Beyinsapı Beyaz Cevher Yolaklarının Ameliyat Öncesi Ve Sonrası Değişimlerinin Difüzyon Tensör Görüntüleme Ile Analizinde Yeni Matematiksel Bilgisayar Yöntemleri 
(TÜBİTAK 1001, 2013 - 2016)
İnsan vücudundaki başlıca motor ve duyu bağlantılarının beyinsapından geçmesi nedeniyle beyinsapı lezyonları nörocerrahide çok önemli ve zorlu bir problemdir. Nörocerrahide beyinsapı lezyonlarının, teşhisi biyopsi ile, tedavisi ise rezeksiyon (ameliyetla çıkarılma) ile yapılmaktadır. Yaklaşık 10 senedir mikrocerrahi tekniklerinde, özellikle beyinsapı lif diseksiyon tekniklerindeki gelişmeler sayesinde beyinsapı cerrahisinde ilerleme ve başarılar kaydedilmiştir (Türe et al., 2000). Yine son 10 sene içindeki radyolojik gelişmeler ile hastanın ameliyat öncesi tıbbi görüntülerinden ve özellikle Difüzyon Manyetik Rezonans Görüntüleri (DMRG) ve Difüzyon Tensör Görüntüleri (DTG)’den yararlanılması, cerrahın ameliyat planlamasına son derece yardımcı olmaktadır (Kovanlıkaya et al 2011, Chen et al 2007a). DTG’den Difüzyon Tensör Traktografi (DTT) ile hastaya ait beyaz cevher lif yollarının (yolak) 3 boyutlu eğriler olarak bilgisayar ortamında oluşturulabilmesi ile lezyonları çevreleyen yolaklar gözlemlenebilmektedir. Beyinsapının önemli bir bağlantı yolu olması nedeniyle beyin sapı lezyonlarının cerrahi planlamasının yapılmasında ve ameliyat sonrası durumun öncesine göre değerlendirilmesinde, beyinsapındaki başlıca yolaklardan kortikospinal yolak (CST) ve  medial lemniscus (ML) yolağının lezyonlar ile etkileşiminin anlaşılması klinikte önemli yer tutmaktadır. 

Projemiz ekibinde yeralan Prof. Dr. Türe ve ekibi (Kovanlıkaya et al., 2011),  beyinsapı lezyonları için ameliyat öncesi ve sonrasında DTG ve DTT’nin güvenilirliği ve sağlamlığını araştıran bir çalışma yapmışlardır. DTT’den elde edilen CST’nin görsel sonuçları ile nörolojik bulgular arasında yüksek sensitivite ve negatif tahmin değerleri bulmuşlardır. Buna rağmen, özellikle ameliyat öncesi görüntülerle yüksek sayıda yanlış pozitif sonuçlar da elde edilmiştir. Bunun nedenleri arasında DTT görüntülerinde hem lezyonun kendisi nedeniyle hem de görüntülemede lezyonun içeriğinden dolayı (örneğin kanamalar) artefaktlar oluşmasıdır. Buna rağmen, nörocerrahi planlamadaki yerinin yanısıra DTT görüntülerinden gelen bilginin, ameliyat sonrası sonuçların anlaşılması ve tedavinin değerlendirilmesinde nörolojik muayene ile birlikte kullanılabileceği düşünülmüş ve yeni çalışmalar yapılması gerektiği belirtilmiştir. Literatürde yapılan bu konudaki benzeri çalışmalarda, DTT’den gelen geometrik ve morfolojik yolak bilgisi sadece görsel yani niteliksel olarak analize katılmıştır. Çünkü DMRG verilerinin yüksek boyutluluğu nedeniyle, ameliyat öncesi ve sonrası farklılıkları uzmanların manuel olarak saptaması mümkün değildir. Bu durumda, ihtiyaç duyulan, ameliyat sonrası yapısal lif bilgisinin incelenmesine ve ameliyat öncesi yapısal bilgiyle karşılaştırılmasına yarayacak matematiksel ve bilgisayar teknikleri tasarlanmasıdır. 

Bu projede, Difüzyon MR görüntülerinden elde edilen beyin beyaz cevher liflerinin yapısının niceleştirilmesi ve ardından ameliyat öncesi ve sonrasında yolakların yapısal ve yönsel değişiminin sayısal olarak belirlenmesine yönelik matematiksel yöntemler tasarlanması ve bilgisayar destekli olarak gerçeklenmesi amacıyla teknikler geliştirilmektedir. Bu teknikler, yapısal lif bilgisinin nörolojik bulgularla karşılaştırılmasına ve ameliyat-öncesi ve ameliyat-sonrası arası değişim analizlerinin niceliksel olarak yapılmasına imkan verecektir.  Ayrıca ameliyat öncesi görüntüden elde edilen yapısal lif bilgisi ve lezyon yüzeylerinin birlikte görselleştirilmesi cerrahi-planlamaya ve navigasyona yardımcı olacaktır. Amaçlanan tüm bu teknikler hastanın tedavisinin ve takibinin daha iyileştirilmesine yol açacaktır.