DOI: https://doi.org/10.26641/1997-9665.2020.3.52-58

Фрактальний аналіз мозочка людини за даними магнітно-резонансної томографії: метод дилатації пікселів

N. I. Maryenko, O. Yu. Stepanenko

Анотація


Актуальність. Застосування фрактального аналізу в якості морфометричного методу дозволяє кількісно охарактеризувати біологічні структури, що мають властивості фракталів, у тому числі й мозочок людини. Адаптація методик фрактального аналізу для оцінки стану структур головного мозку на магнітно-резонансних томограмах є актуальним напрямком сучасної морфології. Мета: визначити значення фрактальної розмірності (ФІ) тканини мозочка за даними магнітно-резонансної томографії за допомогою методу дилатації пікселів. Методи. Дослідження проведене на магнітно-резонансних томограмах головного мозку 120 умовно здорових пацієнтів. Був проведений фрактальний аналіз цифрових зображень магнітно-резонансних томограм мозочка за допомогою методу дилатації пікселів у авторській модифікації. Результати. Встановлено, що середнє значення ФІ тканини черв’яка мозочка в цілому на серединному сагітальному зрізі у режимі Т2 із пороговим значенням яскравості 100 складає 1,691±0,01. Значення ФІ тканини півкуль мозочка складають у паравермальній зоні ліворуч 1,683±0,01, праворуч 1,685±0,01; центральній зоні півкулі ліворуч 1,679±0,01, праворуч 1,672±0,01; крайовій зоні півкулі ліворуч 1,665±0,01, праворуч 1,682±0,01. Ці значення статистично значуще не відрізняються у симетричних ділянках правої та лівої півкуль та не відрізняються від значення ФІ черв’яка мозочка. Підсумок. Фрактальний аналіз за допомогою методу дилатації пікселів може бути використаний для морфометричного дослідження магнітно-резонансних томограм головного мозку. Фрактальний аналіз дозволяє провести об’єктивну оцінку морфофункціонального стану мозочка, що може бути використане для діагностики різних захворювань мозочка та інших структур ЦНС.

Ключові слова


фрактальний аналіз; фрактальний індекс; підрахунок квадратів; дилатація пікселів; магнітно-резонансна томографія

Повний текст:

PDF (English)

Посилання


Mandelbrot BB. Fractals – form, chance and dimension. San Francisco: W. H. Freeman;1977. 365 p.

Isaeva VV, Karetin YuA, Chernyshev AV, Shkuratov DYu. Fraktaly i khaos v biologicheskom morfogeneze [Fractals and chaos in biological morphogenesis]. Vladivostok: nstitut biologii morya DVO RAN; 2004. 128 p. Russian.

De Luca A, Arrigoni F, Romaniello R, et al. Automatic localization of cerebral cortical malformations using fractal analysis. Phys. Med. Biol. 2016;61(16):6025–6040.

Squarcina L, De Luca A, Bellani M, et al. Fractal analysis of MRI data for the characterization of patients with schizophrenia and bipolar disorder. Phys. Med. Biol. 2015;60 (4):1697–1716.

Tălu S. Fractal analysis of normal retinal vascular network. Oftalmologia. 2011;55(4):11–16.

Ristanović D, Stefanović BD, Puškaš N. Fractal analysis of dendrite morphology using modified box-counting method. Neurosci. Res. 2014;84:64–67.

Zaletel I, Ristanović D, Stefanović BD, Puškaš N. Modified Richardson's method versus the box-counting method in neuroscience. J. Neurosci. Methods. 2015; 242:93–96.

Akar E, Kara S, Akdemir H, Kiris A. Fractal analysis of MR images in patients with Chiari malformation: The importance of preprocessing. Biomedical Signal Processing and Control. 2017;31:63-70.

Akar E, Kara S, Akdemir H, Kiris A. Fractal dimension analysis of cerebellum in Chiari Malformation type. Computers in Biology and Medicine. 2015;64:179-186.

Wu YT, Shyu KK, Jao CW, Wang ZY, et al. Fractal dimension analysis for quantifying cerebellar morphological change of multiple system atrophy of the cerebellar type (MSA-C). Neuroimage. 2010;49(1):539–551.

Liu JZ, Zhang LD, Yue GH. Fractal dimension in human cerebellum measured by magnetic resonance imaging. Biophys. J. 2003;85 (6):4041–4046.

Stepanenko OYu, Maryenko NI. [Fractal analysis of the human cerebellum white matter]. World of Medicine and Biology. 2017;3(61):145–149. Russian.

Maryenko NI, Stepanenko OYu. [Fractal analysis as a morphometric method in morphology: a pixel dilatation technique in the study of digital images of anatomical structures]. Medytsyna syohodni i zavtra. 2019;1(82):8–15. Ukrainian.

Maryenko NI, Stepanenko OYu. [Two variants of fractal analysis as morphometric method in anatomy: box counting vs pixel dilating technique]. Medytsyna syohodni i zavtra. 2019;2(83):14–22. Ukrainian.




Morphologia