Nye metoder gir mer nøyaktige medisinske bilder

03.01.14 Vibeke Os

Statistiker Jörn Schulz har i sitt doktorgradsarbeid utviklet nye metoder for analyse av medisinske bilder. Dette kan gi mer treffsikker diagnose og behandling av blant annet prostatakreft.

Ved mistanke om sykdom eller skade kan ulike former for avbildning benyttes, alt etter hva som skal undersøkes; bein, sener eller bløtvev. Tolkningen av slike medisinske bilder manuelt kan være tidkrevende og gi rom for unøyaktig eller subjektiv påvirkning. Statistisk formanalyse er derfor blitt et viktig verktøy for diagnostisering, planlegging av kirurgiske inngrep og for å finjustere strålebehandling til områder med kreftceller.

Tverrfaglig forskning som involverer medisinere og statistikere
Jörn Schulz er anvendt matematiker, opprinnelig fra Berlin, og har spesialisert seg på statistisk analyse av romlige, medisinske data. 18 desember 2013 fullførte han en doktorgrad ved Tromsø Telemedicine Laboratorium og Institutt for matematikk og statistikk med følgende tittel: “Statistical Analysis of Medical Shapes and Directional Data”. Oppgaven gikk ut på å utvikle metoder for statistisk analyse av former som kan anvendes på medisinske problemstillinger. Alle objekter kan beskrives av sin tredimensjonale form og Schulz har vært involvert i et spennende tverrfaglig arbeid som involverer medisinsk og statistisk forskning. Arbeidet har resultert i nye metoder for analyse av medisinske bilder.

Finmasket skjelett
Om man kan tenke seg en laks som fanges inn i et fiskegarn, vil formen på laksen kunne beskrives av koordinatene til fiskegarnet, et skjelett av koordinater og vektorer. Man kan si at Schulz sitt arbeid har vært med på å spesifisere formen på medisinske objekter med et mer finmasket nett. Analysene har han benyttet til tre ulike medisinske problemstillinger: 1) Beskrivelse av form og posisjon til prostata, 2) analyse av kneledd 3) testing av forskjeller i hjernen for personer med schizofreni sammenliknet med friske personer.

Form på medisinske objekter kan beskrives som et nett av vektorer og kan gjøre analyse av f.eks røntgenbilder mer nøyaktige.

Stråling av prostata og mekanikk i knær
En mer presis beskrivelse av form og posisjon til prostata kan bidra til tidsbesparelse i forbindelse med strålebehandling av pasienter med prostatakreft, både fordi avvikende form på prostata kan detekteres enklere og fordi man kan treffe mer spesifikt med strålingen. Videre har nye metoder for å modellere mekaniske bevegelser i roterende ledd blitt studert.  Defekt eller avvikende bevegelighet i kroppens ledd som albue og kneledd kan være utfordrende å beskrive og analysere, og Schulz har derfor arbeidet med å finne vellykkede metoder for å analysere mekanismene i kneleddet under bevegelse. Dette vil være viktig kunnskap under kirurgiske inngrep og behandling.

Hippocampus hos schizofrene
Medisinsk bildebehandling benyttes mye for å forsøke å detektere endret volum og form på menneskelige organer og strukturer som sener og bein, men ikke minst brukes det for å få mer kunnskap om oppbygningen av den menneskelige hjerne. Sykdommer som Alzheimer og schizofrenia analyseres ved medisinsk formanalyse, der man leter etter forskjeller i hjernen på syke og friske personer. Medisinsk bildebehandling brukes også få å kunne konstatere eventuelle endringer i hjernen på pasienter etter behandling. Men forskjellene kan være små og vanskelige å detektere med det blotte øye, matematiske modeller kan derfor anvendes for å klare å analysere selv små forskjeller i hjernens struktur. I sitt arbeid har Schulz studert en ny metode for å teste gjennomsnittlig forskjell på volum og form av hippocampus, metoden ble benyttet for å beskrive forskjeller i hjernen på schizofrene personer og en kontroll-gruppe.

Veiledere under doktorgradsarbeidet var Fred Godtliebsen ved  UiT og Stephen M. Pizer og Steve Marron ved University of North Carolina at Chapel Hill.

På Twitter   #norgesarktiske