Beyincik Sarkması Tip-I Hastalarında Beyincik Gri Maddesinin Fraktal Boyut Analizi

Abstract

Chiari Malformation type I (CM-I), which is described as the elongation of cerebellar tonsils below the foramen magnum through the spinal canal, is a serious congenital or acquired neurological disorder. The purpose of the present study is to implement a fractal analysis using a single midline sagittal Magnetic Resonance Imaging (MRI) data to evaluate the morphological properties of cerebellar grey matter (GM) in CM-I patients. Therefore, MRI images of 17 patients and 16 healthy subjects were employed to determine the fractal dimension values of cerebellar GM. A custom built graphical user interface (GUI) program developed by MATLAB was used to manually extract the cerebellum to create binary masks. Methods of SPM software package were used to segment the GM from the whole image. With the help of binary cerebellar mask, cerebellar GM data were obtained. Finally, estimation of FD and area values for the segmented GM data were performed. The results indicated that FD values for cerebellar GM in patients with CM-I was significantly higher (p < 0.05) in comparison with those in control group. These findings suggest that FD values estimated for cerebellar GM tissue can serve as a useful marker, a discriminative and descriptive feature to investigate the abnormalities and irregularities in the cerebellum of patients with CM-I.

Beyincik sarkması tip-I hastalığı doğumla başlayan ya da sonradan oluşabilen ciddi bir nörolojik rahatsızlıktır. Bu durum beyinciğin her iki yarı küresi altındaki tonsil olarak adlandırılan uzantıların kafatasından aşağıya foramen magnum olarak adlandırılan açıklıktan geçerek omurilik kanalına doğru uzantı göstermesiyle tanımlanmaktadır. Bu çalışmanın amacı sagittal düzlemde beyincik uzantılarının görülebildiği bir manyetik rezonans görüntüleme (MRG) verisini kullanarak fraktal boyut analizlerini uygulamak ve böylece beyincik gri maddesinin (GM) morfolojik özelliklerini beyincik sarkması tip-I hastaları için incelemektir. Bu amaçla 17 hasta ve 16 sağlıklı kişiye ait MRG verisi bu çalışmaya dahil edilmiştir. MATLAB ile geliştirilmiş bir program yardımıyla beyincik bölgesi segmente edilmiş ve SPM yazılımının kütüphaneleri kullanılarak beyin görüntüsünden GM görüntüsü elde edilmiştir. Beyincik maskesi kullanılarak beyincik bölgesine ait olan GM verisine ulaşılmıştır. Daha sonra bölütlenmiş GM verisine ait alan ve fraktal boyut değerleri hesaplanmıştır. Sonuçlar hastalara ait fraktal boyut değerlerinin sağlıklı bireylere ait olan değerlerden daha yüksek olduğunu (p < 0.05) göstermiştir. Bu bulgular beyincik fraktal boyut değerlerinin hastalığın tanı ve değerlendirmesinde faydalı bir işaret olabileceği düşüncesini desteklemektedir.