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Analisi mediante reti neurali delle curve di intensità di contrasto nel tempo nell'imaging dinamico delle lesioni alla mammella risultante dall'esame di risonanza magnetica

Informazioni tesi

  Autore: Alessandro Monti
  Tipo: Tesi di Laurea
  Anno: 1999-00
  Università: Università degli Studi di Milano
  Facoltà: Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali
  Corso: Scienze dell'Informazione
  Relatore: Emanuele Angeleri
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 68

La risonanza magnetica delle mammelle è una metodica di diagnostica per immagini che permette di ottenere una visualizzazione tridimensionale delle mammelle mediante l'impiego di sequenze volumetriche 3D. Ripetendo la stessa sequenza in istanti di tempo successivi è possibile osservare l'assorbimento del mezzo di contrasto da parte dei tessuti e, per le zone sospette di lesione, ricavarne un grafico che indica l'intensità e la rapidità con la quale il mezzo di contrasto viene assunto dalla lesione. Dall'analisi delle curve del grafico si ottengono dei parametri per la diagnosi differenziale delle affezioni della mammella e, unitamente al dato morfologico della lesione è possibile ottenere una diagnosi differenziale per la identificazione dei tumori della mammella e una migliore pianificazione del trattamento terapeutico. Scopo del lavoro è la realizzazione di uno strumento informatico, utilizzabile da ogni medico radiologo, che riesca ad automatizzare il lavoro di classificazione delle curve con un grado di affidabilità almeno comparabile con quella dell'esperto e che sia in grado di apprendere dinamicamente e automaticamente da un insieme di esempi opportunamente scelti.
La tecnologia candidata a realizzare tali obiettivi è quella delle reti neurali, che in letteratura ha dimostrato di possedere elevate prestazioni nel campo del riconoscimento di immagini e di classificazione a partire da esempi.
Il lavoro ha richiesto quindi la raccolta e la selezione dei dati diagnostici disponibili presso il Servizio di Radiologia dell'Azienda Ospedaliera ''Ospedale San Carlo Borromeo'' di Milano, la loro organizzazione in un database e il loro utilizzo per l'apprendimento delle reti neurali.
In considerazione dell'ampio numero di specie di reti neurali disponibili in letteratura e della loro capacità di adattarsi a diverse situazioni in diverse forme, è stato necessario studiare il tipo e la configurazione di rete neurale più idonea allo scopo prefissato. La scelta è caduta sulle reti di tipo feed-forward a più strati, o multi-layer perceptron, comprendendo un numero limitato di sue varianti per quanto riguarda la scelta della topologia e del metodo d’apprendimento. In particolare, è stato implementato un algoritmo di dimensionamento dinamico delle reti neurali proposto in un lavoro di Apolloni–Ronchini del 1994, che permette di ottenere una topologia vicina all'ottimo senza essere troppo onerosa dal punto di vista computazionale, mentre per l’apprendimento è stato adottato il metodo della retro–propagazione dell’errore.
Il programma risultante ha dimostrato una abilità nella diagnosi pari a quella del medico radiologo esperto, confermando i risultati dell’unico altro lavoro simile riscontrabile in letteratura realizzato nell’Università di Kyushu, in Giappone. Attualmente il sistema è in uso presso la Divisione di Radiologia dell'Azienda Ospedaliera ''Ospedale San Carlo Borromeo'' di Milano come strumento oggettivo di assistenza alla diagnosi differenziale delle affezioni alla mammella.

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Pag. 2 Introduzione La risonanza magnetica delle mammelle è una metodica di diagnostica per immagini che permette di ottenere una visualizzazione tridimensionale delle mammelle mediante l'impiego di sequenze volumetriche 3D. Ripetendo la stessa sequenza in istanti di tempo successivi è possibile osservare l'assorbimento del mezzo di contrasto da parte dei tessuti e, per le zone sospette di lesione, ricavarne un grafico che indica l'intensità e la rapidità con la quale il mezzo di contrasto viene assunto dalla lesione. Dall'analisi delle curve del grafico si ottengono dei parametri per la diagnosi differenziale delle affezioni della mammella e, unitamente al dato morfologico della lesione è possibile ottenere una diagnosi differenziale per la identificazione dei tumori della mammella e una migliore pianificazione del trattamento terapeutico. Scopo del lavoro è la realizzazione di uno strumento informatico, utilizzabile da ogni medico radiologo, che riesca ad automatizzare il lavoro di classificazione delle curve con un grado di affidabilità almeno comparabile con quella dell'esperto e che sia in grado di apprendere dinamicamente e automaticamente da un insieme di esempi opportunamente scelti. La tecnologia candidata a realizzare tali obiettivi è quella delle reti neurali, che in letteratura ha dimostrato di possedere elevate prestazioni nel campo del riconoscimento di immagini e di classificazione a partire da esempi. Il lavoro ha richiesto quindi la raccolta e la selezione dei dati diagnostici disponibili presso il Servizio di Radiologia dell'Azienda Ospedaliera "Ospedale San Carlo Borromeo" di Milano, la loro organizzazione in un database e il loro utilizzo per l'apprendimento delle reti neurali.

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Parole chiave

diagnosi tumori
informatica medica
reti neurali
risonanza magnetica

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