Master's Thesis

Impact of Dynamic CT Data Reduction on the Accuracy of Perfusion Curve Estimation

Final Thesis 7.56 MB Appendix 30.79 kB

Author of thesis: Bc. Martin Suriak

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Jiří Chmelík, Ph.D.

Reviewer: Ing. Vratislav Harabiš, Ph.D.

Abstract:

This thesis focuses on the impact of reducing temporal CT data on the accuracy of perfusion curve estimation and derived perfusion maps. The theoretical part covers the fundamentals of cerebral hemodynamics, describes the process of CT perfusion imaging, and provides an overview of current methods and tools used for estimating perfusion parameters. The practical part focuses on the implementation of a procedure for extracting perfusion curves and generating perfusion maps. Subsequently, several strategies for reducing temporal resolution are proposed, from which the corresponding curves and maps are also generated. The final part is dedicated to an objective analysis of the impact of temporal subsampling on the accuracy of perfusion curve and map estimation, as well as a discussion of the obtained results.

Keywords:

brain, CT-perfusion, deconvolution, perfusion map, temporal subsampling

Date of defence

15.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student prezentoval výsledky své práce a komise byla seznámena s posudky. Doc. Sedlář se doptal na reálný přínos práce a na přítomnost outlierů ve zmíněných grafech. Může tam hrát nějakou roli i samotná snímací platforma? Doc. Lengerová se doptala na výběr pacientů z původně většího datasetu. Ing. Smital se zeptal, zda různé podvzorkování ovlivňuje dané počítané parametry a zda je potřeba k tomu nějak přistoupit. Student obhájil diplomovou práci a odpověděl na otázky členů komise a oponenta.

Language of thesis

English

Faculty

Department

Study programme

Biomedical Engineering and Bioinformatics (MPC-BTB)

Composition of Committee

doc. Mgr. Martina Lengerová, Ph.D. (předseda)
doc. Mgr. Ing. Karel Sedlář, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Helena Vítková, Ph.D. (člen)
Ing. Jiří Chmelík, Ph.D. (člen)
Ing. Lukáš Smital, Ph.D. (člen)

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

Předložená diplomová práce se zabývá hodnocením vlivu sníženého časového vzorkování dynamických CT dat mozku na odhad perfúzních parametrů. Student v práci navrhl, implementoval a otestoval metody s fixním, s fázově závislým, a s progresivně-adaptivním podvzorkováním dat. Jednotlivé přístupy otestoval na části veřejně dostupného datasetu a vyhodnotil jak na přesnosti odhadu arteriálních vstupních funkcích, tak na přesnostech odhadů několika perfúzních parametrů, a také vyhodnotil jejich vliv z hlediska odhadu snížení pacientské dávky. Po prezentační, jazykové i formálně stránce je práce na velmi dobré úrovni, s drobnou výtkou ke zbytečně dlouhým popiskům obrázků v seznamu obrázků. V práci je využito celkem 31 relevantních, převážně zahraničních zdrojů, které jsou vhodně citovány. Student k řešení práce přistupoval po celou dobu aktivně a dle potřeb pravidelně konzultoval svůj postup. Dosažené výsledky shledávám zajímavými a hodnými dalšího navazujícího výzkumu. Celkově práci hodnotím práci jako velmi zdařilou a stupněm A (98 bodů). Points proposed by supervisor: 98

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Vratislav Harabiš, Ph.D.

Student se se ve své práci zabýval metodami pro odhad perfuzních křivek a parametrů z CT kontrastních dat, a dále studiem vlivu vzorkování CT dat na přesnost odhadu těchto parametrů. Velice cením, že práce je psána v angličtině. Teoretický úvod velice vhodně a výstižně uvádí čtenáře do problematiky zpracování CT kontrastních data a extrakce perfuzních parametrů. V praktické části práce student navrhl několik způsobů podvzorkování. Jedná se jak o fixní podvzorkování, tak i fázově závislé a progresivně-adaptivní podvzorkování. Cílem je snaha o snížení radiační zátěže pacienta. Velice slibně se tak jeví progresivně-adaptivní metoda vzorkování, která zahrnuje tři fáze. V první fázi se jedná o prekontrastní fázi, kdy není nutné snímání s vysokou frekvencí, Jakmile intenzita obrazu v oblasti zájmu překročí trojnásobek směrodatné odchylky intenzity v průběhu prekontrastní fáze, tak se zvýší vzorkovací frekvence. A opět, když dojde k poklesu intenzity, tzv. wash-out fáze, tak je opět snížena vzorkovací frekvence. U jednotlivých strategií vzorkování byl testován jejich vliv na přesnost stanovení perfuzních parametrů. Dosažené výsledky jsou bohatě komentovány a podloženy grafy. Rovněž velice kladně hodnotím provedenou diskuzi dosažených výsledků.
Po formální stránce je práce na výborné úrovní, členění do kapitol je přehledné a teoretické informace jsou podloženy citacemi kvalitních a velice relevantních publikací. Zadání práce považuji za splněné v celém rozsahu a navrhuji hodnocení 100/A. Points proposed by reviewer: 100

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová