Discrete tortuosity as a morphometric measure in brain tumors
Description
Morphological changes in brain tumors may be related to their malignancy. The objective of this work is to be able to detect and quantify these changes in a magnetic resonance imaging, since it can represent an important advantage for the noninvasive diagnosis in patients. One way to identify such morphological changes can be through the measurement of their tortuosity. The discrete tortuosity is a descriptor that characterizes bi-dimensional curves, as the contour of a region. In this work an alternative procedure for calculating the volumetric tortuosity of a surface is proposed. This technique is based in the slope chain code of the surface contour of a volume, and here we call it tridimensional discrete tortuosity. This descriptor is used as a morphometric index to study the tortuosity of brain tumors. For this, magnetic resonance images from 20 patients with low and high malignancy levels were analyzed, considering four regions: edema, whole tumor, enhancing region, and necrotic region. As a result, the tortuosities of the different regions are presented, with significant differences only in some of them. It should be noted that a disadvantage that is present, is the dependence of the measurement to the use of a robust method of segmentation, nevertheless the proposal of the discrete tortuosity for volumetric surfaces is satisfactory.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
قد تكون التغيرات المورفولوجية في أورام المخ مرتبطة بأورامها الخبيثة. الهدف من هذا العمل هو أن نكون قادرين على اكتشاف وقياس هذه التغييرات في التصوير بالرنين المغناطيسي، لأنه يمكن أن يمثل ميزة مهمة للتشخيص غير الجراحي في المرضى. يمكن أن تكون إحدى طرق تحديد مثل هذه التغييرات المورفولوجية من خلال قياس تعرجها. التعرج المنفصل هو واصف يميز المنحنيات ثنائية الأبعاد، مثل محيط المنطقة. في هذا العمل، يُقترح إجراء بديل لحساب التعرج الحجمي للسطح. تعتمد هذه التقنية على رمز سلسلة المنحدر لمحيط السطح للحجم، وهنا نسميها التعرج ثلاثي الأبعاد المنفصل. يستخدم هذا الوصف كمؤشر مورفومتري لدراسة التواء أورام المخ. لهذا الغرض، تم تحليل صور الرنين المغناطيسي من 20 مريضًا يعانون من مستويات منخفضة وعالية من الأورام الخبيثة، مع الأخذ في الاعتبار أربع مناطق: الوذمة، والورم الكامل، والمنطقة المعززة، والمنطقة الميتة. ونتيجة لذلك، يتم عرض التواءات المناطق المختلفة، مع وجود اختلافات كبيرة فقط في بعضها. تجدر الإشارة إلى أن العيب الموجود هو اعتماد القياس على استخدام طريقة قوية للتجزئة، ومع ذلك فإن اقتراح التعرج المنفصل للأسطح الحجمية مرضٍ.Translated Description (French)
Les modifications morphologiques des tumeurs cérébrales peuvent être liées à leur malignité. L'objectif de ce travail est de pouvoir détecter et quantifier ces changements dans une imagerie par résonance magnétique, car elle peut représenter un avantage important pour le diagnostic non invasif chez les patients. Une façon d'identifier de tels changements morphologiques peut être de mesurer leur tortuosité. La tortuosité discrète est un descripteur qui caractérise les courbes bi-dimensionnelles, comme le contour d'une région. Dans ce travail, une procédure alternative pour calculer la tortuosité volumétrique d'une surface est proposée. Cette technique est basée sur le code de chaîne de pente du contour de surface d'un volume, et nous l'appelons ici tortuosité discrète tridimensionnelle. Ce descripteur est utilisé comme indice morphométrique pour étudier la tortuosité des tumeurs cérébrales. Pour cela, des images par résonance magnétique de 20 patients présentant des niveaux de malignité faibles et élevés ont été analysées, en tenant compte de quatre régions : œdème, tumeur entière, région amplificatrice et région nécrotique. En conséquence, les tortuosités des différentes régions sont présentées, avec des différences significatives seulement dans certaines d'entre elles. Il convient de noter qu'un inconvénient présent est la dépendance de la mesure à l'utilisation d'une méthode de segmentation robuste, néanmoins la proposition de la tortuosité discrète pour les surfaces volumétriques est satisfaisante.Translated Description (Spanish)
Los cambios morfológicos en los tumores cerebrales pueden estar relacionados con su malignidad. El objetivo de este trabajo es poder detectar y cuantificar estos cambios en una resonancia magnética, ya que puede representar una ventaja importante para el diagnóstico no invasivo en pacientes. Una forma de identificar tales cambios morfológicos puede ser a través de la medición de su tortuosidad. La tortuosidad discreta es un descriptor que caracteriza a las curvas bidimensionales, como el contorno de una región. En este trabajo se propone un procedimiento alternativo para calcular la tortuosidad volumétrica de una superficie. Esta técnica se basa en el código de cadena de pendiente del contorno superficial de un volumen, y aquí lo llamamos tortuosidad discreta tridimensional. Este descriptor se utiliza como índice morfométrico para estudiar la tortuosidad de los tumores cerebrales. Para ello, se analizaron imágenes de resonancia magnética de 20 pacientes con niveles de malignidad bajos y altos, considerando cuatro regiones: edema, tumor completo, región potenciadora y región necrótica. Como resultado, se presentan las tortuosidades de las diferentes regiones, con diferencias significativas solo en algunas de ellas. Cabe destacar que una desventaja que está presente, es la dependencia de la medición al uso de un método robusto de segmentación, sin embargo la propuesta de la tortuosidad discreta para superficies volumétricas es satisfactoria.Files
17.pdf
Files
(643.4 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:7e7757560bfb08ddf7e2dd68dfa01500
|
643.4 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التعرج المنفصل كمقياس مورفومتري في أورام المخ
- Translated title (French)
- La tortuosité discrète comme mesure morphométrique dans les tumeurs cérébrales
- Translated title (Spanish)
- Tortuosidad discreta como medida morfométrica en tumores cerebrales
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4213242529
- DOI
- 10.17488/rmib.381.13