การแยกและการวิเคราะห์ความผิดปกติของโพรงสมองจากภาพ MRI

Abstract

การจำแนกภาวะน้ำคั่งในโพรงสมอง และโรคในกลุ่มสมองฝ่อจากภาพถ่ายถือเป็นงานที่มีความท้าทายยิ่งสืบเนื่องจาก ลักษณะหลายประการที่มีความคล้ายคลึงกันของภาพถ่ายสมองผู้ป่วยในกลุ่มความผิดปกติดังกล่าว ทำให้สร้างความสับสนในการวินิจฉัยโรคของแพทย์ และอาจนำไปสู่การรักษาที่ผิดพลาด หรือ ล่าช้า ซึ่งในปัจจุบันมีงานวิจัยทางด้านเทคนิคการประมวลผลภาพที่เสนอวิธีใน การจำแนกภาพถ่ายความผิดปกติทั้งสองนี้ แต่ผลลัพธ์ที่ได้ยังคงไม่ถูกต้องมากนัก ในงานวิจัยนี้จึงนำเสนอขั้นตอนวิธีและลักษณะใหม่ทางภาพถ่าย ที่สามารถใช้ในการจำแนกภาพถ่ายคลื่นสนามแม่เหล็กของสมองผู้ป่วยภาวะน้ำคั่งในโพรงสมอง กับผู้ป่วยโรคสมองฝ่อได้อย่างอัตโนมัติ เพื่อช่วยสนับสนุนการตัดสินใจของแพทย์ในขั้นตอนการวินิจฉัยโรคทั้งสองที่มีลักษณะคล้ายคลึงกันนี้ ขั้นตอนวิธีที่นำเสนอมีด้วยกัน 3 ขั้นตอนหลัก ได้แก่ ขั้นตอนเตรียมภาพ (Image preprocessing) เพื่อให้ง่ายต่อการประมวลผล, ขั้นตอนสกัดเอาลักษณะเด่นจากภาพถ่ายสมอง และขั้นตอนการ จำแนกด้วยโครงข่ายประสาทเทียม ในส่วนของลักษณะเด่นของสมองที่ถูกสกัดเพื่อนำมาใช้จำแนกความแตกต่างในงานวิจัยนี้มี 5 ลักษณะ ประกอบด้วย 3 ลักษณะดั้งเดิมของโรคภาวะน้ำคั่งในโพรงสมอง 1. อัตราส่วนอีวาน 2.อัตราส่วนของเขาโพรงสมอง 3. มุมของโพรงสมอง และ 2 ลักษณะใหม่ที่นำเสนอ คือ 4. อัตราส่วนรองรอบนอกสมอง และ 5. มุมของเขาโพรงสมอง จากผลการทดลองพบว่า ลักษณะใหม่ที่ได้นำเสนอช่วยให้เห็นถึงความแตกต่างระหว่างภาวะน้ำคั่งในโพรงกับโรคสมองฝ่อได้ดีโดยเฉพาะอย่างยิ่ง ลักษณะรองรอบนอกสมอง ที่แปรผกผันกันระหว่างสองกลุ่มมความผิดปกติ โดยในผู้ภาวะน้ำคั่งในโพรงสมองมีอัตราส่วนรองรอบนอกสมองแคบกว่าคนปกติ กลับกันในส่วนผู้ป่วยสมองฝ่อจะมีอัตราส่วนรองรอบนอกสมองกว้างกว่าคนปกติ ประสิทธิภาพในการจำแนกถูกประเมินด้วย โครงข่ายประสาทเทียมแบบเพอร์เซ็ปตรอนหลายชั้น เมื่อคำนวณหาร้อยละความถูกต้องได้ ผลลัพธ์ดังนี้ จำแนกภาวะน้ำคั่งในโพรงสมองได้ถูกต้อง อัตราผลบวกจริง 93.3%, อัตราผลบวกเท็จ 1.7% และ ค่าความเหวี่ยง 93.3% จำแนกโรคสมองฝ่อได้ถูกต้อง 98.3%, 6.7% และ 98.3% ตามลำดับ