Quantitative Comparison of Multi-Centre MRI Data for Mild to Severe Traumatic Brain Injury

• Main Author: dos Santos Canas, Liane
• Format: Dissertation
• Language: English
• Published: ProQuest Dissertations & Theses 01-01-2015
• Subjects: Artificial intelligence; Atomic physics; Computer science; Magnetic resonance imaging; Medical imaging; Neurosciences; Pathology; Protons; Support vector machines; Traumatic brain injury
• ISBN: 9798384177715

O trauma cerebral (frequentemente denominado de TBI – Traumatic Brain Injury) é uma das principais causas de morte e incapacidade em jovens adultos, afectando cerca de 2,5 milhões de sujeitos, por ano, só na Europa, sendo que 75 000 acabam por morrer em consequência do mesmo. Actualmente, TBI é classificada pela Organização Mundial de Saúde como uma epidemia silenciosa e um grave problema de saúde pública.O diagnóstico do trauma cerebral assenta em parâmetros como a escala de coma de Glasgow ou o nível de perda de consciência, o que condiciona um diagnóstico exacto, já que por vezes os sintomas associados ao trauma cerebral não se manifestam de imediato. Assim, as técnicas de imagem médicas derivadas da Ressonância Magnética, como é o caso das imagens obtidas usando o tensor de difusão - DTI (Diffusion Tensor Imaging) – e imagens de Ressonância Magnética funcional – fMRI (Functional Magnetic Resonance Imaging) - têm-se mostrado bastante relevantes para um diagnóstico mais eficaz do TBI.TBI trata-se de um conjunto de reacções a um agressão externa, que dependem de diversos factores e que por esse motivo tornam difícil definir TBI, assim como a melhor abordagem para o seu tratamento. Por conseguinte, uma das formas mais eficazes de estudar TBI, tentando definir um tratamento adequado, é através de estudos longitudinais, que permitam, abrangendo um número alargado de pacientes, melhor caracterizar esta patologia. É neste sentido que surge o projecto CENTER-TBI.O CENTER-TBI é um estudo multicentro que visa, por meio da aquisição de dados em 60 centros e abrangendo um total de 5400 indivíduos, uma caracterização mais eficaz do trauma cerebral, assim como a identificação da intervenção mais eficaz para o tratamento de TBI.Considerando as mais-valias que um estudo multicentro oferece, entre as quais se destaca o aumento da população em estudo o que permite um aumento de poder estatístico dos testes, assim como a garantia de que a população é o mais heterógena possível permitindo a análise de diferentes características e sintomas associados ao TBI, será possível definir uma abordagem que esclareça a comunidade médica sobre como proceder perante um paciente com trauma cerebral.No entanto, a viabilidade deste tipo de estudos, e do projecto CENTER-TBI em particular, está fortemente dependente da reprodutibilidade dos dados. Para tal, foi definido qual o procedimento a adoptar para a aquisição de imagens médicas, estabelecendo-se protocolos que definem qual a sequência de aquisição de MRI. Porém, seja por incapacidade de implementação da sequência tal como está definida, seja por características intrínsecas ao scanner utilizado, existe uma fracção de variabilidade em cada imagem adquirida que é inerente ao scanner. Tal facto introduz um viés nos dados que impossibilita que os mesmos sejam exactamente reprodutíveis e comparáveis entre scanners.Este projecto tem como objectivo principal a redução da variabilidade entre dados provenientes de scannersdiferentes, assegurando a reprodutibilidade dos mesmos.Assim, numa primeira fase, após uma extensa pesquisa sobre o estado da arte relativo a estudos multicentro, procedeu-se ao desenvolvimento de algoritmos que permitam a quantificação da variabilidade que é originada pelas singularidades do hardware. De seguida, procedeu-se à comparação não só dados provenientes de sujeitos saudáveis, definidos como grupo de controlo, mas também dados provenientes de pacientes com TBI. Desse modo, foi possível estimar o quanto a variabilidade introduzida pelo scannerafecta o diagnóstico de pacientes.Posteriormente, após terminada a fase de quantificação, procedeu-se à aplicação de dois métodos distintos de correcção de variabilidade pelo hardware, sendo que no segundo caso, ao método testado foram introduzidas várias variações nas quais se tentou obter uma melhor performance do algoritmo em análise. Esperou-se que com a aplicação de ambos os métodos de correcção, as diferenças encontradas entre os vários scans, adquiridos em diferentes centros, se ficam a dever exclusivamente a diferenças anatómicas e/ou fisiológicas entre pacientes, permitindo desse modo a comparação dos diferentes indivíduos em análise. Assim, as conclusões e pressupostos assumidos tendo por base estudos e análises de dados multicentro terão a sua fiabilidade assegurada.Em suma, este projecto teve como objectivo a quantificação e correcção da variabilidade entre scanners, dado que esta se pode tornar um factor de erro com ênfase suficiente para colocar em causa a fiabilidade de estudos multicentro.