Инструменти за наука за данни за дозиметрия в ядрената медицина; Диплома по наука за данни,
улеснява: Педро Перес
Мотивация
Диагностичните изображения в ядрената медицина се получават чрез откриване на рентгенови лъчи, излъчвани от радионуклиди, включени в тялото. Тези радионуклиди са прикрепени към молекули, наречени носители, които транспортират радиоактивния елемент до областите от интерес, за които са проектирани. Така например има молекули носители, които отиват в области, където има по-висока концентрация на глюкоза. Тези радионуклиди се използват за две общи цели: диагностика и лечение на различни патологии, включително рак.
Разпределението на радионуклидите в човешкото тяло зависи от няколко фактора, главно метаболизма на пациента и молекулата носител. Поради своите собствени характеристики, това разпределение не е еднородно, нито е напълно концентрирано в областта на тялото, към която се желае да се облъчи, и дори варира в зависимост от времето. Така например можем да намерим радионуклид, концентриран в туморна област, в съотношение 4: 1 с концентрацията му в останалата част на тялото.
Тази техника и нейните приложения непрекъснато се разширяват и се използват все по-често при пациенти от всички възрасти и характеристики. Радионуклидните рентгенови енергии, традиционно използвани за диагностика, не представляват големи опасности за пациента, ако се използват за случайни изследвания. Но използването на тези лъчи за лечение (по-висока енергия и други частици като електрони или алфа частици) или при периодични рутинни контроли може да включва големи отлагания на дози в тялото на пациента, което може да причини нежелани последици в органите или по-чувствителните тъкани и че те не трябва да се лекуват. За това, дозиметрия в ядрената медицина, днес представлява основен инструмент за познаване на енергията, предадена на всеки орган/тъкан и по този начин да бъде в състояние да оцени рисковете.
Този проект предлага използването на клъстерен анализ за приложения в 3D дозиметрията като метод за автоматизация за идентифициране на нехомогенности. Вокселите ще бъдат свързани с обеми от интерес според техните функционални свойства и ще бъдат използвани техники за клъстериране, за да могат след това да определят натрупани карти на активност, необходими за извършване на 2D и 3D дозиметрични изчисления.
Уводна библиография
описание на проблема
Необходима е оценка на пространственото разпределение на дозата с помощта на 3D приближения, базирани на воксел. За приложенията на 3D дозиметрията е необходим клъстерен анализ, който автоматизира начина за идентифициране на нехомогенности чрез групиране на вокселите в обема на интереса според тяхната функционалност.
Методологията k-mean ще бъде приложена първоначално и ще бъде приложена към 3D и 4D изображения на пациенти и симулирана. Ще се търсят подрегиони в интересуващия регион, чиито воксели споделят определени характеристики, за да се създадат карти на натрупаната активност чрез коригиране на центроидите на клъстерите и използване на клъстерираното изображение като карта. По същия начин ще бъдат идентифицирани зони с излишен шум, причинени от грешки при запис. Накрая ще бъде извършен анализ на ползите и ограниченията на предложения метод и ще бъдат проучени други техники за машинно обучение, които могат да отговорят на ограниченията, поставени от първия.