Bilgisayarlı tomografi görüntülerinde kolonik polip tespiti

Kanser, dünyadaki ölüm nedenlerinin başında gelmekte ve kolon kanseri dünya çapında en sık karşılaşılan kanser türlerinden biri olmaktadır. Ayrıca kolon kanseri, Amerika Birleşik Devletlerinde ölüme neden olan kanser hastalıkları sıralamasında üçüncü sırada bulunmaktadır. Kolonik polipler, kolon kanseri oluşumuna neden olan kitlesel yapılardır. Batı ülkelerinde görülen kolon kanser hastalığının %95'i kolonik polipler nedeniyle oluşmaktadır. Bu nedenle kolon kanserinin tedavisinde kolonik poliplerin erken teşhisi tedavi şansını oldukça arttırmaktadır. Kansere dönüşebilecek poliplerin zamanında tedavisi ölüm oranlarını %90 oranında önleyebilmektedir. Bilgisayarlı sanal kolonoskopi yöntemi, kolon yapısının incelenmesini sağlayan görüntüleme metotlarından biridir. Bu yöntem sayesinde radyologlar batın bölgesi bilgisayarlı tomografi (BT) görüntülerini kullanarak kolon yapısının içerisini inceleme imkânı bulabilirler. Sanal kolonoskopi yöntemi diğer görüntüleme yöntemlerine göre daha ağrısız bir metot olmakla beraber hastalar üzerindeki kolonoskopik hazırlık prosedürlerini önemli ölçüde azaltmaktadır. Sanal kolonoskopi metodu, herhangi bir yatıştırıcı kullanılmadan hazırlık prosedürüne bağlı riskleri minimize ederek kolon yapısının tamamının hızlıca incelenmesinin izin vermektedir. Günümüzde, BT görüntüleri yardımıyla kolonik polip teşhisinde radyologlara yardımcı olan Bilgisayar Destekli Tespit (CAD) sistemleri kullanılmaktadır. CAD sistemleri ile teşhis sürelerinin düşürülmesi aynı zamanda polip tespitinde tanı doğruluk yüzdesinin arttırılması sağlanabilmektedir. Bu çalışmada, BT görüntüleri kullanılarak kolon yapısı içerisinde bulunabilecek polip yapılarının tespitini gerçekleştiren bir CAD sistemi geliştirilmiştir. CAD sisteminin başarı oranını hesaplayabilmek için otuz farklı hastanın sırtüstü BT çekimleri kullanılmıştır. Geliştirilen sistem temel olarak kolon bölütlemesi, polip aday bölgelerinin belirlenmesi, özellik çıkartılması ve sınıflandırılması olarak tanımlanabilecek üç ana adımdan oluşmaktadır. Kısaca bölütleme işlemi, BT görüntüleri içerisinden kolon yapısının çıkartılması olarak tanımlanabilir. Bu tez çalışmasında, BT görüntü çekimleri sırasında kontrast madde kullanımı olasılığına karşın kolon yapısının hava ile dolu olan bölgeleri ile sıvı (kontrast madde) ile dolu olabilecek bölgeleri ayrı ayrı belirlenerek kolon yapısının kabaca elde edilmiştir. Bu işlem esnasında meydana gelebilecek gürültü faktörlerini minimuma indirebilmek için elde edilen kolon yapısı bulanık C-ortalamalı kümeleme (FCM) algoritması ile bölütlenerek kolon yapısının son hali elde edilmiştir. Yöntem çıktıları incelendiğinde, geliştirilen sistemin dışkı gibi artık materyallerden dolayı bütünlüğü bozulmuş kolon yapılarında da bölütleme işlemini başarıyla gerçekleştirdiği görülmektedir. Bölütleme işlemi sonucunda tüm hastalar için kolon bölgesi başarıyla belirlenerek bütün polip bölgeleri ilgi alanı içerisinde korunmuştur. Kolonik polip yapıları kolon mukozasından lümene doğru çıkıntı yapan adacık şeklindeki normal dışı yapılardır. Poliplerin şekilsel özellikleri kullanılarak kolon bölgesinin diğer yapılarından ayırt edilmeleri mümkündür. Literatürde polip yapılarının şekilsel özelliklerini kullanarak polip aday bölgelerini belirleyen birçok yöntem mevcuttur. Bu tez çalışmasında şekilsel özellik tabanlı çalışan Marr-Hildreth (LoG) algoritması ile polip bölgelerinin belirlenmesi gerçekleştirilmiş ve bütün polip bölgeleri başarı ile elde edilmiştir. Ayrıca yanlış pozitif (FP) sayısını azaltabilmek adına iki ve üç boyutlu şekil uydurma yöntemleri kullanılmıştır. Geliştirilen CAD sisteminin son adımında ise elde edilen şüpheli bölgelerin iki boyutlu ideal iz düşümleri elde edilerek bu görüntüler üzerinden dokuz farklı morfolojik öznitelik çıkartılmıştır. Elde edilen öznitelikler beş üyeli komite yapısına sahip çok katmanlı algılayıcı sinir ağı (ÇKA) sınıflandırıcılarında kullanılmıştır. Yapılan sınıflandırma sonucunda hasta başına 3,9 FP oranı için %94,59 duyarlılık elde edilmiştir.