Väitös matematiikan alalta, M.Sc. Valentina Candiani

Lääketieteellisellä kuvantamisella viitataan useisiin eri tekniikoihin, joita käytetään ihmiskehon kuvantamiseen ulkoisten mittausten avulla sairauksien diagnosoimiseksi, seuraamiseksi ja hoitamiseksi. Tämän väitöskirjan tavoitteena on ymmärtää, kuinka sähköinen impedanssitomografia voisi olla hyödyllinen lääketieteellinen kuvantamismenetelmä etenkin aivohalvauksen havaitsemisessa ja luokittelussa.

Impedanssitomografian tavoitteena on rekonstruoida tietoa johtavuusjakaumasta tutkittavan kappaleen sisällä perustuen virta- ja jännitemittauksiin sen reunalla. Koska eri kudosten johtavuudet eroavat toisistaan, ihmiskehon sisäisen johtavuusjakauman kartoittaminen mahdollistaa esimerkiksi rakenteellisten poikkeavuuksien havaitsemisen.

Impedanssitomografiaa vastaavaan matemaattiseen käänteisongelmaan liittyy useita teoreettisia ja numeerisia haasteita, ja käytännön sovelluksissa mittaus- ja mallinnusvirheet heikentävät huomattavasti saatavilla olevan mittausdatan luotettavuutta. Tämän tutkimuksen tavoitteena on kehittää algoritmeja ja menetelmiä tällaisten realististen mittausjärjestelyiden käsittelyyn.

Väitöskirjassa esitellään laskennallinen kolmiulotteinen päämalli, jota käytetään realististen elektrodimittausten simulointiin. Tutkitut lähestymistavat impedanssitomografian käänteisongelman ratkaisemiseksi vaihtelevat regularisoiduista iteratiivisista algoritmeista koneoppimistekniikoihin. Kehitettyjen menetelmien toimivuutta arvioidaan kolmiulotteisten laskennallisten kokeiden avulla.

Vastaväittäjä on professori Erkki Somersalo, Case Western Reserve University, Yhdysvallat

Kustos on professori Nuutti Hyvönen, Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu, matematiikan ja systeemianalyysin laitos

Väittelijän yhteystiedot: [email protected]

Väitöstilaisuus järjestetään etäyhteydellä Zoomissa ja kampuksella. Linkki tilaisuuteen

Zoom-pikaopas

Väitöskirja on julkisesti nähtävillä 10 päivää ennen väitöstä Aalto-yliopiston julkaisuarkiston verkkoriiputussivulla.

Elektroninen väitöskirja