Bachelor's Thesis

Analysis of thrombus feature changes in multiphase CTA images

Final Thesis 13.24 MB Appendix 3.2 MB

Author of thesis: Martina Feketeová

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Jiří Chmelík, Ph.D.

Reviewer: Ing. Jan Šíma

Abstract:

This thesis focuses on the quantitative characterization of thrombi in acute ischemic stroke using non‑contrast CT and multiphase CT angiography (mCTA). Segmented thrombi were analyzed using a comprehensive set of first‑order intensity features, capturing both static properties of voxel‑intensity distributions and dynamic attenuation changes across mCTA phases. The study evaluates the discriminative ability of these features through clustering analysis, examining which aspects of thrombus density, heterogeneity, and contrast‑agent dynamics separate patients into meaningful subgroups. Correlation analysis further identifies coherent feature families and highlights redundancy among related descriptors. The results demonstrate that dynamic phase‑to‑phase features, particularly those reflecting contrast penetration and enhancement variability, provide the strongest separation between patients, while static features and tMIP‑derived measures contribute complementary structural information. Patient‑level clustering reveals three reproducible thrombus phenotypes ranging from compact, homogeneous clots to highly heterogeneous thrombi with pronounced contrast uptake. These findings indicate that first‑order intensity statistics from mCTA capture physiologically relevant differences in thrombus composition and permeability, supporting their potential value for thrombus profiling in ischemic stroke.

Keywords:

Computed tomography, CT, Multiphase computed tomography angiography, mCTA, Ischemic stroke, Thrombus, Thrombus features, Redundancy, Feature extraction, Cluster analysis, Image analysis, Homogeneous thrombus, Heterogeneous thrombus, Thrombus permeability, Contrast agent

Date of defence

17.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaCznamka

Grading

C

Process of defence

Studentka prezentovala výsledky své práce a komise byla seznámena s posudky. Ing. Harabiš položil otázku na použitou databázi a zda byly tromby už segmentovány. Doc. Rožánek položil otázku na důvod snížení počtu analyzovaných pacientů. Jak byl vybrán původní počet příznaků. Ing. Smíšek položil otázku na počet analyzovaný příznaků. Studentka obhájila bakalářskou práci s výhradami a odpověděla na otázky členů komise a oponenta.

Language of thesis

English

Faculty

Department

Study programme

Biomedical Technology and Bioinformatics (BPC-BTB)

Composition of Committee

doc. Ing. Martin Rožánek, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Jana Kolářová, Ph.D. (místopředseda)
MUDr. Zuzana Nováková, Ph.D. (člen)
Ing. Kateřina Šabatová (člen)
Ing. Radovan Smíšek, Ph.D. (člen)
Ing. Vratislav Harabiš, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Jiří Chmelík, Ph.D.

Studentka se ve své bakalářské práci zabývala analýzou časových změn obrazových příznaků v multifázických CT datech mozkových trombů. Studentka vytvořila program pro načítání a předzpracování dat, následnou extrakci zvolených příznaků a shlukovou analýzu na úrovni jednotlivých příznaků napříč pacienty. Po ošetření odlehlých hodnot byly provedeny statistické testy porovnávající hodnoty příznaku v jednotlivých shlucích. Na základě statistických testů a výsledků shlukování studentka vybrala potenciálně zajímavé příznaky. Dále byla provedena korelační analýza vybraných příznaků a doplňkové subjektivní vyhodnocení včetně detailní diskuse. Po formální stránce má práce řadu nedostatků od několika nefunkčních odkazů na literární zdroje, přes časté překlepy nebo nedokončené části textu. V práci bylo využito velké množství relevantní, zejména zahraniční literatury. Studentka během semestru dle potřeb konzultovala, avšak málokdy přicházela s vlastním řešením nebo nápadem. Vzhledem k explorativní povaze zadání práce bych očekával, že studentka vyzkouší více různých nápadů a přístupů a vzájemně je porovná. Potenciál práce tak zůstal nevyčerpán a bude potřeba dalších analýz. Dokumentace k programu by také mohla být obsáhlejší a intuitivnější. Kvůli tomu jsou ne vždy jasné a vhodně odůvodněné některé kroky analýzy. Výstupem práce je na základě velmi jednoduchých kritérií definovaný seznam potenciálně relevantních příznaků. Přiložený zdrojový kód umožňuje provést automaticky celou analýzu od načtení dat až po shlukování pacientů na základě selektovaných příznaků. Postrádám však možnost extrakce pouze relevantních příznaků z nového pacienta. I přes uvedené nedostatky považuji zadání práce za splněné a hodnotím celkově stupněm C (70 bodů). Points proposed by supervisor: 70

Grade proposed by supervisor: C

Reviewer’s report
Ing. Jan Šíma

Předložená bakalářská práce se zabývá analýzou změn intenzitních příznaků trombů v datech multifázové CT angiografie a věnuje se aktuálnímu tématu navazujícímu na současné trendy kvantitativní obrazové analýzy ischemické CMP. Autorka prokázala schopnost orientace v odborné literatuře, zpracování obrazových dat i základní statistické analýzy a zpracovala rozsáhlou teoretickou část doplněnou o vlastní implementaci analýzy. Přes značný objem odvedené práce však vykazuje práce řadu metodických i formálních nedostatků, které výrazně snižují její odbornou přesvědčivost. Literární rešerše je převážně popisná a postrádá kritické srovnání publikovaných metod, jejich výhod, nevýhod a klinické relevance. Výběr analyzovaných příznaků není dostatečně zdůvodněn. Implementovaný algoritmus je popsán pouze omezeně, chybí jeho schematické znázornění, validační studie i podrobnější dokumentace softwarového řešení, které ve výsledku působí spíše jako soubor skriptů pro extrakci a analýzu dat než jako samostatně navržená analytická metoda. Nejzávažnější výhrady se týkají objektivního vyhodnocení výsledků, protože výběr významných příznaků je založen převážně na subjektivní vizuální interpretaci dendrogramů, přičemž není zajištěna reprodukovatelnost rozhodovacího procesu ani provedena korekce na vícenásobné testování. Problematická je také výrazná redukce datového souboru z 82 na 29 pacientů bez dostatečné diskuse dopadu na statistickou sílu analýzy a možného selekčního zkreslení. Další metodickou slabinou je vyřazení některých pacientů na základě subjektivního posouzení bez předem definovaných kvantitativních kritérií. Identifikované skupiny trombů jsou interpretovány jako fenotypy, aniž by byla provedena jakákoli klinická validace ve vztahu k léčebným výsledkům, prognóze nebo histologickým charakteristikám, takže prezentované závěry zůstávají převážně explorativní. V práci se navíc vyskytují formální nedostatky, včetně nedokončených částí textu, nevyplněných citací, nekonzistentní terminologie, jazykových chyb a pasáží působících jako neopravené pracovní poznámky. Celkově hodnotím práci jako odborně zajímavou a rozsahově průměrnou, avšak zatíženou řadou závažných metodických nedostatků a ne zcela přesvědčivým splněním některých bodů zadání, zejména v oblasti objektivního vyhodnocení výsledků a dokumentace softwaru. Zadání proto považuji za splněné pouze částečně a navrhuji hodnocení 55 bodů (E). Points proposed by reviewer: 55

Grade proposed by reviewer: E

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová