Yliopistologo

FM Jouni Mykkäsen tietojenkäsittelytieteiden alaan kuuluva väitöskirja

Delineation of brain structures from functional positron emission tomography images (Rakenteiden etsiminen funktionaalisista PET-aivokuvista)

tarkastetaan 4.7.2003 klo 12 Tampereen yliopiston Paavo Koli-salissa, Kanslerinrinne 1, Tampere.

Vastaväittäjänä on professori Jussi Parkkinen (Joensuun yliopisto). Kustoksena toimii professori Martti Juhola.

***

Jouni Mykkänen on syntynyt Siilinjärvellä ja suorittanut filosofian maisterin tutkinnon Kuopion yliopistossa. Hän työskentelee yliassistenttina Tampereen yliopiston tietojenkäsittelytieteiden laitoksella.

Mykkäsen väitöskirja ilmestyy Tietojenkäsittelytieteiden laitoksen sarjassa, A-2003-2, Tampereen yliopisto, Tampere 2003. ISBN 951-44-5712-9, ISSN 1457-2060. Ilmestyy myös sähköisenä sarjassa Acta Electronica Universitatis Tamperensis; 271, Tampereen yliopisto 2003.
ISBN 951-44-5724-2, ISSN 1456-954X, http://acta.uta.fi.

Väitöskirjan tilausosoite: Verkkokirjakauppa Granum, http://granum.uta.fi, tai Tampereen yliopiston julkaisujen myynti, PL 617, 33101 Tampere, puh. (03) 215 6055, e-mail: taju@uta.fi.

Lisätietoja: Jouni Mykkänen, (03) 215 6193 (työ), jouni.mykkanen@cs.uta.fi, http://www.cs.uta.fi/henkilosto/henkilo.php?uid=jm

LEHDISTÖTIEDOTE

Väitöskirjatyössä kehitettiin automaattinen tietokonemenetelmä rakenteiden tunnistamiseen kolmiulotteisista funktionaalisista kuvista. Funktionaaliset kuvat kuvaavat elimistön aineenvaihduntaa ja täten eroavat anatomisista rakennetta esittävistä kuvista. Positroniemissiotomografia (PET) on funktionaalinen kuvantamismenetelmä, jolla mitataan esimerkiksi sokerin kulutusta aivokudoksessa. Se perustuu jonkin elimistön oman aineenvaihduntaan osallistuvan molekyylin merkitsemiseen radioaktiivisella merkkiaineella. Hajoamisesta aiheutuva säteily pystytään mittaamaan kehon ulkopuolelta PET-kameralla. Mitatuista säteilyprofiileista muodostetaan tietokoneen avulla kolmiulotteisia kuvia, jotka kuvaavat mitattua merkkiainekertymää kudoksessa. Yksilölliset vaihtelut aineenvaihdunnassa ovat suuria. PET-kuvantaminen tuottaa kohinaisia kuvia, joissa kohteet ovat usein epäselviä eivätkä vastaa anatomiaa. Tästä johtuen kohteiden pintojen rajaaminen on tarkkuutta vaativaa ja aikaa vievää käsityötä eikä anatomisille kuville käytettyjä automaattisia menetelmiä voida suoraan hyödyntää. Automatisointi on tarpeen esimerkiksi kohteiden vertailua varten, jotta kuvista rajattavat kohteet saadaan määritettyä eri yksilöistä mahdollisimman samanlaisilla kriteereillä. Myös funktionaalisten ja anatomisten kuvien yhdistämiseen tarvitaan mahdollisimman tarkkaa kohteiden erottelua funktionaalisista kuvista. Tutkimus on ensimmäinen, jossa pintoja etsitään kolmiulotteisesti funktionaalisista aivokuvista.

Aluksi tutkimuksessa kehitettiin PET-aivokuville sopiva häviötön kuvantiivistysmenetelmä, josta on hyötyä automaattisessa hajautetussa kuvankäsittelyjärjestelmässä. Rakenteiden etsintää tutkittiin ensiksi käyttäen kaksiulotteisia menetelmiä päätyen mukautuviin malleihin. Mukautuva malli mukautuu automaattisesti kuvassa olevaan kohteeseen sen intensiteettiarvojen perusteella. Anatomisille kuville käytetyt mukautuvat mallit eivät sopineet kohteiden tunnistamiseen kohinaisista PET-aivokuvista.
Tässä työssä kehitettiin ja sovellettiin uutta kolmiulotteista mukautuvaa mallia etsimällä aivopintaa sekä harmaan ja valkoisen aineen välistä rajapintaa sokerin kulutusta kuvaavista aivokuvista. Löydetyn aivopinnan perusteella kuvassa oleva aivorakenne jaettiin vasempaan ja oikeaan puoliskoon. Prosessi on täysin automaattinen. Aivopinnan ja jaon osalta menettelyä testattiin menestyksellisesti myös välittäjäainekuviin.

Tutkimuksessa kehitetty pintojen etsintämenetelmä avaa uusia mahdollisuuksia kolmiulotteisten rakenteiden automaattiseen tunnistamiseen funktionaalisista kuvista. Menetelmää voidaan käyttää suurten kuvamäärien tarkempaan luokitteluun ja analysointiin lääketieteellisissä tutkimuksissa. Tästä on hyötyä esimerkiksi lääketutkimuksessa.


[laskuri] käyntiä 23.06.2003 alkaen

Väitökset    Tampereen yliopiston kirjasto   Tampereen yliopisto