• Diagnostikovanie osteoporózy metódami NMR zobrazovania

Diagnostikovanie osteoporózy metódami NMR zobrazovania

Projekt: VEGA č. 2/2040/23

Riešitelia: I. Strolka, V. Jellúš, I. Frollo (ÚM SAV), + A. Accardo, D. Dreossi, F. Vittur, R. Toffanin, G. Candido, (Dipartimento di Biochimica, Biofisica e Chimica delle Macromolecole, Universitá degli Studi di Trieste, Trieste, Italy).

V spolupráci s Univerzitou v Terste, Taliansko, boli skúmané vybraté technické problémy súvisiace s možnosťou diagnostikovania osteoporózy metódami NMR zobrazovania. Osteoporóza bola Svetovou zdravotníckou organizáciou definovaná v roku 1994 ako „progredujúce systémové ochorenie skeletu, charakterizované nízkou kostnou hmotou a poruchami mikroarchitektúry kostného tkaniva a v dôsledku toho zvýšenou krehkosťou a náchylnosťou ku zlomeninám“.

Doterajšie metódy sú založené na princípe röntgenovej osteodenzitometrie, kde je merané množstvo kostného minerálu, resp. hustota kostného minerálu vo vyšetrovanej oblasti. Hoci táto hodnota je doposiaľ najlepším známym prediktorom rizika vzniku osteoporotickej zlomeniny, podľa rôznych štúdií nevysvetľuje 10 až 90% variácií modulu pevnosti vzoriek kosti.

Spomedzi zobrazovacích metód, najvyššie rozlíšenie dosahuje NMR zobrazovanie. Boli získané obrazy trabekulárnej kosti v oblasti distálneho rádia s rozlíšením 156x156x350 mikrometrov, v ktorých je možné jasne odlíšiť jednotlivé spojovacie trámce a platničky mikroarchitektúry trabekulárnej kosti.

Bola vyvinutá nová metóda segmentácie NMR obrazu trabekulárnej kosti kombinujúca klasifikátor využívajúci neurónovú sieť a Markovove náhodné pole modelujúce štatistické vlastnosti binárneho obrazu trabekulárnej kosti prostredníctvom Bayesovho vzťahu. Počítačové simulácie ukázali, že navrhnutý algoritmus je výrazne odolný voči šumu. Skúmanie osteoporotického štatútu kosti pomocou NMR pravdepodobne v blízkej budúcnosti metódy röntgenovej osteodenzitometrie nenahradí, je však reálny predpoklad, že po klinických testoch bude možné metódy NMR používať ako doplnkové vyšetrenie na spoľahlivé odlíšenie tých pacientov, ktorí vzhľadom na vysoké riziko vzniku fraktúry musia podstúpiť intenzívnu terapiu.

Publikácie:

• STROLKA, Igor - ACCARDO, A. - DREOSSI, D. - VITTUR, F. - TOFFANIN, R. - FROLLO, Ivan. Segmentation of magnetic resonance microimages of trabecular bone: classifiers and Markov random field model. In Measurement Science Review. ISSN 1335-8871. Vol. 3, 2003, p. 53-56.
• ACCARDO, A. - CANDIDO, G. - JELLÚŠ, Vladimír - TOFFANIN, R. - VITTUR, F. Ex Vivo assessment of trabecular bone structure from three-dimensional projection reconstruction MR micro-images. In IEEE Transactions on Biomedical Engineering. ISSN 0018-9294. Vol. 50, no. 8, 2003, p. 967-977.