Ανάλυση και ποσοτικοποίηση του λίπους σε εικόνες βιοψίας ήπατος

Abstract

Το ανθρώπινο ήπαρ είναι απαραίτητο για το μεταβολισμό και τη ζωή γενικότερα, συνεπώς όταν δυσλειτουργεί δημιουργεί επικίνδυνες καταστάσεις για την υγεία. Σε μια τέτοια κατάσταση μπορεί να βρεθεί μετά από χρόνια κατανάλωση μεγάλων ποσοτήτων αλκοόλ. Σε αυτή την περίπτωση το ήπαρ καθίσταται ευάλωτο στην αλκοολική ηπατική νόσο, και συγκεκριμένα στην αλκοολική ηπατίτιδα που προκύπτει από αυτή. Αν κάποιο άτομο πάσχει από αλκοολική ηπατίτιδα, στον ιστό του ήπατος του συναντώνται διάφορα ευρήματα. Η παρούσα εργασία εστιάζει στην ανίχνευση και αναγνώριση τριών κατηγοριών ιστού: τα υγιή ηπατοκύτταρα, τα διογκωμένα ηπατοκύτταρα και τα λιπίδια, όπου στα δύο τελευταία περιέχονται ποσότητες λίπους. Στην παρούσα διπλωματική εργασία το πρώτο στάδιο της μεθοδολογίας ανάλυσης που ακολουθήθηκε ήταν η επεξεργασία εικόνων βιοψίας ήπατος από ασθενείς με αλκοολική ηπατίτιδα. Συγκεκριμένα, η επεξεργασία η οποία πραγματοποιήθηκε στις εικόνες, ήταν η επισήμανση των περιοχών που περιείχαν υγιή ηπατοκύτταρα, διογκωμένα και λιπίδια, με τη βοήθεια του λογισμικού NDP.view2. Στη συνέχεια, αναπτύχθηκε ένας αλγόριθμος επεξεργασίας εικόνας στη Matlab, ο οποίος, δεχόμενος ως είσοδο τις επεξεργασμένες από το NDP.view2 εικόνες, είχε σκοπό αρχικά την εύρεση των τριών περιοχών ενδιαφέροντος, καθώς και την εξαγωγή έπειτα κάποιων σχηματικών και χρωματικών χαρακτηριστικών των περιοχών αυτών. Με βάση αυτά τα χαρακτηριστικά, και με τη βοήθεια ενός αλγορίθμου ταξινόμησης, ο αλγόριθμος διαχώρισε τις περιοχές ενδιαφέροντος και τις ταξινόμησε ως υγιή ηπατοκύτταρα, διογκωμένα ηπατοκύτταρα και λιπίδια. Η ανάλυση εφαρμόστηκε σε περιοχές που προέρχονται από 10 εικόνες βιοψίας ήπατος, και τα αποτελέσματα που προέκυψαν είναι πολύ ενθαρρυντικά.

Human liver is essential for metabolism and life in general, so when it malfunctions, it leads to hazardous health conditions. Chronic consuming of large quantities of alchohol can lead to such a situation. In this case, the liver becomes vulnerable to alcoholic liver disease, and in particular to the alcohollic hepatitis resulting from it. Several histopathological findings can be found in a liver suffering from alcoholic hepatitis. This work focuses on the detection and identification of three tissue categories: healthy hepatocytes, “ballooned” hepatocytes and lipids, with the latter two containing fat amounts. In this dissertation the first stage of the analysis methodology followed was the processing of liver biopsy images from patients with alcoholic hepatitis. In particular, the labeling of areas containing healthy hepatocytes, balloonings and lipids took place, with the help of the NDP.view2 software. Then, an image processing algorithm was developed in Matlab software to classify areas of interest as healthy hepatocytes, balloonings and lipids. The algorithm initially extracted some shape and color features from each region of interest, and based on these, it separated the regions into the three different categories. The analysis was applied to regions obtained from 10 images of liver biopsy, and the results are very encouraging.