Development of a visualization and fuctional analysis software platform for cardiac MR imaging

Abstract

KARDIYAK MR GÖRÜNTÜLEME İÇİN BİR GÖRÜNTÜLEME VE FONKSİYONEL ANALİZ YAZILIMI GELİŞTİRİLMESİ ÖZET Kardiyak Manyetik Rezonans Görüntüleme, tamamen noninvazif doğası ve yumuşak doku karşıtlığı yüksek olan görüntüler alabilme yeteneğinden dolayı kalp hastalıklarının işlevsel değerlendirilmesi için mükemmel bir tekniktir. Bu tez çalışmasında ilk olarak önceden alınmış ve bir yedekleme ortamına (CDROM) DICOM formatında kaydedilmiş kardiyak MR görüntülerini okumak, sıralamak, göstermek ve kaydetmek için bir Matlab eklentisi geliştirildi. Tezin ikinci kısmında sine kardiyak TRUEFISP görüntüler için endokadiyumun otomatik konturlanması gerçekleştirildi. Bu konturlar ejeksiyon fraksiyonu hesaplaması için kullanılmıştır. Ejeksiyon fraksiyonu (EF) `kalbin her atımında kalbinizden dışarı pompalanan kanın oram` olarak tanımlanmaktadır. Vücutta dolaşan kan kalbin sol karıncığından pompalanmaktadır, bu nedenle sol karıncığın hacmi kardiyak çıkışını (mi) bulmak için kalp çarpmasının başlangıcında ve sonunda ölçülmektedir. Bu, kardiyolojide yaygın bir şekilde kullanılan bir parametredir. Otomatik hesaplanan EF değerleri ile manuel olarak konturlanan jeksiyon fraksiyonu oram 12 denek üzerinde karşılaştırılmıştır. Manuel ve otomatik hesaplanan EF oranlan arasında belirgin bir doğrusal ilişkiye işaret eden güçlü pozitif bir korelasyonun (r(10)=.971, p<0.01) bulunduğu gösterilmiştir. Anahtar Sözcükler: Kardiyak Manyetik Rezonans Görüntüleme, ejeksiyon fraksiyonu, aktif konturlar, miyokardın otomatik bölümlenmesi, DICOM

IV DEVELOPMENT OF A VISUALIZATION AND FUNCTIONAL ANALYSIS SOFTWARE PLATFORM FOR CARDIAC MR IMAGING ABSTRACT Cardiac Magnetic Resonance Imaging (MRI) is an excellent technique for functional evaluation of heart because of its completely noninvasive nature and ability to acquire images with high soft tissue contrast. In tins thesis work first a Matlab toolbox (DicomBrowser) is developed for reading, sorting, displaying, saving cardiac MR images which are previously acquired and saved in DICOM format in backup media (CDROM). Additional functions for image contrast manipulations, region of interest selection, movie creation have been integrated in this toolbox. In the second part of the thesis, automatic contouring of endocardium is achieved for cine cardiac TRUEFISP images. These contours are used for ejection fraction calculation. The ejection fraction is defined as `the proportion, or fraction, of blood pumped out of your heart with each beat`. The blood that travels around the body is pumped from the left ventricle and therefore the volume of the left ventricle (LV) at the start of the heart stroke (the systole) and the end of the stroke (the diastole) is measured to give the cardie output (ml). This is an important parameter used widely in cardiology. The automatically calculated EF values were compared with the manually contoured ejection fraction ratios in 12 subjects. It has been shown mat a strong positive correlation was found (r(10)=.971, p<0.01), indicating a significant linear relationship between manually and automatically calculated EF ratios. Keywords: Cardiac Magnetic Resonance Imaging, ejection fraction, active contours, automatic segmentation of myocardium, DICOM