Кластерний аналіз фрактальної розмірності мозочка людини

Abstract

Мозжечок является мультифракталом, который включает несколько фрактальных кластеров, которые соответствуют различным компонентам ткани мозжечка: белому веществу и слоям коры. Для того чтобы определить сложность пространственной организации и степень заполнения пространства различными компонентами ткани мозжечка, был проведен фрактальный анализ способом дилатации пикселей в одной из авторских модификаций. Цель исследования – определить кластеры фрактальной размерности различных компонентов ткани мозжечка человека по данным магнитно-резонансной томографии. Исследование проведено на цифровых Т2 взвешенных изображениях магнитно-резонансных томограмм 30 пациентов (15 мужчин и 15 женщин), не имевших патологических изменений головного мозга. Проведен фрактальный анализ с помощью метода дилатации пикселей. Определен фрактальный индекс ткани мозжечка для его компонентов в диапазоне значений яркости от 0 до 255. Исчислялась разница прироста фрактального индекса на разных участках диапазона яркости. Установлено, что прирост фрактального индекса не равномерен и имеет четыре зоны наиболее выраженного прироста значений: 70-80, 85-90, 95-105 и 110-120. Эти зоны можно выделить в отдельные кластеры, соответствующие основным компонентам ткани мозжечка. Первый кластер с интенсивным приростом фрактального индекса соответствует белому веществу мозжечка, которое имеет наибольшую плотность и наименьшие значения яркости, второй – зернистому слою коры, третий – молекулярному слою коры. Четвертый, наименее выраженный кластер соответствует пикселям изображения с наибольшим уровнем яркости, которые соответствуют мягкой мозговой оболочке. Определены три кластера значений фрактального индекса, соответствующих основным компонентам ткани мозжечка и средние значения яркости, им отвечают: белое вещество мозжечка (70,684±0,473), зернистый слой коры (84,263±0,475), молекулярный слой коры (96,263±0,449). Отсутствие определенных кластеров, которые имеются в интактной ткани, и наличие дополнительных, патологических кластеров могут быть критериями диагностики состояния мозжечка с помощью фрактального анализа магнитнорезонансных томограмм головного мозга.