Menisküs Bölütleme

Diz eklemindeki menisküs, Şekil 1'de gösterildiği gibi, tibia ve femur kemikleri arasında hilal şeklinde kıkırdak yastıkçıklardır. Menisküsün temel işlevi, eklemlerin düzgün hareketliliğini sağlamak ve diz ekleminin sürtünmesini azaltmaktır. Buna ek olarak, menisküsler femur ve tibianın uçlarını kaplayarak eklem hareketini de destekler (Tandoğan, R., 2015). Menisküsün bir diğer önemli işlevi eklem yüzeylerinin uyumluluğunu arttırmak ve eklem sıvısının eklem içi sirkülasyonuna katkıda bulunmaktır. Diz eklemine aşırı yüklenme sonucu eklem kıkırdağının erozyonu oluşur ve bu osteoartrite neden olabilir. İnsan vücudunda, her dizde medial menisküs (diz içinde) ve lateral menisküs (diz dışında) olarak adlandırılan iki adet menisküs vardır. Menisküs yırtıklarının% 67'si medial menisküste % 33'ü lateral menisküste görülmektedir. Çünkü medial menisküsün hareket kabiliyeti lateral menisküsten daha azdır (Ordu S, Bayram E, Çetinus E, Kaya İ, Yılmaz M., 2014).

Projede kullanılan veriler kamuya açık olan Osteoartrit Girişimi veritabanından alınmıştır. Bu veri seti diz eklemine ait takip ve taban gerçeklik görüntüleri ve klinik bilgileri içermektedir. Veri seti, ileri hastalık (1390 kişi), başlangıç seviyesi hastalık (3284 kişi) ve kontrol grubu (122 kişi) olmak üzere 4796 katılımcıdan oluşmaktadır. Her MR görüntüsü, weDESS standardında yüksek alan tarayıcılarla (3 Tesla) üretilmiştir. MR görüntüsünde, kesit aralığı 0.7 mm olan 160 kesit bulunur. Görüntülerin orijinal boyutu 384x384x160 pikseldir ve 0,36 mm satır, 0,36 mm sütun ve 0,7 mm kesit kalınlığıdır. Şekil 2, bu kesitlerden örnekler göstermektedir.

Menisküsleri ön boynuz (Anterior horn) arka boynuz (Posterior horn) olarak sınıflandırmak mümkündür. Şekil 3’te bu yapıların örnek bir MR kesit görüntüsünde gösterimi yer almaktadır.

Proje kapsamında gerçekleştirdiğimiz çalışmalarda öncelikli hedefimiz 3-B diz MR görüntülerinde yer alan menisküs yapılarını otomatik olarak bölütlemekti. Yapılan yoğun çalışmalar neticesinde MR görüntülerinin bölütlenmesi işlemi başarıldı. Tablo 1’de gerçekleştirilen çalışmanın elde ettiği başarı oranlarının bu alanda yapılan diğer çalışmalarla karşılaştırılması görülmektedir. Tablo incelendiğinde bölütleme başarısı en yüksek çalışma bizim yapmış olduğumuz çalışmadır.

Tablo 1: Bölütleme çalışmasının literatürdeki diğer çalışmalarla karşılaştırılması

	Dice(%)	Duyarlılık(%)
Fripp, 2009	77.00	72.00
Zhang, 2013	81.96	95.00
Swanson, 2010	71.50	-
Paproki, 2014	75.30	77.10
Bizim çalışmamız, 2016	82.73	99.78

Menisküslerin bölütlenmesi işleminin ardından proje kapsamında koymuş olduğumuz hedefimiz menisküs yırtıklarının otomatik olarak tespit edilmesiydi. Menisküs yırtıklarını türlerine göre sınıflandıran bir çalışma literatürde bugüne kadar gerçekleştirilmemiş bir işlemdi. Ve biz çalışmayı da başarı ile gerçekleştirdik. Otomatik menisküs yırtık tespit işlemi, yüksek bir sınıflandırma performansı ile 3 ila 4 dakikalık bir zaman aralığında gerçekleşmektedir. Bu nedenle, önerilen bilgisayar destekli tanı (CAD) sistemi, radyologların menisküs yırtıklarının teşhisi için bir karar destek sistemi olarak kullanılabileceği bir sistemdir. Yapmış olduğumuz bu çalışmanın da elde ettiği başarı ölçütleri tablo 2’de görülmektedir.

Tablo 2: Menisküs yırtık tespiti çalışmasının başarı oranları ve literatür ile karşılaştırılması (MM: medial meniscus, LM: lateral meniscus, AH: Anterior Horn, PH: Posterior Horn)

Yazar	Menisküs Tipi	Veri Seti Büyüklüğü	Başarı Oranları (%)
Boniatis, 2008	MM-PH	55 Kesit	Doğruluk: 89.1 Duyarlılık: 92.5 Özgüllük: 80.0
Köse, 2009	NA	500 Kesit	Doğruluk (Hasta): 88.3 Doğruluk(Sağlıklı): 95.7
Ramakrishna, 2009	MM- AH and PH LM- AH and PH	40 MR	Duyarlılık: 83.87 Özgüllük: 75.19
Fu, 2013	NA	166 MR	Duyarlılık: 91.23
Zarandi, 2016	MM- AH and PH LM- AH and PH	50 MR	Tahmin: 88.82-92.13
Bizim çalışmamız, 2019	MM- AH, PH and BODY LM- AH, PH and BODY	29 MR (1031 Kesit)	Doğruluk: 84.97 Duyarlılık: 94.77

Menisküs yırtıkları ile ilgili yapmış olduğumuz çalışmanın elde ettiği başarıda Tablo 2’de de görüldüğü gibi oldukça yüksektir. Bu çalışmanın literatüre sağladığı en büyük katkı menisküs yırtıklarını tipine ve konumuna göre tespit edebilmesidir. Menisküs yırıtkları alan uzmanları tarafından görsel olarak tespit edilmektedir. İstatistikler bize, menisküs yırtıklarının görsel tespitinde doğruluk oranının yaklaşık %80 olduğunu göstermektedir. Bizim çalışmamızda bu oran %84'ün üzerindedir. Ayrıca çalışmamızda sadece menisküsün yırtılıp yırtılmadığı sorusu ele alınmamakta, aynı zamanda yırtık yeri ve tipi de tespit edilmektedir. Çalışmamızın bir diğer olumlu yanı ise, 20 dakikadan fazla tek bir MR görüntüsünde menisküs yırtığını saptamak için hekimlerin harcadığı süreye kıyasla, hazırlanan sistemin nispeten kısa saptama süreleridir (3-4 dakika). Proje kapsamında yapmış olduğumuz menisküs ile ilgili çalışmalar neticesinde 4 adet uluslararası bildiri, 2’si araştırma makalesi 1’si derleme makalesi olmak üzere 3 adet SCI indeksli makale üretilmiştir.