάπτυξη ενός συστήματος λήψης, επεξεργασίας και ανάλυσης ιστοπαθολογικών εικόνων μικροσκοπίας προ-καρκινικών αλλοιώσεων του τραχήλου της μήτρας χαμηλού (CIN 1) και υψηλού βαθμού επικινδυνότητας (CIN 2, CIN 3) και της στατιστική ανάλυσης των χαρακτηριστικών τους για την εύρεση πιθανών σημαντικών διαφορών μεταξύ των κατηγοριών των προκαρκινικών αλλοιώσεων. Για τις ανάγκες της εργασίας, χρησιμοποιήθηκαν είκοσι ένα (44) δείγματα ασθενών (βιοψίες), που διαγνώστηκαν με προ-καρκινικές αλλοιώσεις του τραχήλου της μήτρας. Η εξέταση των βιοψιών και η γνωμάτευση τους έγινε από έμπειρο ιστοπαθολόγο. Σύμφωνα με αυτόν , από τα συνολικά δείγματα, τα δέκα (22) διαγνώστηκαν ως χαμηλού βαθμού επικινδυνότητας (CIN 1) ενώ τα υπόλοιπα έντεκα (22) ως υψηλού βαθμού επικινδυνότητας (CIN 2, CIN 3). Σε πρώτη φάση, χρησιμοποιήσαμε δείγματα ιστού από βιοψία τράχηλου της μήτρας τα οποία είχαν επεξεργαστεί κατάλληλα από το προσωπικό του παθολογοανατομικού εργαστηρίου, εφαρμόζοντας σε αυτά χρώση H&E (Hematoxylin & Eosin) ούτως ώστε να είναι δυνατή η παρατήρηση τους μέσω του μικροσκοπίου. Έπειτα ακολούθησε η ψηφιοποίηση των δειγμάτων σε εικόνες οι οποίες προέρχονται από την περιοχή ενδιαφέροντος (ROI) που επισήμανε ο ιστοπαθολόγος κατά τη φάση της διάγνωσης. Ακολούθησε η κατάτμηση του τμήματος του πλακώδους επιθηλίου και των πυρήνων της εικόνας με αλγορίθμους τμηματοποίησης και κατωφλίωσης. Από το τμήμα του πλακώδους επιθηλίου και τους τμηματοποιημένους πυρήνες έγινε εξαγωγή δεκαεννέα (19) χαρακτηριστικών, εφτά (7) μορφολογικών και δώδεκα (12) χαρακτηριστικών υφής. Τα χαρακτηριστικά που εξάχθηκαν αποθηκεύτηκαν σε δυο πίνακες, έναν για κάθε κατηγορία επικινδυνότητας. Τα χαρακτηριστικά μιας εικόνας είναι η μέση τιμή των χαρακτηριστικών από τους πυρήνες που τμηματοποιήθηκαν και την περιοχή του πλακώδους επιθηλίου. Μεταξύ των δυο πινάκων πραγματοποιείται και μη παραμετρικός έλεγχος χρησιμοποιώντας το Wilcoxon μη παραμετρικό στατιστικό τεστ μεταξύ των τιμών για να διαπιστώσουμε αν οι τιμές είναι ανεξάρτητες και προέρχονται από την ίδια κατανομή.