Επεξεργασία εικόνων βιοψίας ήπατος με στόχο την αυτόματη αναγνώριση και ποσοτικοποίηση ηπατικής στεάτωσης

Abstract

Η ηπατική στεάτωση είναι μια ανώμαλη συσσώρευση λιπιδίων στα ηπατικά κύτταρα. Τα λιπίδια περιλαμβάνουν τριγλυκερίδια και άλλα μόρια. Αυτή η συσσώρευση εμφανίζεται όταν υπάρχει κάποιο ελάττωμα στη διαδικασία κατά την οποία τα ελεύθερα λιπαρά οξέα που λαμβάνονται από το ήπαρ και εκκρίνονται ως λιποπρωτεΐνες. Οι κύριες αιτίες που προκαλούν στεάτωση είναι το αλκοόλ, η παχυσαρκία και ο σακχαρώδης διαβήτης. Σε πολλές περιπτώσεις, η στεάτωση μπορεί τελικά να οδηγήσει σε φλεγμονή, που αναφέρεται ως στεατοηπατίτιδα ή μη αλκοολούχα στεατοηπατίτιδα (NASH), η οποία μπορεί τελικά να καταλήξει σε ίνωση και τελικά κίρρωση. Στην παρούσα διπλωματική εργασία αναπτύχθηκε ένας αλγόριθμος με σκοπό τον αυτόματο εντοπισμό της ηπατικής στεάτωσης από εικόνες βιοψίας. Το σύνολο δεδομένων αποτελείται από 20 εικόνες, που ελήφθησαν από διαφορετικούς ασθενείς με ηπατίτιδα C και δημιουργήθηκε στο Νοσοκομείο Royal Free του Λονδίνου. Τα δείγματα φωτογραφήθηκαν με ψηφιακή φωτογραφική μηχανή (Canon Powershot A640). Οι εικόνες εξετάστηκαν από ειδικούς παθολόγους και συγκρίθηκαν τα αποτελέσματα με αυτά που εξήγαγε ο αλγόριθμος. Στην συνέχεια υπολογίστηκε η ακρίβεια, η ευαισθησία και η θετική προγνωστική αξία του αλγορίθμου, καθώς και το πραγματικό και υπολογισμένο ποσοστό της στεάτωσης.

Ηepatic steatosis is an abnormal accumulation of lipids at the hepatic cells. The lipids contain triglycerines and other kinds of molecules. The previously mentioned accumulation appears when there is some defect in the process, during which the free fatty acids are taken by the liver and exuded as lipoproteins. The main reasons which can cause steatosis is alcohol, obesity and diabetes mellitus. In many cases, steatosis can lead to inflammation that is mentioned as steatohepatitis or non-alcoholic steatohepatits (NASH), which can later lead to fibrosis and finally to cirrhosis. In this thesis an algorithm was developed, having as an aim the automatic detection of hepatic steatosis through biopsy depictions. The data sum is composed of 20 pictures that were taken from various patients suffering from hepatitis C and was created at the Royal Free Hospital of London. The specimens were photographed with a digital camera (Canon Powershot A640). Then, the pictures were examined by medical experts and the results were compared with those of the algorithm. Finally, several metrics, such as precision, sensitivity and positive predictive value, were calculated as long as the real and calculated steatosis percentage.