About DoKS      NL  |  EN Search:
  Starts with (bv. psycholog*)    Exact wordgroup (bv. "Visual Basic")
 
Home
Administration
Authors
Departments
Help
Years
 


1.062 theses on-line.
Most popular theses:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
   
 More... 



Open Archives Initiative
Home

Evaluation and validation of perfusion software for analysis of tumor angionesis

2012
VANGELABBEEK, Tom
Master in de industriŽle wetenschappen: Nucleaire Technologie

Trefwoorden:

Abstract :
Abstract (English)

Evaluation and validation of perfusion software for analysis of tumor angiogenesis

Vangelabbeek T.1, Lelie S.13, Sharafi H.2, Verhaegen F.2, Van Elmpt W.2

1 XIOS Hogeschool Limburg, Agoralaan - Building H, B-3590 Diepenbeek, Belgium
2 MAASTRO CLINIC, Dr. Tanslaan 12, 6229 ET Maastricht, The Netherlands
3 Vrije Universiteit Brussel, Laarbeeklaan 102, B-1090 Jette, Belgium

Introduction: The dynamic nature of CT perfusion imaging allows quantification of multiple physiological parameters of the primary tumor such as blood flow, blood volume, and vessel permeability. Kinetic analysis techniques need to be implemented and a thorough assessment of the kinetic analysis of dynamic contrast-enhanced CT images is necessary. Various software packages (e.g. Siemens VPCT, in-house methods) are currently available and should be evaluated. The main topic of the research is to compare the values from the software packages and the values from the kinetic analysis techniques with a self-made virtual phantom.

Methods and materials: Validation and evaluation was performed using a self-programmed virtual phantom in MATLAB. The virtual phantom converts a pharmacokinetic model to perfusion CT images. The Tofts model yields 3 parameters, i.e. the leakage rate (Ktrans), the fractional volume of the EES (ve) and the blood plasma volume (vp) and is used as pharmacokinetic model for the virtual phantom. The calculated images are used as a test bench for the in-house perfusion tool and the Syngo volume perfusion CT body from SIEMENS. Perfusion CT images where evaluated and tumor angiogenesis was quantified using the perfusion tool. The images are validated on breath hold gaps, different time settings and noise levels. Two main factors are of importance: the sample time and the wash-out of the iodine tracer (the leakage rate Ktrans). A low leakage rate is associated with a gradually diminishing wash-out of iodine tracer. A higher leakage rate has a steeper wash-out. The Patlak plot is used as a reference to compare with the results from the perfusion tool.

Results: Perfusion CT images created by the virtual phantom were tested with different sample times, acquisition times, breath hold gaps and noise levels. High sample times result in many time points, which give better accuracy on the results for the perfusion parameters. An acquisition time of 120s and a high sample frequency will give the most accurate results. Breath hold gaps cause an increase for the first gap in the fitted concentration curve. This results in an overestimation of the perfusion parameters. Noise levels on the input signals cause a margin of deviations relative to the theoretical input value. The higher the noise level, the larger the margin, and the greater the distribution is on the results. Overall normal image settings, i.e. sample time of 0.3s-0.9s, acquisition time of 120s, breath hold gap and noise level < 5%, will have little influence on the perfusion software.


ABSTRACT (DUTCH)

Evaluatie en validatie van perfusie software voor de analyse van tumor ontwikkelingen

Vangelabbeek T.1, Lelie S.13, Sharafi H.2, Verhaegen F.2, Van Elmpt W.2

1 XIOS Hogeschool Limburg, Agoralaan - Gebouw H, B-3590 Diepenbeek, BelgiŽ
2 MAASTRO CLINIC, Dr. Tanslaan 12, 6229 ET Maastricht, Nederland
3 Vrije Universiteit Brussel, Laarbeeklaan 102, B-1090 Jette, BelgiŽ

