Multimodale Segmentierung und Klassifikation zerebraler Läsionen ...

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Diskussion 42 sind die lokalen Winkel nahezu identisch zu den global bestimmten Winkeln, außer in der Verteilung zwischen T ∗ 2 − H2O. Dort beträgt der mittlere lokale Winkel 12 ◦ im Vergleich zu dem global bestimmten Wert von 88 ◦ . Dies könnte daran liegen, dass die Verteilung lokal in kleinen Bereichen eher homogen ist, was zu einer geringeren Korrelation und somit zu einem kleineren Winkel führt. Untersucht man dagegen die globale Verteilung, so ist bereits bekannt, dass es zu langreichweitigen, schwach variierenden Parameterunterschieden im Gewebe kommt [1]. Diese führen daher zu größeren Streuungen und Korrelationen in der globalen Verteilung, die bei der lokalen Analyse nicht erkennbar sind und sich natürlich auf die Bestimmung des effektiven Winkels auswirken. Die Läsion in der dargestellten Schicht (siehe Abb. 25) ist in der Winkelverteilung T ∗ 2 − H2O und T1 − T ∗ 2 deutlich zu erkennen, da sich die Winkel der Läsion deutlich vom umliegenden Gewebe unterscheiden. Dies wird z.B. auch im zugehörigen Winkelhistogramm der Läsion für den Winkel T ∗ 2 − H2O deutlich, dessen Mittelwert bei 33,7 ◦ mit einer Standardabweichung von 12,48 ◦ liegt. Dieser Mittelwert unterscheidet sich deutlich vom Mittelwert des Gewebes, so dass die Winkelbestimmung unter Umständen auch helfen kann, um solche Läsionen zu detektieren bzw. zu segmentieren. Dies könnte darüber hinaus auch für andere entzündungsbedingte Veränderungen in Gehirn gelten. Bei der weniger konservativ segmentierten grauen Substanz ist der mittlere Winkel zwischen T1 − T ∗ 2 genauso groß wie bei der konservativen Schätzung. Dafür ist der mittlere Winkel zwischen T1 − H2O bei der weniger konservativen Schätzung um 6◦ kleiner und bei T ∗ 2 − H2O um 6◦ erhöht. Daher scheint die teilweise CSF-Hinzunahme, die durch die weniger konservative Segmentierung entsteht, die Korrelation mit dem Wassergehalt zu verändern. Durch diese Art der Segmentierung stehen allerdings mehr Punkte in der Verteilung der Läsionen zur Verfügung, da beim konservativen Vorgehen einige Punkte mit hohem Wassergehalt und somit hohem T1 weggeschnitten wurde, so dass die Bestimmung der Läsionfeatures exakter wird. Dabei liegt der Mittelwert der Läsionswinkelverteilung bei 33,1 ◦ bei einer Standardabwichung von 10,76 ◦ . Der Mittelwert unterscheidet sich also kaum von der anderen Segmentierungsweise, ist aber mit einer um 2 ◦ kleineren Standardabweichung präziser. Beide Verfahren zur Segmentierung sind zum Auffinden von lokalen Gewebeunterschieden gut geeignet. In beiden Verfahren wurde eine 5x5 Maske verwendet, da so eine ausreichende Anzahl an Punkten für die Analyse zur Verfügung stand. Darüber hinaus wurden beide Ansätze auch für eine 3x3 Maske ausgetestet, was für die weniger konservative Segmentierung im Gegensatz zur konservativen Segmentierung noch funktioniert hat (siehe Abb. 38), da bei dieser Variante das Gewebesegment aus mehr Punkten besteht. Bei der konservativen Segmentierung konnten dagegen nicht genügend Winkel bestimmt werden, um eine auswertbare Winkelkarte zu erzeugen. Die lokalen Mittelpunkte der Parameter sind im Gegensatz zu den Winkeln im wesentlich 42
Diskussion 43 inhomogener verteilt. So kann man in Abbildung 40 sehen, dass beispielsweise T1 in der grauen Substanz große lokale Unterschiede aufweist. Die Läsion weist dabei allerdings nur für T ∗ 2 Unterschiede zum restlichen Gewebe auf, die allerdings sehr deutlich sind. Daher könnte dieser Parameter bei der lokalen Betrachtung ein Indikator für Veränderungen im Gewebe darstellen und insbesondere bei automatisierten Ansätzen zu Läsionssegmentierung eine wichtige Rolle spielen. 5.2.3 Läsionen Die Untersuchung der Läsionen von verschiedenen Patienten ergibt, dass die berechneten Winkel dieser Läsionen ein sehr heterogenes Muster aufweisen (siehe Abb. 27). Dabei gibt es für jeden Winkeltyp eine Hauptgruppierung und verschiedene andere kleinere Gruppierungen der Winkel- werte. Beispielsweise besitzt der Winkel zwischen T1 − T ∗ 2 eine Hauptgruppierung um den Wert 20 ◦ und eine andere mögliche Gruppierung bei -60 ◦ . Erklärbar ist dieses Verhalten eventuell da- durch, dass verschiedene Typen von Läsionen bekannt sind, die durch einen unterschiedlich stark ausgeprägten Verlust an Axonen und durch einen unterschiedlichen Grad an Demyelinisierung gekennzeichnet sind. Dies könnte unter Umständen die unterschiedlichen Korrelationen erklären. Dafür würde auch das für einen Patienten festgestellte individuelle, heterogene Winkelmuster sprechen (siehe Abb. 43), das zeigt, dass große Winkelvariationen bei Läsionen nicht nur zwischen Patienten sondern schon bei einem Patienten beobachtbar sind. Darüber hinaus weisen die Mittelpunkte und die Längen der Kovarianz-Ellipsoide eine ähnlich heterogene Verteilung wie die Winkel auf und passen somit zum Gesamtbild von unterschiedlichen Läsionstypen mit unterschiedlichen Korrelationsfeatures. 43
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