Фрактальний аналіз як морфометричний метод у морфології: спосіб дилатації пікселів при дослідженні цифрових зображень анатомічних структур
PDF

Ключові слова

головний мозок
мозочок
фрактальний аналіз
фрактальний індекс
дилатація пікселів

Анотація

Розроблено метод дилатації пікселів для розрахунку фрактального індексу мозочка людини за даними магнітно-резонансної томографії. Для дослідження використовують фрагмент цифрового зображення (томограми) мозочка. Зображення калібрують, його фрагмент копіюють у програму Adobe Photoshop CS5, де створюють окреме цифрове зображення з розмірами та роздільною здатністю 2n пікселів на дюйм, де n – кількість етапів підрахунку фрактального індексу. Зображення контрастують і поетапно підраховують фонові, «порожні» та «заповнені» пікселі, що містять фрагменти досліджуваної структури. На кожному етапі вчетверо збільшують розмір одного пікселя і, таким чином, удвічі зменшують роздільну здатність зображення (із 64 пікселів на дюйм до 32, 16, 8, 4 та 2 пікселів на дюйм). За кількістю пікселів, що містять фрагменти досліджуваної структури, і розмірами пікселя відносно загальної площі зображення (box size) обчислюють фрактальний індекс мозочка.

https://doi.org/10.35339/msz.2019.82.01.02
PDF

Посилання

Mandelbrot B.B. (1977). Fractals – form, chance and dimension. San Francisco: W.H. Freeman, 365 p.

Mandelbrot B.B. (1983). The fractal geometry of nature. N.Y.: W.H. Freeman&Co, 468 p.

Farahibozorg S., Hashemi-Golpayegani S.M., Ashburner J. (2015). Age- and sex-related variations in the brain white matter fractal dimension throughout adulthood: an MRI study. Clin. Neuroradiol., vol. 25 (1), pp. 19–32, DOI: 10.1007/s00062-013-0273-3.

De Luca A., Arrigoni F., Romaniello R., Triulzi F.M., Peruzzo D., Bertoldo A. (2016). Automatic localization of cerebral cortical malformations using fractal analysis. Phys. Med. Biol., vol. 61 (16), pp. 6025–6040, DOI: 10.1088/0031-9155/61/16/6025.

Squarcina L., De Luca A., Bellani M., Brambilla P., Turkheimer F.E., Bertoldo A. (2015). Fractal analysis of MRI data for the characterization of patients with schizophrenia and bipolar disorder. Phys. Med. Biol., vol. 60 (4), pp. 1697–1716, DOI: 10.1088/0031-9155/60/4/1697.

Zaletel I., Ristanović D., Stefanović B.D., Puškaš N. (2015). Modified Richardson's method versus the box-counting method in neuroscience. J. Neurosci. Methods, vol. 242, pp. 93–96.

Ristanović D., Stefanović B.D., Puškaš N. (2014). Fractal analysis of dendrite morphology using modified box-counting method. Neurosci. Res., vol. 84, pp. 64–67, DOI: 10.1016/j.neures.2014.04.005.

Liu J.Z., Zhang L.D., Yue G.H. (2003). Fractal dimension in human cerebellum measured by magnetic resonance imaging. Biophys. J., vol. 85 (6), pp. 4041–4046.

Wu Y.T., Shyu K.K., Jao C.W., Wang Z.Y., Soong B.W., Wu H.M., Wang P.S. (2010). Fractal dimension analysis for quantifying cerebellar morphological change of multiple system atrophy of the cerebellar type (MSA-C). Neuroimage, vol. 49 (1), pp. 539–551, DOI: 10.1016/j.neuroimage.2009.07.042.

Akar E., Kara S., Akdemir H., Kiris A. (2017). Fractal analysis of MR images in patients with Chiari malformation: The importance of preprocessing. Biomedical Signal Processing and Control, № 31, pp. 63–70.

Akar E., Kara S., Akdemir H., Kiris A. (2015). Fractal dimension analysis of cerebellum in Chiari malformation type I. Computers in Biology and Medicine, № 64, pp. 179–186.

Stepanenko A.Yu., Maryenko N.I. (2016). Fraktalnyi analiz kak metod morfometricheskoho issledovaniia beloho veshchestva mozzhechka cheloveka [Fractal analysis as a method of morphometric study of the white matter of the cerebellum of a person]. Svit medytsyny ta biolohii – The World of Medicine and Biology, № 4 (58), pp. 127–130 [in Russian].

Stepanenko A.Yu., Maryenko N.I. (2017). Fraktalnyi analiz beloho veshchestva mozzhechka cheloveka [Fractal analysis of the human cerebellar white matter]. Svit medytsyny ta biolohii – The World of Medicine and Biology, № 3 (61), pp. 145–149 [in Russian].