Introductie: Het dynamische karakter van perfusie CT beeldvorming maakt het mogelijk om meerdere fysiologische parameters omtrent de primaire tumor, zoals de bloedstroom, het bloed volume en de permeabiliteit, te kwantificeren. Door middel van analytische technieken kan een grondige beoordeling van het angiogenetisch vermogen van de tumor onderzocht worden. Diverse software pakketten (bv. Siemens VPCT en Maastro CLINIC software) bevatten deze analytische technieken en dienen hiervoor gevalideerd te worden. Het hoofddoel van dit onderzoek is om de praktische waarden voor de fysiologische parameters van de software pakketten te gaan vergelijken met theoretische waarden die gegenereerd werden door een zelfgebouwd virtueel fantoom.

Materialen en methoden: De validatie en evaluatie studies werden uitgevoerd met behulp van een zelf geprogrammeerd virtueel fantoom in MATLAB. Door middel van dit virtueel fantoom kunnen farmacokinetische modellen geconverteerd worden naar perfusie CT beelden. Het gebruikte farmacokinetisch Tofts model omsluit 3 belangrijke parameters: De mate van contrast uitstroom (Ktrans), het fractioneel volume van de EES (ve) en het bloed plasma volume (vp). De berekende beelden dienen als waardemeter gebruikt te worden voor de Maastro CLINIC software en de Syngo volume perfusion CT body van SIEMENS. De perfusie tool, Maastro CLINIC software, wordt gebruikt voor de validatiestudie voor de perfusie CT beelden en voor de kwantificatie van het angiogenetische vermogen van de tumor. De beelden worden gevalideerd op adempauzes, verschillende tijd instellingen en ruis niveaus. Er zijn twee belangrijke invloed parameters, namelijk de bemonsteringsfrequency en de mate voor de contrast uitstroom (Ktrans). Een kleine maat van contrast uitstroom resulteert in een geleidelijke daling in de concentratie curve. Een grote contrast uitstroom heeft een steile daling in de concentratie curve. De Patlak plot wordt gebruikt als referentie om te vergelijken met de resultaten van de perfusie tool.

Resultaten: Perfusie CT beelden, gecreŽerd d.m.v. het virtueel fantoom, worden getest met verschillende scan tijden, acquisitie tijden, adempauzes en ruis niveaus. Snelle scan tijden samen met lange acquisitie tijden resulteren in veel tijdspunten en geven de beste resultaten. Adempauzes veroorzaken een lichte stijging in de concentratie curve voor de eerste pauze waardoor er een overschatting gebeurt van het resultaat. Ruis niveaus op het detector signaal zorgen ervoor dat er een marge van spreiding op de resultaten komt. Hoe hoger het ruis niveau, hoe groter de marge, hoe groter de spreiding. Algemeen, normale beeldinstellingen zoals een scan tijd tussen 0.3-0.9s, een acquisitie tijd van 120s, adempauzes en een ruis niveau < 5% hebben weinig invloed op de prestaties van de perfusie software.

Full text:
File Size Type Checksum
200800205_12.pdf 2 MB Adobe PDF MD5

Appendices:
File Size Type Checksum
200800205_12.BijlageA.docx 91 KB Other MD5
200800205_12.BijlageC.docx 226 KB Other MD5
200800205_12.BijlageB.docx 137 KB Other MD5

Dit eindwerk werd 1782 keer bekeken en 18 keer gedownload.
Translate to English (Google translate)
 

Details

show ETD - Dublin Core

If you want to cite this thesis in your own thesis, paper, or report, use this format (APA):

VANGELABBEEK, T. (2012). Evaluation and validation of perfusion software for analysis of tumor angionesis. Unpublished thesis, Xios, TIW.
Retrieved from http://doksxios.pxl.be/doks/do/record/Get?dispatch=view&recordId=Sxhl8ae680b43c26317b013cb8d30dfc0233.




©2004-2005 - XIOS Hogeschool Limburg - webmaster - Contact