Instrumente pentru știința datelor pentru dozimetrie în medicina nucleară; Diplomă în știința datelor,
facilitează: Pedro Pérez
Motivație
Imaginile de diagnostic din medicina nucleară sunt produse prin detectarea razelor X emise de radionuclizii încorporați în corp. Acești radionuclizi sunt atașați unor molecule numite purtători care transportă elementul radioactiv către zonele de interes pentru care au fost proiectate. Astfel, de exemplu, există molecule purtătoare care merg în zone în care există o concentrație mai mare de glucoză. Acești radionuclizi sunt utilizați în două scopuri generale: diagnosticarea și tratarea diferitelor patologii, inclusiv a cancerului.
Distribuția radionuclizilor în corpul uman depinde de mai mulți factori, în principal de metabolismul pacientului și de molecula purtătoare. Datorită propriilor sale caracteristici, această distribuție nu este omogenă și nici nu este complet concentrată în zona corpului în care se dorește iradierea și chiar variază în funcție de timp. Astfel, de exemplu, putem găsi un radionuclid concentrat într-o zonă tumorală, într-un raport de 4: 1 cu concentrația sa în restul corpului.
Această tehnică și aplicațiile sale sunt în continuă expansiune și sunt din ce în ce mai utilizate la pacienții de toate vârstele și caracteristicile. Energiile cu raze X ale radionuclizilor utilizate în mod tradițional pentru diagnostic nu prezintă pericole majore pentru pacient dacă sunt utilizate pentru studii ocazionale. Dar utilizarea acestor raze pentru tratament (energie mai mare și alte particule precum electroni sau particule alfa) sau în controale periodice de rutină poate implica depozite mari de doze în corpul pacientului, ceea ce poate provoca consecințe nedorite în organe sau țesuturi mai sensibile și ele nu trebuie tratate. Pentru aceasta, dozimetrie în medicina nucleară, astăzi constituie un instrument fundamental pentru a cunoaște energia transmisă fiecărui organ/țesut și, astfel, a putea evalua riscurile.
Acest proiect propune utilizarea analizei cluster pentru aplicații în dozimetrie 3D ca metodă de automatizare pentru identificarea neomogenităților. Voxelurile vor fi asociate cu volumele de interes în funcție de proprietățile lor funcționale și vor fi utilizate tehnici de grupare pentru a face acest lucru, putând determina apoi hărțile de activitate acumulate necesare pentru efectuarea calculelor de dozimetrie 2D și 3D.
Bibliografie introductivă
descrierea problemei
Este necesară estimarea distribuțiilor de doze spațiale utilizând aproximări 3D bazate pe voxel. O analiză cluster este necesară pentru aplicațiile de dozimetrie 3D care automatizează modul de identificare a omogenităților prin gruparea voxelilor în cadrul volumului de interes în funcție de funcționalitatea lor.
Metodologia k-means va fi implementată inițial și va fi aplicată imaginilor 3D și 4D ale pacienților și simulată. Subregiunile din regiunea de interes ale căror voxeluri împărtășesc anumite caracteristici vor fi căutate pentru a produce hărți de activitate acumulate prin ajustarea centrozelor clusterelor și utilizarea imaginii grupate ca hartă. De asemenea, vor fi identificate zonele cu exces de zgomot cauzate de erorile de înregistrare. În cele din urmă, va fi efectuată o analiză a beneficiilor și limitărilor metodei propuse și vor fi studiate alte tehnici de învățare automată care pot aborda limitele propuse de prima.